Ильменит- магнетитовые и ильменит- гематитовые руды перерабатываются по пирометаллургической схеме с разложением твердых растворов титана и железа плавлением. Титановые руды практически всех промышленных типов являются комплексными. Попутными компонентами являются железо, ванадий, кобальт, медь, фосфор, цирконий, платина. Особенно высокую комплексность имеют россыпные месторождения.

При переработке коренных титановых руд попутно получают ванадий- магнетитовые, сульфидные концентраты и фосфорную кислоту.

Требования к титановым концентратам определяются их значением и дальнейшей технологией переработки. Они включают нормирование физических и химических свойств по минеральному составу, содержанию TiO2 , вредных элементов и растворимых соединений, влажности, крупности, состоянию поверхности.

Производство синтетического рутила. Ведется интенсивный поиск новых способов получения синтетического рутила , содержащего до 95-98% TiО2 при массовой доле его в исходных концентратах около 35-55% и в шлаках – более 70-80 %. Получаемый при этом синтетический рутил по реакционной способности превосходит природный вследствие высокой удельной поверхности, что весьма благоприятно сказывается на производстве пигментного диоксида и четыреххлористого титана.

Производство пигментного диоксида титана осуществляется 2 способами: сульфатным, основанным на разложении ильменитовых концентратов или специальных титановых шлаков серной кислотой, и хлорным, заключающемся в хлорировании природных рутиловых концентратах, синтетического рутила или титановых шлаков с последующей переработкой полученного тетрахлорида на оксид титана.

Производство титановой губки (губчатого титана) осуществляется из сырья, которым за рубежом является главным образом рутил, в странах СНГ- ильменитовые концентраты, расплавляемые шлаки.

Для производства металлического титана исходное рудное сырье переводится в тетрахлорид титана TiCl4 . Процесс производства последнего состоит из 5 основных пределов: подготовки сырья, хлорирования, конденсации продуктов хлорирования, очистки TiCl4 и переработки отходов.

Применение

Основные преимущества титана другим конструкционным метилами - сочетание лёгкости, прочности и коррозионной стойкости. Титановые сплавы по абсолютной, а тем более по удельной прочности (то есть прочности, отнесённой к плотности) превосходят большинство сплавов на основе др. металлов (например, железа или никеля) при температурах от -250 до 550 °C, а по коррозионности они сравнимы со сплавами благородных металлов .Однако как самостоятельный конструкционный материал титан применяться только в 50-е гг. 20 в. в связи с большими техническими трудностями его извлечения из руд и переработки .Основная часть титана расходуется на нужды авиационной и ракетной техники и морского судостроения Сплавы титана с железом, известные под названием "ферротитан" (20-50% Т.), в металлургии качественных сталей и специальных сплавов служат легирующей добавкой и раскислителем.

Технический титан идёт на изготовление ёмкостей, химических реакторов, трубопроводов, арматуры, насосов и др. изделий, работающих в агрессивных средах, например в химическом машиностроении. В гидрометаллургии цветных металлов применяется аппаратура из титана. Он служит для покрытия изделий из стали. Использование титана даёт во многих случаях большой технико-экономический эффект не только благодаря повышению срока службы оборудования, но и возможности интенсификации процессов (как, например, в гидрометаллургии никеля). Биологическая безвредность титана делает его превосходным материалом для изготовления оборудования для пищевой промышленности и в восстановительной хирургии. В условиях глубокого холода прочность титана повышается при сохранении хорошей пластичности, что позволяет применять его как конструкционный материал для криогенной техники. Титан хорошо поддаётся полировке, цветному анодированию и др. методам отделки поверхности и поэтому идёт на изготовление различных художественных изделий, в том числе и монументальной скульптуры. Примером может служить памятник в Москве, сооруженный в честь запуска первого искусственного спутника Земли. Из соединений титана практического значение имеют окислы галогениды титана, а также силициды титана, используемые в технике высоких температур; бориды титана и их сплавы, применяемые в качестве замедлителей в ядерных энергетических установках благодаря их тугоплавкости и большому сечению захвата нейтронов. Карбид титана, обладающий высокой твёрдостью, входит в состав инструментальных твёрдых сплавов, используемых для изготовления режущих инструментов и в качестве абразивного материала.

минералогия геохимия свинец титан

1.3 Геохимия титана

Титан по распространенности химических элементов в земной коре занимает девятое место. Среднее содержание титана в земной коре составляет, по А.П Виноградову, 0,45%.

В природе пять стабильных изотопов: 46Ti (7,95%), 47Ti (7,75%), 48Ti (73,45%), 49Ti (5,51%), 50Ti (5,34%).

Больше всего титана содержится в основных породах так называемой "базальтовой оболочки" (0,9%), меньше в породах "гранитной оболочки" (0,23%) и ещё меньше в ультраосновных породах (0,03%) и др. К горным породам, обогащенным титаном, относятся пегматиты основных пород, щелочные породы, сиениты и связанные с ними пегматиты и другие породы. В биосфере титан в основном рассеян. В морской воде его содержится 1-10-7%; Титин - слабый мигрант.

В природных условиях он встречается главным образом в четырехвалентном состоянии, что определяет повышенную устойчивость его кислородных соединений. Двухвалентный титан в породах встречается очень редко. Присутствие TiO +3 отмечено в силикатных минералах (пироксенах, амфиболах, биотите). Ильмените и в редком минерале- армоколите. Омилит- собственный минерал трехвалентного титана также встречается очень редко. Свободный титан в природе не наблюдается.

Титан относится к литофильным элементам - он не образует природных сульфидов и арсенидов, а также солей слабых кислот, так как сам является слабым основанием. Для гидротермальных образований титан мало характерен, в виде летучих галоидных и сернистых соединений (типа TiCl4 ) установлен до 5, 52 мг/л в природных конденсатах вулканических газов.

В условиях гипергенеза титан малоподвижен. В поверхностных условиях земной коры он в виде устойчивых минеральных разностей перемещается механически-водными потоками, частично ветром, а не в форме истинных растворов. В песках рутил и ильменит остаются практически неизменными. В глинах они обычно присутствуют в виде пелитовых частиц.

Титан в организме. Титан постоянно присутствует в тканях растений и животных. В наземных растениях его концентрация - около 10-4%, в морских - от 1,2 ×10-3 до 8 ×10-2%, в тканях наземных животных - менее 2 ×10-4%, морских - от 2 ×10-4 до 2 ×10-2%. Накапливается у позвоночных животных преимущественно в роговых образованиях, селезёнке, надпочечниках, щитовидной железе, плаценте; плохо всасывается из желудочно-кишечного тракта. У человека суточное поступление титана с продуктами питания и водой составляет 0,85 мг. Относительно малотоксичен.