Титан как химически активный переходный элемент. Добыча ильменита, титановых руд и россыпей. Их обогащение, а также получение титана и титановых концентратов и его соединений из природных концентратов. Получение пигментной двуокиси титана и ферротитана.
Аннотация к работе
Titanes - титаны), - химический элемент IV группы периодической системы Менделеева , атомный номер 22, атомная масса 47,88. Первоначально титан в виде TIO2 открыт английским минерологом-любителем У. Клапрот установил, что обнаруженный Грегором элемент "менакит" представляет собой природный оксид металла. Титан - серебристо-белый металл, до температуры 883°С устойчива а-форма, имеющая гексагональную решетку с плотнейшей упаковкой (а=0,2951, с=0,4679 нм), выше - b-Ti с кубической объемноцентрированной решеткой (а=0,3269 нм); плотность а-Ti 4505 кг/м3, b-Ti 4320 кг/м3; t плавления 1672°С, t кипения 3289°С; теплопроводность 15,5 Вт/(м•К); молярная теплоемкость 104,68 Дж/(моль•К), электрическое сопротивление 55• 10-4 (Ом•м); температурный коэффициент линейного расширения 8,09•10-6 К-1; температура перехода в сверхпроводящее состояние 1,81 К; парамагнитен. Титан - химически активный переходный элемент, в соединениях имеет степень окисления 4, реже 3, 2.Большинство месторождений, из руд которых получают титан, комплексные. Перспективно попутное получение Nb, Ta, Th, Месторождения титана формировались преимущественно на ранней стадии геосинклинального этапа в связи с хорошо дифференцированными интрузиями пород габбро-пироксенит-дунитовой формации. Малышев выделил две главные группы: 1) месторождения в антрозитах с ильменитовыми и рутил-ильменитовыми рудами; 2) месторождения в габбро с ильменит-магнетитовыми рудами.Для получения непосредственно из них металла или его соединений руды не пригодны: технологически и экономически невыгодно извлекать из них титан. Значит, добытые из земных недр руды, состоящие из минералов пустой породы и из титановых рудных минералов, надо предварительно обработать, обогатить, т. е. отделить пустые породообразующие минералы от рудных титановых минералов. Коренные руды, представляющие собой твердые, крепкие скальные породы, добываемые из недр в виде крупных обломков, глыб и валунов, требуют предварительного дробления и измельчения до такой крупности зерен, при которой рудные титановые минералы высвобождались бы от сростков с породообразующими. Затем освобожденные от сростков минералы разделяются на различных аппаратах по плотности, магнитным и другим свойствам. Тогда разделение минералов идет методами, основанными на различии прочих физических свойств минералов: размерности зерен, магнитных и электрических, свойств поверхностей и т. п.Коренные руды магматогенного типа представлены ильменит-магнетитовыми и ильменит-гематитовыми, титаномагнетитовыми, ильменитовыми и перовскитовыми разновидностями. Четыре из них имеют важное промышленное значение, перовскитовые являются перспективным видом титанового сырья. Титаномагнетитовые и титаногематитовые руды содержат тонкодисперсные и эмульсионные включения титановых минералов, в основном ильменита, в магнетите или гематите. Обогащение чисто ильменитовых руд, содержащих до 5 % апатита, разработано на уровне опытно-промышленных испытаний. Коренные руды этого типа подвергаются также дроблению и мелкому измельчению, а затем гравитационному обогащению дальнейшей магнитной и электромагнитной сепарацией в доводочных операциях.Кроме ильменита и рутила, они содержат также циркон, нередко редкоземельный фосфат - монацит, алюмосиликаты (дистен, силлиманит, ставролит). Для тех и других россыпей характерно то, что рудные и породообразующие минералы природными процессами уже практически подготовлены к обогащению: зерна освобождены от сростков друг с другом и от породообразующих минералов, пески отсортированы по крупности. Затем этот концентрат доводочными операциями с применением различных методов сепарации разделяется на мономинеральные селективные концентраты ильменита, рутила, циркона и др. Эти россыпи протягиваются вдоль восточного берега Тихого океана почти на 1000 км и представлены кварцевыми песками, почти не связанными глиной и содержащими от нескольких до 25-30% (в среднем 12% ) тяжелых минералов. В штате Флорида древние прибрежно-морские пески террасового дюнного происхождения, содержащие около 1,5% ильменита, 0,5% рутила и лейкоксена, 0,5% циркона, перерабатывают фабрики "Джексонвилл" (около 2,5 млн. т песков в год) и "Хайленд" (около 10 млн. т песков в год).Современная техника и промышленность используют три вида титановой продукции: · металлический чистый титан в виде листового проката, лент, труб и других изделий из металла и его сплавов;В самом общем виде этот процесс можно записать так: получение хлорида титана: восстановление хлорида титана магнием: Титан в этом процессе производится в виде пористого металла - так называемой титановой губки, которая после очистки и переплава дает чистый монолитный металл. Такие высокотитановые искусственные продукты получают двумя путями: химико-гидрометаллургическим переделом ильменитовых концентратов на искусственный рутил, содержащий 95-98% ТІО2, или электроплавкой концентратов на титановый шлак, содержащий 70-85% ТІО2. Для разделения оксидов титана и железа, входящих в состав
План
Содержание
Введение
1. Титановые Руды
2. Добыча и обогащение титановых руд и россыпей. Получение титановых концентратов
3. Обогащение коренных титановых руд
4. Обогащение титановых россыпей
5. Получение титана и его соединений из природных концентратов
6. Получение металлического титана
7. Получение пигментной двуокиси титана
8. Производство ферротитана
Заключение
Список литературы
Введение
ТИТАН, Ti (от греч. Titanes - титаны), - химический элемент IV группы периодической системы Менделеева , атомный номер 22, атомная масса 47,88. Природный титан состоит из 5 стабильных изотопов:46Ti (7,99%), 47Ti (7,32%), 48Ti (73,98%), 49Ti (5,46%), 50Ti (5,25%). Известно 5 искусственных радиоактивных изотопов титана с массовыми числами 41, 43-45 и 51.
Первоначально титан в виде TIO2 открыт английским минерологом-любителем У. Грегором в 1790 в магнитной фракции песков местечка Менакан (Великобритания). Однако в 1795 немецкий химик М. Г. Клапрот установил, что обнаруженный Грегором элемент "менакит" представляет собой природный оксид металла. Металлический титан получен американским ученым М. А. Хантером в 1910 при нагревании хлорида титана с натрием в герметической стальной бомбе. Чистый пластичный металл получили нидерландские исследователи А. ван Аркел и И. де Бур в 1925 методом термической диссоциации йодида титана.
Титан - серебристо-белый металл, до температуры 883°С устойчива а-форма, имеющая гексагональную решетку с плотнейшей упаковкой (а=0,2951, с=0,4679 нм), выше - b-Ti с кубической объемноцентрированной решеткой (а=0,3269 нм); плотность а-Ti 4505 кг/м3, b-Ti 4320 кг/м3; t плавления 1672°С, t кипения 3289°С; теплопроводность 15,5 Вт/(м•К); молярная теплоемкость 104,68 Дж/(моль•К), электрическое сопротивление 55• 10-4 (Ом•м); температурный коэффициент линейного расширения 8,09•10-6 К-1; температура перехода в сверхпроводящее состояние 1,81 К; парамагнитен.
Титан - химически активный переходный элемент, в соединениях имеет степень окисления 4, реже 3, 2. До 500-550°С титан коррозионно устойчив, что объясняется наличием на его поверхности тонкой, но прочной пленки оксидов. С кислородом взаимодействует при температурах выше 600°С с образованием TIO2. Устойчив к действию разбавленных неорганических кислот, щелочей, галогенов (в присутствии паров H2О). Титан обладает способностью поглощать водород , азот и другие газы, образуя соответственно гидриды, нитриды и т.д. При взаимодействии с бором , углеродом , селеном , кремнием титан образует металлоподобные соединения, отличающиеся тугоплавкостью и высокой твердостью.
Среднее содержание титана в земной коре (кларк) 0,45%, в ультраосновных породах 3•10-2%, основных 0,9%, кислых 0,23%. Наиболее обогащены титаном пегматиты гранитов и щелочных пород.