Тытан у сучаснай вытворчасці

Уласцівасці тытану

Тытан — лёгкі серабрыста-белы метал з унікальным наборам фізіка-хімічных характарыстык. Яго шчыльнасць складае 4,5 г/см³, што амаль удвая лягчэй за сталь, але па трываласці ён параўнальны з высокатрывалымі сталёвымі сплавамі. Тэмпература плаўлення тытану — 1668 °C, тэмпература кіпення — 3260–3300 °C.

Тытан валодае высокай каразійнай устойлівасцю дзякуючы трывалай аксіднай плёнцы на паверхні. Ён устойлівы да ўздзеяння марской вады, кіслот, шчолачаў і хларыдаў. Метал біясумяшчальны і немагнітны, што пашырае сферы яго выкарыстання. Пры награванні вышэй за 600 °C тытан актыўна рэагуе з кіслародам, таму плаўка праводзіцца ў вакууме або інэртным асяроддзі.

Па распаўсюджанасці ў зямной кары тытан займае чацвёртае месца сярод канструкцыйных металаў, саступаючы толькі алюмінію, жалезу і магнію. Асноўныя мінералы — ільменіт і рутыл.

Прымяненне тытану

Авіяцыя і космас

Тытан шырока выкарыстоўваецца ў авіябудаванні і ракетна-касмічнай прамысловасці. З яго вырабляюць дэталі рухавікоў, лапаткі турбін, элементы планера, крапёж і канструкцыйныя элементы. Высокая ўдзельная трываласць дазваляе знізіць вагу лятальных апаратаў. Сплавы з алюмініем, ванадыем, цырконіем і малібдэнам прымяняюцца ў вузлах, якія працуюць пры высокіх тэмпературах.

Медыцына

Дзякуючы біясумяшчальнасці тытан прымяняецца для вытворчасці імплантатаў: штучных суставаў, зубных імплантатаў, касцяных пласцін, шрубаў і хірургічных інструментаў. Тытан не выклікае адторгнення і алергічных рэакцый, а яго сітаватая паверхня спрыяе ўрастанню касцяной тканкі.

Хімічная і нафтагазавая прамысловасць

Каразійная ўстойлівасць тытану робіць яго незаменным для вырабу рэактараў, цеплаабменнікаў, трубаправодаў і помпаў, якія працуюць у агрэсіўных асяроддзях. Ён устойлівы да кіслот, хларыдаў і іншых каразійных рэчываў.

Суднабудаванне

Тытан выкарыстоўваецца для стварэння корпусаў суднаў, грабных вінтоў і іншых элементаў, якія падвяргаюцца ўздзеянню марской вады. Метал не каразіруе ў марской вадзе, што падоўжвае тэрмін службы суднаў.

Атамная энергетыка

Тытан прымяняецца для вырабу трубаправодаў, цеплаабменнікаў і іншага абсталявання атамных электрастанцый. Яго ўстойлівасць да радыяцыі і карозіі забяспечвае надзейнасць элементаў ядзерных рэактараў.

Вытворчасць тытану

Вытворчасць тытану — складаны і энергаёмкі працэс, які ўключае некалькі этапаў:

• Хлараванне руды. Ільменіт або рутыл апрацоўваюць хлорам у прысутнасці вугляроду, атрымліваючы тэтрахларыд тытану (TiCl₄).
• Аднаўленне. Тэтрахларыд аднаўляюць магніем (магніетэрмічны метад) або натрыем, атрымліваючы тытанавую губку.
• Пераплавка. Губку пераплаўляюць у вакуумных дугавых печах для атрымання зліткаў.
• Легаванне. Для атрымання сплаваў з зададзенымі ўласцівасцямі дадаюць алюміній, ванадый, малібдэн і іншыя элементы.

Асноўныя тэхналогіі вытворчасці — магніетэрмічны метад (Крола) і натрыетэрмічны. Сучасныя даследаванні накіраваны на зніжэнне энергазатрат і патанненне вытворчасці, уключаючы распрацоўку новых сплаваў і парашковых тэхналогій.

Краіны, якія здабываюць тытан

Сусветны рынак тытанавай сыравіны характарызуецца высокай канцэнтрацыяй вытворчасці ў некалькіх краінах. Лідарамі па здабычы тытанавых канцэнтратаў з'яўляюцца:

• Кітай — найбуйнейшы вытворца, які забяспечвае каля 34–35% сусветнай вытворчасці.
• Аўстралія — другі па велічыні вытворца, доля складае 14–17%.
• Мазамбік — каля 11–12% сусветнай вытворчасці.
• Паўднёва-Афрыканская Рэспубліка — доля каля 9%.
• Індыя — каля 7–8%.
• Сенегал — каля 4–5%.
• Украіна — да 4–5% (доля скарацілася ў апошнія гады).

Іншыя значныя вытворцы — В'етнам, Канада, ЗША, Расія, Нарвегія і Бразілія. У 2020 годзе аб'ём сусветнай вытворчасці тытанавага канцэнтрату ацэньваўся ў 7–8 мільёнаў тон.

Найбуйнейшыя радовішчы ільменітавых руд знаходзяцца ў Аўстраліі, Кітаі, Індыі, Паўднёвай Афрыцы і Бразіліі. Радовішчы рутылу сканцэнтраваны ў асноўным у Аўстраліі, Індыі і Паўднёвай Афрыцы.

У Беларусі разведаны некаторыя радовішчы тытанавай сыравіны, аднак прамысловая здабыча на дадзены момант не вядзецца. Перспектыўным лічыцца вывучэнне магчымасцей асваення родзішчаў у Гомельскай і Магілёўскай абласцях.