Titanbearbetning, extraktion av titan från malmer och beredning av titanlegeringar eller föreningar för användning i olika produkter.
Titanium (Ti) är en mjuk, mjuk, silvrig grå metall med en smältpunkt på 1 675 ° C (3 047 ° F). På grund av bildningen på en yta av en oxidfilm som är relativt inert kemiskt har den utmärkt korrosionsbeständighet i de flesta naturliga miljöer. Dessutom är den lätt i vikt, med en densitet (4,51 gram per kubikcentimeter) mitt emellan aluminium och järn. Dess kombination av låg täthet och hög hållfasthet ger den det mest effektiva hållfastheten mellan viktiga metaller för temperaturer upp till 600 ° C.
Eftersom dess atomdiameter liknar många vanliga metaller som aluminium, järn, tenn och vanadin, kan titan lätt legeras för att förbättra dess egenskaper. Liksom järn kan metallen existera i två kristallina former: hexagonal nära packad (hcp) under 883 ° C (1 621 ° F) och kroppscentrerad kubik (bcc) vid högre temperaturer upp till dess smältpunkt. Detta allotropiska beteende och förmågan att legera med många element resulterar i titanlegeringar som har ett stort antal mekaniska och korrosionsbeständiga egenskaper.
Även om titanmalmer är rikliga, kräver metallens höga reaktivitet med syre, kväve och väte i luften vid förhöjda temperaturer komplicerade och därför kostsamma produktions- och tillverkningsprocesser.
Historia
Titanmalm upptäcktes först 1791 i Cornish strandsand av en engelsk präst, William Gregor. Den faktiska identifieringen av oxiden gjordes några år senare av en tysk kemist, MH Klaproth. Klaproth gav metallbeståndsdelen i denna oxid namnet titan, efter titanerna, jättarna i grekisk mytologi.
Ren metallisk titan producerades först antingen 1906 eller 1910 av MA Hunter vid Rensselaer Polytechnic Institute (Troy, New York, USA) i samarbete med General Electric Company. Dessa forskare trodde att titan hade en smältpunkt på 6000 ° C (10 800 ° F) och var därför en kandidat för glödlamportrådar, men när Hunter producerade en metall med en smältpunkt närmare 1800 ° C (3 300 ° F), ansträngningen övergavs. Ändå gjorde Hunter indikera att metallen hade vissa duktilitet, och hans sätt att framställa det genom att omsätta titantetraklorid (TiCl 4) med natrium under vakuum senare kommersialiserat och är nu känd som Hunter processen. Metall med betydande duktilitet producerades 1925 av de nederländska forskarna AE van Arkel och JH de Boer, som dissocierade titantetraiodid på en varm glödtråd i en evakuerad glaskula.
1932 producerade William J. Kroll i Luxemburg betydande mängder av duktilt titan genom att kombinera TiCl 4 med kalcium. År 1938 hade Kroll producerat 20 kg titan och var övertygad om att den hade utmärkta korrosions- och hållfasthetsegenskaper. I början av andra världskriget flydde han från Europa och fortsatte sitt arbete i USA på Union Carbide Company och senare vid US Bureau of Mines. Vid den här tiden hade han ändrat reduktionsmedlet från kalcium till magnesiummetall. Kroll är nu erkänt som far till den moderna titanindustrin, och Kroll-processen är grunden för den mest aktuella titanproduktionen.
En amerikansk flygvapenstudie som genomfördes 1946 drog slutsatsen att titanbaserade legeringar var konstruktionsmaterial av potentiellt stor betydelse, eftersom det växande behovet av högre styrka-till-vikt-förhållanden i jetflygkonstruktioner och motorer inte kunde tillfredsställas effektivt av varken stål eller aluminium. Som ett resultat gav försvarsdepartementet produktionsincitament för att starta titanindustrin 1950. Liknande industrikapacitet grundades i Japan, Sovjetunionen och Storbritannien. Efter att denna drivkraft tillhandahölls av flygindustrin gav metallens färdiga tillgänglighet möjligheter för nya tillämpningar på andra marknader, såsom kemisk bearbetning, medicin, kraftproduktion och avfallshantering.
malm
Titan är den fjärde vanligaste strukturella metallen på jorden, endast överskridits med aluminium, järn och magnesium. Användbara mineralavlagringar sprids över hela världen och inkluderar platser i Australien, USA, Kanada, Sydafrika, Sierra Leone, Ukraina, Ryssland, Norge, Malaysia och flera andra länder.
Den dominerande mineraler är rutil, vilket är ca 95 procent titandioxid (TiO 2), och ilmenit (FeTiO 3), som innehåller 50 till 65 procent TiO 2. Ett tredje mineral, leucoxen, är en förändring av ilmenit från vilken en del av järnet har naturligt lakats ut. Det har inget specifikt titaninnehåll. Titanmineraler förekommer i alluviala och vulkaniska formationer. Insättningar innehåller vanligtvis mellan 3 och 12 procent tunga mineraler, bestående av ilmenit, rutil, leucoxen, zirkon och monazit.
