Titaniumforarbejdning, ekstraktion af titan fra dets malm og fremstilling af titanlegeringer eller forbindelser til anvendelse i forskellige produkter.
Titanium (Ti) er et blødt, duktilt, sølvfarvet gråt metal med et smeltepunkt på 1.675 ° C (3.047 ° F). På grund af dannelsen på dens overflade af en oxidfilm, der er relativt inert kemisk, har den fremragende korrosionsbestandighed i de fleste naturlige miljøer. Derudover er det let i vægt med en massefylde (4,51 gram pr. Kubikcentimeter) midtvejs mellem aluminium og jern. Dens kombination af lav densitet og høj styrke giver det det mest effektive styrke-til-vægt-forhold mellem almindelige metaller ved temperaturer op til 600 ° C (1.100 ° F).
Fordi dens atomdiameter ligner mange almindelige metaller såsom aluminium, jern, tin og vanadium, kan titan let legeres for at forbedre dens egenskaber. Ligesom jern kan metallet eksistere i to krystallinske former: hexagonal tætpakket (hcp) under 883 ° C (1.621 ° F) og kropscentreret kubik (bcc) ved højere temperaturer op til dets smeltepunkt. Denne allotropiske opførsel og evnen til at legere med mange elementer resulterer i titanlegeringer, der har en lang række mekaniske og korrosionsbestandige egenskaber.
Selvom titanmalm er rigeligt, kræver metalens høje reaktivitet med ilt, nitrogen og brint i luften ved forhøjede temperaturer komplicerede og derfor dyre produktions- og fremstillingsprocesser.
Historie
Titaniummalm blev først opdaget i 1791 i Cornish strandsand af en engelsk præst, William Gregor. Den faktiske identifikation af oxidet blev foretaget et par år senere af en tysk kemiker, MH Klaproth. Klaproth gav metalbestanddelen af dette oxid navnet titan efter titanerne, giganterne i den græske mytologi.
Ren metallisk titan blev først produceret i enten 1906 eller 1910 af MA Hunter ved Rensselaer Polytechnic Institute (Troy, New York, USA) i samarbejde med General Electric Company. Disse forskere mente, at titan havde et smeltepunkt på 6.000 ° C (10.800 ° F) og derfor var en kandidat til glødelampefilamenter, men da Hunter producerede et metal med et smeltepunkt nærmere 1.800 ° C (3.300 ° F), indsatsen blev opgivet. Alligevel Hunter angav, at metallet havde nogle duktilitet, og hans fremgangsmåde til fremstilling det ved omsætning af titantetrachlorid (TiCl 4) med natrium under vakuum blev senere kommercialiseret og er nu kendt som Hunter-processen. Metal med betydelig duktilitet blev produceret i 1925 af de hollandske videnskabsmænd AE van Arkel og JH de Boer, der dissocierede titantetraiodid på et varmt glødetråd i en evakueret glaspære.
I 1932 producerede William J. Kroll fra Luxembourg betydelige mængder duktilt titan ved at kombinere TiCl 4 med calcium. I 1938 havde Kroll produceret 20 kg titanium og var overbevist om, at den havde fremragende korrosions- og styrkeegenskaber. I begyndelsen af 2. verdenskrig flygtede han fra Europa og fortsatte sit arbejde i USA hos Union Carbide Company og senere på det amerikanske ministerium for miner. På dette tidspunkt havde han ændret reduktionsmidlet fra calcium til magnesiummetal. Kroll anerkendes nu som far til den moderne titanindustri, og Kroll-processen er grundlaget for mest aktuelle titanproduktion.
En US Air Force-undersøgelse, der blev udført i 1946, konkluderede, at titanbaserede legeringer var ingeniørmaterialer af potentielt stor betydning, da det nye behov for højere styrke / vægtforhold i jetflykonstruktioner og motorer ikke kunne tilfredsstilles effektivt af hverken stål eller aluminium. Som et resultat gav forsvarsdepartementet produktionsincitamenter til at starte titanindustrien i 1950. En lignende industriel kapacitet blev grundlagt i Japan, USSR og Det Forenede Kongerige. Efter at denne drivkraft blev leveret af luftfartsindustrien, gav den klare tilgængelighed af metallet anledning til muligheder for nye anvendelser på andre markeder, såsom kemisk behandling, medicin, kraftproduktion og affaldsbehandling.
malme
Titanium er det fjerde mest rigelige strukturelle metal på Jorden, kun overskredet med aluminium, jern og magnesium. Brugbare mineralforekomster er spredt over hele verden og inkluderer steder i Australien, USA, Canada, Sydafrika, Sierra Leone, Ukraine, Rusland, Norge, Malaysia og flere andre lande.
De fremherskende mineraler er rutil, hvilket er omkring 95 procent titandioxid (TiO 2), og ilmenit (FeTiO 3), som indeholder 50 til 65 procent TiO 2. Et tredje mineral, leucoxen, er en ændring af ilmenit, hvorfra en del af jernet er naturligt udlutet. Det har intet specifikt titanindhold. Titanium mineraler forekommer i alluviale og vulkanformationer. Indskud indeholder normalt mellem 3 og 12 procent tunge mineraler, der består af ilmenit, rutil, leucoxen, zirkon og monazit.
