§ 1. Титановые руды

Титан — металл серебристого цвета с голубо­ватым отливом; имеет невысокую плотность 4,507 г/см⁸, плавится при температуре 1660 °С, кипит при 3260 °С. Титан имеет две аллотропические модификации; до 882 °С существует а-титан, имеющий гексагональную решетку с параметрами а0 = 0,295 нм и С0 = 0,468 нм, и при более высоких температурах — β-титан с кубической объемно центрированной решеткой с параметром а = 0,304 нм.

Механические свойства титана изменяются от содержа­ния в нем примесей. Чистый титан ковок, имеет невысо­кую твердость (НВ 70); технический титан хрупок и тверд (НВ 180—280).

Вредные примеси титана — азот и кислород резко снижают его пластичность, а углерод при содержании более 0,15 % снижает ковкость, затрудняет обработку титана резанием и резко ухудшает свариваемость. Во­дород в большой степени повышает чувствительность титана к надрезу, поэтому этот эффект называют водо­родной хрупкостью.

На поверхности титана образуется стойкая оксидная пленка, вследствие чего титан обладает высокой сопротив­ляемостью коррозии в некоторых кислотах, морской и пресной воде. На воздухе титан устойчив и мало изме­няет свои механические свойства при нагреве до 400 °С. При более высоком нагреве он начинает поглощать кис­лород, ухудшаются его механические свойства, а выше 540 °С—становится хрупким. При нагреве выше 800 °С титан энергично поглощает кислород, азот и водород, что используется в металлургии при производстве леги­рованной стали.

Титан образует ряд оксидов. Из них наиболее изучены TiO2, Ti2O3. Двуокись титана ТіО2—амфотерный по­рошок белого цвета, практически не растворимый в воде и разбавленных кислотах. Двуокись титана является основным продуктом переработки титанового сырья.

За последние десятилетия после промышленного освое­ния ковкого титана его стали широко использовать как прочный, относительно легкий коррозионно-стойкий и жаропрочный конструкционный материал в самолето­строении, ракетостроении, при производстве реактивных двигателей. Он получил признание и в судостроении благодаря его устойчивости против воздействия морской воды.

По распространенности в земной коре титан занимает десятое место среди других элементов (0,61 %). Известно примерно 60 минералов титана, из них наибольшее про­мышленное значение имеют ильменит, рутил, сфен.

Ильменит FeO-ТіО2 впервые был найден на Урале в Ильменских горах, откуда и получил свое название. Это блестящий минерал буро-черного цвета, измельча­ющийся при выветривании и поэтому часто встречаю­щийся в россыпях. Важным источником ильменита служат титаномагнетитовые железные руды — смеси ильменита с магнетитом Fе3О4 и частично с гематитом Fе2О3. В этих рудах содержание двуокиси титана достигает иногда 20 %. Титаномагнетитовые руды можно подвергать гра­витационному и магнитному обогащению, в результате чего удается получать концентрат, содержащий более 40 % TiO2, ~50 % оксидов железа и ~8 % других ок­сидов.

Рутил ТіО2 прозрачен, обладает алмазно-металличе­ским блеском, бывает окрашен в различные цвета (красно-коричневый, желтый, синий, черный). Крупные место­рождения рутила встречаются редко.

Сфен (титанит) CaO -TiO2-SiO2 —титаносиликат каль­ция встречается вместе с другими полезными минера­лами — апатитом и нефелином и при условии комплекс­ной переработки может быть перспективным сырьем, хотя он и беднее, чем ранее рассмотренные минералы.

Известно несколько различных способов получения титана из его руд, причем во всех случаях металлургиче­ской переработке всегда предшествует обогащение руды и получение концентрата.