Tartalom
- Mi a titán?
- Titán fém felhasználásai
- Mi a titán-dioxid?
- Titán-dioxid felhasználásai
- Honnan származik a titán?
- Titán gyártás az Egyesült Államokban
CIA A-12 felderítő repülőgép: Fénykép egy CIA A-12 szuperszonikus felderítő repülőgépről, a "Titáni lúd" nevű repülőgépről, amely nagy magasságban készül üzemanyag-feltöltésre. A név illeszkedik, mivel sok alkatrész titánból készül. A központi hírszerző ügynökség képe.
Mi a titán?
A titán ezüst fém, amely erős, korrózióálló és inert. Ez a földkéreg kilencedik legszélesebb körű eleme. Ahelyett, hogy nagy lerakódásokban fordul elő, szinte minden kőzetben kis mennyiségű titán fordul elő.
A titán fontos alkotóeleme néhány ásványi anyagnak. A földkéreg titánjának kb. 90% -a ilmenitben fordul elő, egy ásványban, amelyről a legtöbb ember még soha nem hallott. Ez egy vas-titán-oxid, FeTiO kémiai összetételével3. A Föld többi felszíni titánja ásványokban található, például anatázban, brookitában, leucoxénben, perovszkitetben, rutilban és génben.
Nitinol 60: A Nitinol 60 ötvözet, amely 60% nikkelt és 40% titánt tartalmaz. A csapágyak gyártásához általában rozsdamentes acélt használnak, mert kemény, de a rozsdamentes acél korróziónak van kitéve. A Nitinol 60 a korróziós problémát szilárdságveszteség nélkül oldotta meg, és a csapágy kenőanyagokkal nem reagált. A NASA képe.
Titán fém felhasználásai
A titán egy ismert fém. Sokan tudják, hogy ékszerben, protetikában, teniszütőben, kapusmaszkokban, ollóban, kerékpárkeretekben, sebészeti eszközökben, mobiltelefonokban és más nagy teljesítményű termékekben használják. A titán ugyanolyan erős, mint az acél, de körülbelül felére tömege. Kétszer olyan erős, mint az alumínium, de csak kb. 60% -kal nehezebb.
A titán vas, alumínium, vanádium, nikkel, molibdén és más fémekkel kombinálva nagy teljesítményű ötvözeteket állít elő. Sugárhajtóművekhez, űrhajókhoz, katonai felszerelésekhez, csapágyakhoz, testpáncélhoz és egyéb csúcstechnikai termékekhez ezekből az ötvözetekből készült alkatrészekre van szükség.
Titán repülőgép alkatrészek: A titánfém és az ötvözetek nagy szilárdságú, könnyű, korrózióálló alkatrészeket biztosítanak repülőgép-hajtóművekhez, vezérlőelemekhez és szerkezeti elemekhez. A NASA F-16XL titánkesztyűvel rendelkezik a lamináris áramlás vizsgálatához, amely a bal szárny egy részét fedi le. A NASA képe Jim Ross.
Fehér festék: A manapság használt fehér festék nagy része titán-dioxidot tartalmaz pigmentként. Ezzel a festéknek élénk fehér színű, állandó, átlátszatlansága felel meg egy rétegben, és a fényt tükrözi a fény. Amikor a festék megszárad, a falán maradt ásványi bevonat titán-dioxid. Kép szerzői jog iStockphoto / Okea.
Mi a titán-dioxid?
A titán-dioxid világos, fehér, átlátszatlan anyag, TiO kémiai összetételével2. Az ilmenit vagy más titán ásványok magas hőmérsékleten történő oxidálásával állítják elő. Ezután őrlik a sok felhasználáshoz szükséges finom porrá.
Körülbelül tízszer több titánt használnak titán-dioxid formájában, mint a titán-fém. A legtöbb ember még soha nem hallott arról, hogy a titánt ilyen formában használják. Ennek oka az, hogy a titán-dioxid a termékek összetevője, nem pedig az elsődleges anyag.
Polírozó vegyületek: A titán-dioxid port gondosan osztályozzák a szemcseméret szerint, és csiszolóként és fémmunkaként használják. A kép egy sziklaszárító-hordó, amelyet éppen egy vastag fehér habcsiszoló lakkkal nyitott meg.
Titán-dioxid felhasználásai
A titánt a leggyakrabban fehérítő, fényesítő és fénycsökkentő szerként használják. A kiváló minőségű fehér festékek általában jelentős mennyiségű titán-dioxidot tartalmaznak, amelynek pigmentneve "titánfehérje". A titán-dioxid növeli a festékek fehérségét és fényvisszaverő képességét. Amikor belép egy helyiségbe, és bekapcsolja a fényt, a festék nagyon fényvisszaverő, és fényesebbé teszi a helyiséget - mivel a festett felületek több fényt tükröznek. A titán-dioxid szintén növeli a festék átlátszóságát, lehetővé téve egy rétegnek, hogy sok helyzetben takarja le az alatta lévőt.
Közel 2000 évig a "ólomfehérje" fontos pigment volt a fehér festékben. 1904-ben Sherwin-Williams, a festékgyártó beszámolt az ólom-pigmentet tartalmazó festék veszélyeiről. Ettől az időtől kezdve a festékgyártók elmozdultak az ólompigmensektől, és a titán pigment volt a legmegfelelőbb pótlás. Manapság a legtöbb előállított fehér festék pigmentje titán-dioxid.
A titán-dioxidot préselik a jó minőségű papír rostokba, hogy javítsák fehérségüket, fényességüket és textúrájukat. Hozzáteszik a sovány tejhez, hogy javítsa a fehérségét és az átlátszóságát. Hozzáadják a fogkrémhez, a gumihoz, a műanyagokhoz, a kozmetikumokhoz, a fényvédőhez és számos élelmiszeripari termékhez ugyanezen okból. Ezek olyan anyagok, amelyeket szinte minden nap a Földön használnak. Kevés ember ismeri fel a titán szerepét bennük. Használható élelmiszerekben, kozmetikumokban és más termékekben, amelyeket az emberek fogyasztanak, mert inert.
A titán-dioxid port szintén meghatározott részecskeméretekre osztályozzák polírozó vegyületként való felhasználás céljából. Drágakövek, fémek és egyéb anyagok csiszolásához használják. Gyakran kevésbé hatékony, mint más polírozók, de ha hatásos, költségmegtakarítást eredményezhet.
Nehéz ásványi homok: A dél-karolinai Folly Beach sekélyes ásása vékony réteg nehéz ásványi homokot rejt magában. A ma bányászott ilmenit nagy része homokból származik, amelynek ásványi anyagkoncentrációja nagy. Fénykép: Carleton Bern, az Egyesült Államok Geológiai Szolgálata.
Honnan származik a titán?
A világ legtöbb titánját nehéz ásványi homok bányászásával állítják elő. Ezek a homok lejtőn fordulnak elő az ismeretlen kőzetek, például a gabbro, a kívánt és az anortozit tömeges tömegéből. Ezek a kőzetek titánt hordozó ásványokat tartalmaznak, mint például ilmenit, anatáz, brookit, leucoxén, perovskite, rutile és gén.
Amikor ezeket a kőzeteket időjárási körülmények között lebontják, a titán ásványi anyagok a leg ellenállóbbek. Az éghajlati körülmények között koncentrálódnak, és továbbjutnak homok- és iszaposzemként. Végül homokként rakódnak le egy kontinens tengerpartja mentén. Itt általában ásnak vagy bányásznak. A bányászat olyan szárazföldi helyeken is előfordul, ahol titán ásványokat raktak le olyan tengerfokú időszakokban, mint amit manapság tudunk.
Ezek a nehéz ásványi homok néhány tömegszázalék ilmenitet és más titán ásványokat tartalmazhatnak. A homok kitermelése után egy feldolgozóüzembe jut, amely visszanyeri a titánt hordozó ásványokat. Ugyanakkor más értékes ásványi anyagok is kinyerhetők. Ezután feldolgozzák vagy értékesítik titánfém vagy titán-dioxid előállításához. A homokot ezután visszaszállítják arra a helyre, ahol bányásztak, és a strandot újrahasznosítják.
Titán az üledékben és a talajban: Térkép, amely bemutatja a titán mennyiségét titán-dioxid formájában az Egyesült Államok keleti részének üledékes üledékeiben és talajaiban. A Virginia Blue Ridge fiziográfiai tartományának megfelelő titánban gazdag zóna 3 tömegszázaléknál magasabb titán-dioxid-értéket mutat, az Egyesült Államok Geológiai Szolgálata.
Titán gyártás az Egyesült Államokban
Az Egyesült Államok több titán ásványi anyagot használ, mint jelenleg gyárt, így a titán nettó importőre. Korlátozott mennyiségű kotrásra került sor Florida floridai atlanti partjainál. A part menti üledékeket kotrják és feldolgozzák a nehéz ásványi homok eltávolításához. Az ilmenit az elsődleges titántartalmú ásványi anyag, amelyet e tevékenység révén regeneráltak.
Szárazföldi bányászatra számos helyszínen került sor Virginiában. A Blue Ridge fiziográfiai tartományában egy ilmenit hordozó anortozit test eróziónak volt kitéve. Az erózióból származó üledékek lokálisan néhány tömegszázalék nehéz ásványokat tartalmazhatnak, ahol az ilmenit az elsődleges titánhordozó ásvány. Ezeket a lerakókat feltárták és feldolgozták nehéz ásványianyag-tartalmuk eltávolítása céljából. Az a terület, ahol ez a bányászat megtörténik, megfelel a titánban gazdag folyó üledékeknek és talajoknak, amelyeket a Nemzeti Geokémiai Felmérés mintavétele, elemzése és térképez (lásd a mellékelt térképet).
Titánszükségletének teljesítése érdekében az Egyesült Államok titán ásványi koncentrátumokat importál. A vezető titántermelők: Ausztrália, Kanada, Kína, Japán, Kenya, Madagaszkár, Mozambik, Norvégia, Oroszország, Szaúd-Arábia, Szenegál, Sierra Leone és Dél-Afrika.