Титан (в таблице химических элементов Ti) — это легкий металл серебристого цвета. В природе он в свободном виде не встречается, только в виде соединений. Основные минералы, из которых в итоге получают титан — это ильменит, рутил, анатаз, брукит, лейкоксен, лопарит, сфен и перовскит. Их и добывают на месторождениях.
Месторождения титана бывают разные: магматические (застывшая магма), экзогенные (россыпи руд, чаще всего на берегах водоемов) и метаморфизированные (это песок, где содержится искомая руда).
Добывают титановые руды в карьерах с помощью экскаваторов и другой тяжелой техники — разрабатывают породу, находят руду, например, ильменит. Потом ее отделяют от земли, а потом превращают в TiO2 — это диоксид титана (такую же формулу имеет минерал рутил,который встречается и в чистом виде).
Даже если удалось добыть чистый рутил, то для добычи именно титана все еще нужно убрать из него кислород. Для этого руду хлорируют. Это нужно, чтобы получить тетрахлорид титана (TiCl4) — новое соединение, которое не такое крепкое, как TiO2. Но и это все еще не титан. Получившийся TiCl4 при температуре +850 градусов восстанавливают магнием. И тогда, наконец, из титановой руды получается титан.
Формула: TiO2+2C+2Cl2→TiCl4+2CO
Формула: TiCl4+2Mg→2MgCl2+Ti
Получение титана — это сложный и дорогой процесс. В России очень мало предприятий, которые и получают титан на комбинате, и производят из него что-то. Самая крупная российская компания, которая это делает — это «ВСМПО-Ависма» в Свердловской области.
Российская металлургическая компания, производящая титан и изделия из него.
Основные потребители продукции «ВСМПО-АВИСМА» — мировые лидеры в области авиа- и двигателестроения, в том числе, Boeing, Airbus, Embraer, Collins Aerospace, Messier-Bugatti-Dowty, Rolls-Royce plc, Safran SA, Pratt&Whitney
Производство титана на «ВСМПО-АВИСМА»
Фото: Павел Лисицын, РИА «Новости»
Раньше сырье (TiO2) для получения титана производитель вез из Украины, но в 2022 году из-за боевых действий поставки прекратились. «ВСМПО-Ависма» стала закупать титановую руду в Африке и Вьетнаме и начала интересоваться налаживанием
добычи титана в России. Единственный пока производитель титана в российской юрисдикции — компания «Крымский титан». Правда, технологический процесс этого комбината ограничивается добычей сырья, то есть, чистый титан там не получают.
Как раз сплавы используют в авиа- и ракетостроении, а также кораблестроении. Металл идет в трубопроводы, реакторы, насосы, броню и бронежилеты, присутствует в ювелирных изделиях, мобильных телефонах и даже зубных имплантах. Такую универсальность просто объяснить: титан крепкий, легкий и очень долго не ржавеет.
Титан применяют, вопреки расхожему мнению, не только в строительстве космических шаттлов. Все зависит от того, в каком виде его используют: в виде сплавов или в виде соединений.
Детали для Boeing из титана, произведенные на «ВСМПО-Ависма»
Фото: Павел Лисицын, РИА «Новости»
Диоксид титана (он же TiO2) белого цвета используется в красках, производстве бумаги и пластика. А еще это пищевая добавка E171, кстати, запрещенная в Европе. Карбид титана используют для обработки металлов, нитрид титана — для покрытия куполов церквей (так как похож по цвету на золото).