Conţinut
- Ce este Titaniu?
- Utilizări ale titanului metalului
- Ce este dioxidul de titan?
- Utilizări ale dioxidului de titan
- De unde vine titanul?
- Producție de titan în Statele Unite
Aeronave de recunoaștere CIA A-12: Fotografie a unei aeronave de recunoaștere supersonică CIA A-12, denumită „Gâsca de titan”, care se pregătește să alimenteze la altitudine mare. Numele este potrivit, deoarece multe dintre părțile sale sunt fabricate cu titan. Imagine realizată de Agenția Centrală de Informații.
Ce este Titaniu?
Titanul este un metal argintiu puternic, rezistent la coroziune și inert. Este cel de-al nouălea element mai abundent din scoarța terestră. În loc să apară în depozite mari, în aproape fiecare rocă apar cantități mici de titan.
Titanul este un component important într-un număr mic de minerale. Aproximativ 90% din titanul din scoarța terestră apare în ilmenit, un mineral despre care majoritatea oamenilor nu au auzit niciodată. Este un oxid de titan de fier cu o compoziție chimică de FeTiO3. Restul de pământ de titan aproape de suprafață se află în minerale precum anatază, brookit, leucoxen, perovskit, rutil și sferă.
Nitinol 60: Nitinolul 60 este un aliaj care conține 60 la sută nichel și 40 la sută titan. În mod normal, oțelul inoxidabil este utilizat pentru fabricarea rulmenților, deoarece este dur, dar oțelul inoxidabil este supus coroziunii. Nitinol 60 a rezolvat problema coroziunii fără o pierdere a rezistenței și nu a reacționat cu lubrifianții cu rulmenți. Imagine realizată de NASA.
Utilizări ale titanului metalului
Titanul este un metal familiar. Mulți oameni știu că este utilizat în bijuterii, proteze, rachete de tenis, măști de portar, foarfece, rame pentru biciclete, instrumente chirurgicale, telefoane mobile și alte produse de înaltă performanță. Titanul este la fel de puternic ca oțelul, dar cântărește aproximativ jumătate. Este de două ori mai puternic decât aluminiul, dar doar cu aproximativ 60% mai greu.
Titanul se combină cu fier, aluminiu, vanadiu, nichel, molibden și alte metale pentru a produce aliaje de înaltă performanță. Motoare cu jet, nave spațiale, echipamente militare, rulmenți, armuri de caroserie și alte produse de înaltă tehnologie au nevoie de piese fabricate cu aceste aliaje.
Piese de avion pentru titan: Metalele și aliajele din titan asigură piese de înaltă rezistență, ușoare, rezistente la coroziune pentru motoarele de aeronave, comenzile și componentele structurale. Acest NAS-F-16XL are o mănușă de titan pentru studii cu flux laminar care acoperă o parte din aripa stângă. Imagine NASA de Jim Ross.
Vopsea albă: Cea mai mare parte a vopselei albe folosite astăzi conține dioxid de titan ca pigment. Acest lucru oferă vopselei o culoare albă strălucitoare care este permanentă, cu opacitate pentru a acoperi într-un singur strat și o luminozitate care reflectă lumina. Când vopseaua se usucă, acoperirea minerală rămasă pe peretele tău este dioxidul de titan. Drepturi de autor asupra imaginii iStockphoto / Okea.
Ce este dioxidul de titan?
Dioxidul de titan este un material luminos, alb, opac, cu o compoziție chimică de TiO2. Este produs prin oxidarea ilmenitului sau a altor minerale de titan la temperaturi ridicate. Acesta este apoi măcinat în pulberea fină necesară pentru numeroasele sale utilizări.
De aproximativ zece ori mai mult titan este folosit sub formă de dioxid de titan în comparație cu titanul metal. Majoritatea oamenilor nu au auzit niciodată despre utilizarea titanului în această formă. Acest lucru se datorează faptului că dioxidul de titan este un ingredient în produse și nu un material primar.
Compuși de lustruire: Pulberea de dioxid de titan este clasificată cu grijă după mărimea particulelor și vândută ca polă pentru lucrări lapidare și metalice. Imaginea este un butoi de rocă tocmai deschis cu o spumă albă groasă de poloneză.
Utilizări ale dioxidului de titan
Cea mai obișnuită utilizare a titanului este ca agent de albire, luminozitate și opacifiere. Vopselele albe de înaltă calitate conțin, de obicei, cantități semnificative de dioxid de titan, care are un nume de pigment de "alb de titan". Dioxidul de titan crește albul și reflectivitatea vopselelor. Când intri într-o cameră și pornești lumina, vopseaua este foarte reflectorizantă și face ca camera să pară mai strălucitoare - deoarece se reflectă mai multă lumină de pe suprafețele vopsite. Dioxidul de titan crește, de asemenea, opacitatea vopselelor, permițând unui strat să acopere ceea ce este mai jos în multe situații.
Timp de aproape 2000 de ani, „albul de plumb” a fost un pigment important folosit în vopseaua albă. În 1904, Sherwin-Williams, producător de vopsea, a raportat despre pericolele vopselei care conține pigment de plumb. De atunci producătorii de vopsele au început să se îndepărteze de pigmenții de plumb, iar pigmentul de titan a fost cel mai viabil înlocuitor. Astăzi, cea mai mare parte a vopselei albe fabricate are dioxid de titan ca pigment.
Dioxidul de titan este presat în fibrele hârtiilor de înaltă calitate pentru a le îmbunătăți albul, luminozitatea și textura. Se adaugă laptelui degresat pentru a-și îmbunătăți albul și opacitatea. Se adaugă în pasta de dinți, cauciuc, materiale plastice, produse cosmetice, protecție solară și multe produse alimentare din același motiv. Acestea sunt materiale folosite de aproape fiecare persoană de pe Pământ aproape în fiecare zi. Puțini oameni își dau seama de rolul pe care titanul îl joacă în interiorul lor. Poate fi utilizat în alimente, produse cosmetice și alte produse pe care oamenii le consumă, deoarece este inert.
Pulberea de dioxid de titan este, de asemenea, clasificată la dimensiuni specifice de particule pentru a fi utilizată ca un compus de lustruire. Se folosește pentru lustruirea pietrelor prețioase, metalelor și altor materiale. Adesea este mai puțin eficient decât alte poli, dar atunci când este eficient poate oferi economii de costuri.
Nisip mineral greu: Săpa superficială la Folly Beach, Carolina de Sud, expune straturi subțiri de nisipuri grele minerale. Cea mai mare parte a ilmenitului extins astăzi este din nisipuri cu o concentrație minerală grea. Fotografie de Carleton Bern, Studiul Geologic al Statelor Unite.
De unde vine titanul?
Cea mai mare parte a lumii de titan este produsă prin exploatarea nisipurilor minerale grele. Aceste nisipuri sunt degradate în jos din mase expuse de rocă igienă, cum ar fi gabbro, norit și anorthosite. Aceste roci conțin minerale purtătoare de titan, cum ar fi ilmenitul, anatasa, brookitul, leucoxenul, perovskitul, rutilul și sfera.
Când aceste roci sunt descompuse de intemperii, mineralele de titan sunt printre cele mai rezistente. Acestea sunt concentrate prin intemperii și transportate în aval ca grăunte de nisip și silt. În cele din urmă, acestea sunt depuse ca nisip de-a lungul liniei de coastă a unui continent. Acesta este locul în care sunt de obicei dragate sau minate. Mineritul are loc și în locații interioare în care au fost depuse minerale de titan în perioadele nivelului mării mai mari decât ceea ce știm astăzi.
Aceste nisipuri minerale grele ar putea conține câteva procente în greutate de ilmenit și alte minerale de titan. După extragerea nisipului, se trece la o fabrică de prelucrare care recuperează minerale purtătoare de titan. Alte minerale valoroase ar putea fi recuperate în același timp. Acestea sunt apoi prelucrate sau vândute pentru producerea metalului din titan sau a dioxidului de titan. Nisipul este apoi returnat în locația în care a fost extras și plaja este recuperată.
Titan în sedimente și soluri: O hartă care arată abundența de titan, sub formă de dioxid de titan, în sedimentele și solurile din fluxul unei părți din estul Statelor Unite. O zonă bogată în titan corespunzătoare provinciei fiziografice Virginia Blue Ridge prezintă valori de peste 3% în greutate dioxid de titan, Studiul Geologic al Statelor Unite.
Producție de titan în Statele Unite
Statele Unite folosesc mai multe minerale de titan decât produc în prezent, ceea ce îl face un importator net de titan. O cantitate limitată de dragare a avut loc în largul coastei Atlanticului din Florida. Acolo sedimentele de coastă sunt dragate și prelucrate pentru a îndepărta nisipurile minerale grele. Ilmenitul este mineralul primar cu titan recuperat prin această activitate.
Minerit onshore a avut loc în numeroase locații din Virginia. În eroziune a fost expus un corp anorthosit purtător de ilmenite în provincia fiziografică Blue Ridge. Sedimentele derivate din această eroziune pot conține local câteva procente de minerale grele în greutate, ilmenitul fiind principalul mineral purtător de titan. Aceste zăcăminte au fost săpate și prelucrate pentru a îndepărta conținutul lor de minerale grele. Zona în care se produce această mină corespunde cu sedimentele și solurile cu flux bogat în titan, analizate și cartografiate de Studiul Național Geochimic (vezi harta însoțitoare).
Pentru a satisface cerințele sale de titan, Statele Unite importă concentrații minerale de titan. Printre principalii producători de titan se numără: Australia, Canada, China, Japonia, Kenya, Madagascar, Mozambic, Norvegia, Rusia, Arabia Saudită, Senegal, Sierra Leone și Africa de Sud.