أسعار تيتان ، حدوث ، استخراج واستخدام

التيتانيوم هو عنصر كيميائي برمز العنصر Ti والرقم الذري 22. وهو ينتمي إلى الفلزات الانتقالية ويقع في المجموعة الفرعية الرابعة (المجموعة 4) أو مجموعة التيتانيوم في الجدول الدوري. المعدن أبيض معدني ، لامع ، خفيف ، قوي ، مرن ، مقاوم للتآكل والحرارة. لذلك فهي مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل وقوة ووزنًا منخفضًا. بسبب عملية التصنيع المعقدة ، فإن التيتانيوم أغلى بعشر مرات من الفولاذ التقليدي.

تم اكتشاف التيتانيوم في عام 1791 في إنجلترا بواسطة رجل الدين والكيميائي الهواة ويليام جريجور في معدن التيتانيوم. في عام 1795 اكتشفه الكيميائي الألماني هاينريش كلابروث أيضًا في خام الروتيل وأعطى العنصر اسمه الحالي - استنادًا إلى الآلهة اليونانية للجبابرة.

ومع ذلك ، لم ينجح Justus von Liebig في استخراج التيتانيوم المعدني من المعدن الخام حتى عام 1831. تم إنتاج معدن التيتانيوم النقي (99,9٪) لأول مرة بواسطة Matthew A. Hunter في عام 1910 عن طريق تسخين رباعي كلوريد التيتانيوم بالصوديوم إلى 700 إلى 800 درجة مئوية في قنبلة فولاذية.

لم ينجح ويليام جاستن كرول حتى الأربعينيات من القرن الماضي في استخدام عملية كرول لتطوير التيتانيوم للتطبيقات التجارية من خلال إدخال تقليل واسع النطاق لرابع كلوريد التيتانيوم بالمغنيسيوم.

ظهور

يتواجد التيتانيوم في قشرة الأرض فقط بسبب ارتباطه بالأكسجين كأكسيد. إنه ليس نادرًا بأي حال من الأحوال ، حيث يحتوي على 0,565٪ فهو يحتل المرتبة التاسعة في وفرة العناصر في القشرة القارية. عادة ما يكون متاحًا فقط بتركيزات منخفضة.

المعادن المهمة هي:

• المينيت (خام الحديد التيتانيوم) ، FeTiO3
• Leukoxen ، ألمينيت منخفض الحديد
• بيروفسكايت ، كاتيوكسنومكس
• الروتيل ، TiO2
• تيتانيت (سبين) ، كاتي [سيوكسنومكس]
• تيتانات مثل تيتانات الباريوم ، (BaTiO3)
• رفيق في خامات الحديد.

الرواسب الرئيسية في أستراليا والدول الاسكندنافية وأمريكا الشمالية وجزر الأورال وماليزيا. تم اكتشاف الودائع في باراغواي في عام 2010 ، ولكن لم يتم التخطيط لاستغلالها إلا حتى الآن.

يمكن أن تحتوي النيازك على التيتانيوم. تم اكتشاف التيتانيوم أيضًا في الشمس وفي نجوم الفئة الطيفية M. هناك أيضًا رواسب على قمر الأرض. احتوت عينات الصخور من مهمة أبولو 17 على القمر بنسبة تصل إلى 12,1٪ TiO₂. هناك اعتبارات لتعدين الكويكبات.

كما أنه موجود في رماد الفحم والنباتات وفي جسم الإنسان.

إنتاج التيتانيوم بألف طن

مرتبة	البلد	2003	2004	2005
1	الأسترالي	1 300	2 110	2 230
2	جنوب أفريقيا	1 070	1 130	1 130
3	كندا	810	870	870
4	الصين	400	840	820
5	Norwegen	380	370	420

انتعاش 

نادرًا ما يوجد التيتانيوم النقي في الأرض. يتم الحصول على التيتانيوم من الإلمنيت أو الروتيل. عملية التصنيع المستخدمة معقدة للغاية ، وهو ما ينعكس في ارتفاع سعر التيتانيوم. في عام 2008 ، بلغ سعر طن من الإسفنج التيتانيوم 12.000 يورو في المتوسط.

ظلت عملية التصنيع دون تغيير تقريبًا منذ اكتشاف عملية Kroll. عادةً ما يعتمد على الإلمنيت أو الروتيل ، يتم تحويل ثاني أكسيد التيتانيوم المخصب في الحرارة بالكلور والكربون إلى كلوريد التيتانيوم (IV) وأول أكسيد الكربون. ثم يتم الاختزال إلى التيتانيوم باستخدام المغنيسيوم السائل. لإنتاج سبائك قابلة للتشغيل الآلي ، يجب إعادة صهر إسفنجة التيتانيوم الناتجة في فرن القوس الفراغي.

أكبر منتج لسبائك التيتانيوم والتيتانيوم هو VSMPO-AVISMA ومقره في Verkhnyaya Salda أو Yekaterinburg في جبال الأورال ، والتي كانت مملوكة بشكل غير مباشر من قبل الدولة الروسية منذ 12 سبتمبر 2006 من خلال Rosoboronexport القابضة.

يتم الحصول على أنقى التيتانيوم باستخدام عملية Van Arkel de Boer.

المواصفات 

عند تعرضه للهواء ، يشكل التيتانيوم طبقة واقية من الأكسدة شديدة المقاومة تجعله مقاومًا للتآكل في العديد من الوسائط. إن القوة العالية ذات الكثافة المنخفضة نسبيًا ملحوظة. فوق درجة حرارة 400 درجة مئوية ، تنخفض خصائص القوة بسرعة. التيتانيوم عالي النقاوة مطيل. في درجات الحرارة المرتفعة يصبح هشًا بسرعة كبيرة بسبب امتصاص الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين. يجب أيضًا مراعاة التفاعل العالي للتيتانيوم مع العديد من الوسائط عند درجات حرارة مرتفعة أو ضغط مرتفع ، إذا كانت الطبقة السلبية لا تستطيع التعامل مع هجوم كيميائي. هنا يمكن أن تزيد سرعة التفاعل حتى نقطة الانفجار. في الأكسجين النقي عند 25 درجة مئوية و 25 بارًا ، يحترق التيتانيوم تمامًا من حافة مقطوعة حديثًا لتكوين ثاني أكسيد التيتانيوم. على الرغم من طبقة التخميل ، فإنه يتفاعل مع الأكسجين عند درجات حرارة أعلى من 880 درجة مئوية ومع الكلور عند درجات حرارة أعلى من 550 درجة مئوية. يتفاعل التيتانيوم أيضًا ("يحترق") مع النيتروجين النقي ، والذي يجب أن يؤخذ في الاعتبار ، على سبيل المثال ، عند التشغيل الآلي بسبب الحرارة المتولدة.

التيتانيوم مقاوم لتخفيف حامض الكبريتيك وحمض الهيدروكلوريك والمحاليل التي تحتوي على الكلوريد وحمض النيتريك البارد ومعظم الأحماض والقواعد العضوية مثل هيدروكسيد الصوديوم. في المقابل ، يذوب ببطء في حامض الكبريتيك المركز ، مع تكوين كبريتات التيتانيوم البنفسجي. نظرًا لخطر الانفجار ، يجب مراعاة ظروف التشغيل بدقة عند استخدام غاز الكلور.

يمكن تحسين الخصائص الميكانيكية وسلوك التآكل بشكل كبير عن طريق إضافة سبائك ثانوية في الغالب من الألومنيوم والفاناديوم والمنغنيز والموليبدينوم والبلاديوم والنحاس والزركونيوم والقصدير.

يصبح التيتانيوم فائق التوصيل تحت درجة حرارة 0,4 كلفن.

تحت 880 درجة مئوية ، يوجد التيتانيوم في أقرب تعبئة سداسية من المجالات. فوق 880 درجة مئوية ، تتشكل بنية شعرية مكعبة محورها الجسم.

سبائك التيتانيوم 

غالبًا ما تستخدم سبائك التيتانيوم وفقًا لمعيار الولايات المتحدة ASTM الصف يميز 1 إلى 35. الصف 1-4 تدل على تيتانيوم نقي بدرجات نقاء مختلفة.

مادة التيتانيوم الخالص لها رقم مادة 3.7034 ؛ أهم المواد المستخدمة اقتصاديًا (أيضًا لشفرات الشاحن التوربيني) Ti-6Al-4V (6٪ ألومنيوم ، 4٪ فاناديوم ، ASTM:الصف 5) بها أرقام 3.7165 (تطبيق صناعي) و 3.7164 (تطبيقات فضائية).

خلائط التيتانيوم المهمة الأخرى التي تستخدم بشكل رئيسي في صناعة الطيران:

النيتينول (النيكل تيتانيوم) هو ما يسمى سبيكة ذاكرة الشكل.

استعمال 

يستخدم التيتانيوم بشكل أساسي كمكون من السبائك الدقيقة للصلب. إنه يمنح الفولاذ صلابة عالية وقوة وليونة حتى في تركيزات 0,01-0,1 في المائة من الوزن. في الفولاذ المقاوم للصدأ ، التيتانيوم يمنع التآكل الحبيبي.

تعتبر سبائك التيتانيوم أغلى بكثير من السبائك الفائقة بحوالي 45 يورو / كجم. لذلك فهي تستخدم فقط لأعلى المتطلبات:

تطبيقات في مياه البحر والوسائط التي تحتوي على كلوريد

• أجزاء مراوح السفن مثل الأعمدة والأقواس للتطبيقات البحرية
• الأجزاء المدمجة في محطات تحلية مياه البحر
• مكونات تبخر محاليل كلوريد البوتاسيوم
• الأنودات من إرسالات الكابلات البحرية HVDC
• جهاز في مصانع كيمياء الكلور

السلع في الهواء الطلق والرياضة

• للدراجات عالية الجودة المرتبطة بالألمنيوم والفاناديوم كمادة إطار
• سكاكين (غطس) بشفرات من التيتانيوم أو سبائك التيتانيوم ، وكذلك السكاكين
• كما أوتاد خيمة (قوة عالية على الرغم من انخفاض الوزن)
• لنوادي الجولف كرئيس للنادي
• مع مضارب التنس في الإطار
• في التصوير بالعصا كعصا ثابتة للغاية مع عصا الثلج
• باعتباره المسمار الجليدي الخفيف بشكل خاص لتسلق الجبال
• كعمود لاكروس لقوة أكبر ووزن أقل
• كقائد حازم عند صيد الأسماك المفترسة ذات الأسنان الحادة

استخدام في شكل مركبات

• صناعة الأحجار الكريمة الاصطناعية الناعمة نسبيًا
• تعمل البلورات المفردة المصنوعة من الياقوت المطلي بالتيتانيوم كوسط نشط في ليزر التيتانيوم والياقوت للنبضات فائقة القصر في نطاق الفيمتو ثانية
• كما رابع كلوريد التيتانيوم لإنتاج المرايا الزجاجية والضباب الاصطناعي
• تشكيل مراحل intermetallic (ني₃Ti) في سبائك النيكل ذات درجة الحرارة العالية
• سبائك التيتانيوم-النيوبيوم فائقة التوصيل (مثل الكابلات فائقة التوصيل في المغناطيسات الكهربائية من HERA في DESY)
• في الألعاب النارية
• تتم معالجة أكثر من 90 ٪ من إنتاج خام التيتانيوم بشكل أساسي إلى ثاني أكسيد التيتانيوم باستخدام الكلوريد ، وبدرجة أقل ، عملية الكبريتات.
• كما titrits التيتانيوم لطلاء إدراج فهرسة وقواطع الطحن في تكنولوجيا الإنتاج

اتصالات التيتانيوم

مع البورون ، يتم استخدام الكربون أو النيتروجين كمواد صلبة. تُستخدم مركبات التيتانيوم أيضًا في صناعة السيراميك ، والمواد المركبة المصنوعة من السيراميك والمعدن.

أجزاء البناء

• قطع غيار في أنظمة اللحام ، اتصال مباشر مع لحام كهربائي حتى 500 درجة مئوية
• الينابيع في شاسيه السيارات
• في الطائرات وسفن الفضاء للأجزاء المجهدة بشكل خاص والتي يجب أن تكون خفيفة (الجلد الخارجي بسرعات تفوق سرعة الصوت وشفرات الضاغط وأجزاء المحرك الأخرى)
• في التوربينات البخارية للشفرات الأكثر تحميلًا للجزء منخفض الضغط
• في الدروع: بعض أنواع الغواصات في الاتحاد السوفيتي السابق بها أجسام ضغط مصنوعة من سبيكة التيتانيوم (مثل فئة مايك ، أو فئة ألفا ، أو بابا كلاس ، أو سييرا كلاس). بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم التيتانيوم في الطيران العسكري أكثر منه في الطيران المدني. نتيجة لذلك ، في ذروة إنتاج الأسلحة السوفيتية ، تم إنتاج جزء كبير من التيتانيوم المستخرج في جميع أنحاء العالم في روسيا وإعادة بنائه.
• بسبب كثافته المنخفضة في إنتاج مؤشرات المستوى والعوامات

دواء

• كمادة حيوية للزراعة في التكنولوجيا الطبية وطب الأسنان (زراعة الأسنان ، حوالي 200.000 قطعة سنويًا في ألمانيا وحدها) نظرًا لمقاومتها الجيدة جدًا للتآكل على عكس المعادن الأخرى. لا يوجد تفاعل رفض مناعي (حساسية الزرع). كما أنها تستخدم في تيجان الأسنان وجسور الأسنان بسبب تكلفتها المنخفضة بشكل ملحوظ مقارنة بسبائك الذهب في جراحة العظام مع الأطراف الاصطناعية للساق المعدنية (مفصل الورك) واستبدال رأس الفخذ ، يتم استخدام استبدال مفصل الركبة بعد هشاشة العظام. تُمكِّن طبقة أكسيد التيتانيوم العظم من النمو بقوة على الغرسة (الاندماج العظمي) ، وبالتالي يُمكِّن من تثبيت الغرسة الاصطناعية بشكل دائم في جسم الإنسان.
• في جراحة الأذن الوسطى ، يعد التيتانيوم هو المادة المفضلة للأطراف الاصطناعية العظمية وأنابيب فغر الطبلة.
• في جراحة الأعصاب ، استبدلت مشابك التيتانيوم (لعمليات تمدد الأوعية الدموية) المشابك المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى حد كبير بسبب خصائصها الأكثر ملاءمة بالرنين المغناطيسي النووي.

إلكترونيات

• في عام 2002 ، أطلقت نوكيا الهاتف المحمول 8910 وبعد عام واحد الهاتف المحمول 8910i ، الذي يحتوي على غلاف من التيتانيوم.
• في أبريل 2002 ، طرحت شركة Apple الكمبيوتر المحمول "PowerBook G4 Titanium" في الأسواق. أجزاء كبيرة من العلبة مصنوعة من التيتانيوم ونسخة الشاشة 15,2 بوصة بسمك 1 تزن 2,4 كجم فقط.
• تحتوي بعض أجهزة الكمبيوتر المحمولة من سلسلة ThinkPad من Lenovo (المعروفة سابقًا باسم IBM) على غلاف بلاستيكي مقوى بالتيتانيوم أو إطار مبيت مصنوع من مركب التيتانيوم والمغنيسيوم.

تطبيقات أخرى

• المجوهرات والساعات وإطارات النظارات المصنوعة من التيتانيوم
• عملات معدنية ذات قلب من التيتانيوم (مثل العملات المعدنية النمساوية 200 شلن)
• مضخة تسامي التيتانيوم لتوليد فراغ عالي جدًا
• الطلاء الكهربائي كإطار دعم لأكسدة الألمنيوم بأكسيد الألومنيوم (ELOXAL)
• كجزء من السترات المقاومة للرصاص الموحدة وفقًا لـ CRISAT

دليل 

تيو²⁺ يشكل مركبًا أصفر برتقاليًا مميزًا مع بيروكسيد الهيدروجين (مركب triaquohydroxooxotitanium (IV)) ، وهو مناسب أيضًا للكشف عن الطيف الضوئي.

توحيد

يتم توحيد سبائك التيتانيوم والتيتانيوم في:

• DIN 17850، Edition: 1990-11 Titanium؛ التركيب الكيميائي
• ASTM B 348: المواصفات القياسية لسبائك التيتانيوم وسبائك التيتانيوم والقضبان والقضبان
• ASTM B 265: المواصفة القياسية لصفائح التيتانيوم وسبائك التيتانيوم والألواح والألواح
• ASTM F 67: المواصفات القياسية للتيتانيوم غير المخلوط ، لتطبيقات الزرع الجراحي
• ASTM F 136: المواصفات القياسية لسبائك التيتانيوم المطاوع 6Aluminum-4Vanadium ELI (الخلالي المنخفض للغاية) لتطبيقات الزرع الجراحي
• ASTM B 338: المواصفة القياسية لأنابيب التيتانيوم غير الملحومة وسبائك التيتانيوم للمكثفات والمبادلات الحرارية
• ASTM B 337: مواصفات لأنابيب التيتانيوم غير الملحومة وسبائك التيتانيوم

سلامة

التيتانيوم قابل للاشتعال كمسحوق وغير ضار بشكل مضغوط. تعتبر معظم أملاح التيتانيوم غير ضارة. المركبات غير المتسقة مثل ثلاثي كلوريد التيتانيوم شديدة التآكل لأنها تشكل حمض الهيدروكلوريك مع آثار من الماء.

يستخدم رباعي كلوريد التيتانيوم في شموع الدخان وقنابل الدخان ؛ يتفاعل مع الرطوبة ويشكل دخانًا أبيض من ثاني أكسيد التيتانيوم ، وكذلك ضباب حمض الهيدروكلوريك.

العيوب البيولوجية للتيتانيوم في جسم الإنسان غير معروفة حاليًا. وبالتالي ، فإن مفاصل الورك المصنوعة من التيتانيوم أو الفك ، على عكس النيكل ، لا تسبب أي حساسية.

روابط

في حين أن التيتانيوم المعدني محجوز فقط للتطبيقات التقنية الصعبة بسبب تكاليف التصنيع المرتفعة ، فقد أصبح ثاني أكسيد التيتانيوم ذو الصبغة الملونة وغير السامة نسبيًا رفيقًا في الحياة اليومية عمليا جميع أنواع البلاستيك والدهانات البيضاء اليوم ، بما في ذلك ألوان الطعام ، تحتوي على ثاني أكسيد التيتانيوم (يوجد في الطعام مثل E 171) ومع ذلك ، تُستخدم مركبات التيتانيوم أيضًا في الهندسة الكهربائية وتكنولوجيا المواد ، ومؤخراً في تصنيع بطاريات عالية الأداء لدفع المركبات (بطاريات تيتانات الليثيوم).

• تيتانات الباريوم ، BaTiO₃
• تيتانات الليثيوم
• كلوريد التيتانيوم (III) ، TiCl₃
• بوريد التيتانيوم ، TiB
• كربيد التيتانيوم ، TiC
• نيتريد التيتانيوم ، تين
• كلوريد التيتانيوم (IV) ، TiCl₄
• أكسيد التيتانيوم الثنائي
• أكسيد التيتانيوم (III) Ti₂O₃
• أكسيد التيتانيوم الرباعي (تيتانيوم أبيض) ، TiO₂
• أكاسيد التيتانيوم الفرعية مع تركيبة من TiOXNUMX إلى Ti₂O
• كبريتات أكسيد التيتانيوم (IV) (كبريتات التيتانيل) ، TiOSO₄
• سبائك الحديد والتيتانيوم
• النيتينول ، معدن الذاكرة
• هيدريد التيتانيوم ، TiH₂

عموما
الاسم والرمز والرقم الذري	التيتانيوم ، تي ، 22
سلسلة	الفلزات الإنتقالية
المجموعة ، الفترة ، الكتلة	4 ، 4 ، د
مظهر	فضي معدني
عدد CAS	7440-32-6
جزء من كتلة الأرض قذيفة	0,41٪
نووي
الكتلة الذرية	47,867 ش
نصف القطر الذري (محسوب)	140 (176) مساءً
نصف قطر التساهمية	160 PM
التوزيع الإلكتروني	[ع] 3d2 4s2
وظيفة عمل	4,33 فولت
1. التأين	658,8 كيلو جول / مول
2. التأين	1309,8 kJ / mol
3. التأين	2652,5 kJ / mol
4. التأين	4174,6 kJ / mol
بدنيا
الحالة الفيزيائية	مهرجان
التركيب البلوري	سداسية (حتى 882 درجة مئوية ، فوق القصير)
كثافة	شنومكس ز / سم3 (25 درجة مئوية)
صلابة موس	6
مغنطيسية	بارامغناطيسية ( = 1,8 10-4)
درجة الإنصهار	1941 كلفن (1668 درجة مئوية)
نقطة الغليان	3560 كلفن (3287 درجة مئوية)
حجم المولي	10,64 · 10-6 m3/ مول
حرارة التبخر	425 kJ / mol
حرارة الانصهار	18,7 kJ / mol
سرعة الصوت	4140 م / ث في 293,15 K
قدرة حرارة محددة	523 جول / (كجم · ك)
الموصلية الكهربائية	2,5 · 106 A / (V · m)
توصيل حراري	22 واط / (م · ك)
ميكانيكيا
معامل	105 GPa (= 105 kN / mm2)
بواسون	0,34
كيميائي
التأكسد	+ 2 ، + 3 ، +4
أكاسيد (أساسية)	تيو2 (مذبذب)
إمكانات طبيعية	−0,86 فولت (TiO2+ + 2 هـ.+ + 4 هـ- → Ti + H2O)
الكهربية	1,54 (مقياس بولينج)
النظائر
النظائر NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 44Ti {اصطناعي.} 49 أ ε 0,268 44Sc 45Ti {اصطناعي.} 184,8 دقيقة ε 2,062 45Sc 46Ti 8,0٪ مستقر 47Ti 7,3٪ مستقر 48Ti 73,8 % مستقر 49Ti 5,5٪ مستقر 50Ti 5,4٪ مستقر 51Ti {اصطناعي.} 5,76 دقيقة β- 2,471 51V 52Ti {اصطناعي.} 1,7 دقيقة β- 1,973 52V
خصائص NMR
غزل γ في راد * T-1· الصورة-1 Er(1H) fL جميل W = 4,7 ت في ميغاهيرتز 47Ti -5 / 2 1,508 · 107 0,00209 11,3 49Ti -7 / 2 1,508 · 107 0,00376 11,3
سلامة
GHS المواد الخطرة وضع العلامات مسحوق

عبارات الخطر H و P H: 250EUH: لا معدلات EUHP: 222-231-422 توسيم المواد الخطرة (مسحوق)Pulver

وزن خفيف ملتهب	جميل
(F)	(شي)

R- und S-SätzeR: 17-36/37/38S: 26 (Pulver)

أسعار تيتان

سعر Titan -> أسعار المعادن الاستراتيجية