Титан Ванадий 1 1 История открытия титана

Титан Ванадий

1. 1. История открытия титана Ø Ø Титан открыт в конце XVIII в одним из учёныхлюбителей, английским священником Грегором. Изначально минерал получил название менаконит. Клапрот вскоре после этого выделил окисел неизвестного металла, который он назвал титаном (Titan). В России в конце XIX в. титан выделил из ильменита и подробно изучил с химической стороны Т. Е. Ловиц. Электролитически чистый титан был получен в 1895 г. Муассаном.

1. 2. Область применения Металл применяется в Ø химической промышленности( реакторы, трубопроводы, насосы);

1. 2. Область применения Ø военной промышленности( бронежилеты, броня в авиации, корпуса подводных лодок);

1. 2. Область применения Ø Ø промышленных процессах опреснительных установках, процессах целлюлозы и бумаги); автомобильной промышленности; сельскохозяйственной промышленности; пищевой промышленности; (

1. 2. Область применения Ø Ø Ø медицинской промышленности(нитинол (никель -титан) — сплав, обладающий памятью формы); является важнейшим конструкционным материалом в авиа-, ракето-, кораблестроении; ювелирных изделиях.

1. 3. Основные химические характеристики Ø Ø Ø в периодической системе элементов входит в 4 группу; проявляет валентность 2, 3, 4; атомная масса 47, 9; радиус иона Ti +4 0, 064 нм; устойчив к коррозии, благодаря оксидной плёнке; устойчив к разбавленным растворам многих кислот и щелочей (кроме HF, H 3 PO 4 и концентрированной H 2 SO 4).

1. 4. Основные физические характеристики Ø Ø Ø Ø серебристо-белый металл; легкий; существует в двух кристаллических модификациях: • α-Ti с гексагональной плотноупакованной решёткой , • β-Ti с кубической объёмноцентр-ой упаковкой; пластичен; имеет высокую вязкость; коррозийностоек; температура плавления 1933± 20 K; температура кипения 3560 K.

1. 5. Распространённость химического элемента по распространенности химических элементов в земной коре занимает 9 место. среднее содержание в земной коре составляет, по А. П Виноградову, 0, 45%.

1. 5. Распространённость химического элемента больше всего содержится в основных породах так называемой "базальтовой оболочки" (0, 9%); меньше в породах "гранитной оболочки" (0, 23%); ещё меньше в ультраосновных породах (0, 03%) и др. в биосфере титан в основном рассеян; в морской воде его содержится 1· 10 -7%; в свободном виде не встречается.

1. 5. Распространённость химического элемента 1)ильменит (Fe. Ti. O 3)- (43, 7— 52, 8 % Ti. O 2), 3)анатаз-, лейкоксен- (56, 3 -96, 4 %), 4)сфен, лопарит-(38, 3 -41, 0 %), 2)рутил(Ti. O 2)-(94, 2 -99, 0 %), 5)сфен, титанит(Ca. Ti(Si. O 4)(O, OH, F)-(33, 7 -40, 8 %), перовскит и др.

1. 5. Распространённость химического элемента Титан относится к литофильным элементам - не образует природных сульфидов и арсенидов, а также солей слабых кислот, так как сам является слабым основанием. Для гидротермальных образований титан мало характерен, в виде летучих галоидных и сернистых соединений(типа Ti. Cl 4 ) установлен до 5, 52 мг/л в природных конденсатах вулканических газов. В условиях гипергенеза малоподвижен. В поверхностных условиях земной коры он в виде устойчивых минеральных разностей перемещается механически-водными потоками, частично ветром, а не в форме истинных растворов. В песках рутил и ильменит остаются практически неизменными. В глинах они обычно присутствуют в виде пелитовых частиц. Титан постоянно присутствует в тканях растений и животных.

1. 5. Распространённость химического элемента В природных условиях титан встречается главным образом в четырехвалентном состоянии, что определяет повышенную устойчивость его кислородных соединений. Двухвалентный титан в породах встречается очень редко. Присутствие Ti. O +3 отмечено в силикатных минералах (пироксенах, амфиболах, биотите), ильмените и в редком минерале- армоколите. Омилит- собственный минерал трехвалентного титана также встречается очень редко. Свободный титан в природе не наблюдается.

1. 6. Основные виды месторождений ü ü ü Промышленные типы месторождений титана представлены основными генетическими группами: магматогенными, метаморфогенными(коренными) и экзогенными(россыпными). Россыпные месторождения в мировой сырьевой базе титана занимают ведущее положение по запасам(52, 3%), добыче (67 – 70%).

1. 6. Основные виды месторождений Размеры месторождений по запасам Ti. O 2, млн т

1. 6. Основные виды месторождений 1)Магматический тип месторождений Связанные с основными и ультраосновны ми массивами Связанные с комплексом щелочных пород

1. 6. Основные виды месторождений 2)Россыпные месторождени я Прибрежно-морские (Австралия, Индия, Шри. Ланка, Сьерра-Леоне, Бразилия, США) Континентальные (аллювий, элювий, пролювий)

1. 6. Основные виды месторождений 3)Месторождения выветривания Возникают в условиях жаркого и влажного климата при выветривании габбро-анортозитовых и метаморфических пород, содержащих повышенные концентрации ильменита и рутила.

1. 6. Основные виды месторождений 4)Осадочно-вулканогенные месторождения Они тесно связаны с титаноносными вулканогенноосадочными образованиями и встречаются сравнительно редко. 5) Метаморфогенные месторождения делятся на ü ü Метаморфизованные(возникли в результате метаморфизма продуктивных песков и превращения их в песчаники и кварциты): Ярегское месторождение Тимана, Робинзон Коп в США. Метаморфические(образуются в результате метаморфизма различных пород, обогащенных титаном): месторождение Харворд(США), Плюмо-Идальго в Мексике, месторождения Среднего Урала, Кольского п-

2. 1. История открытия ванадия В 1801 г. Мексиканский минералог Андрес Мануэль дель Рио обнаружил в свинцовой руде неизвестный элемент и назвал его эритронием. Ванадий был открыт в 1830 г. Нильсом Сефстремом. И только в 1869 г. Элемент № 23 впервые был выделен в относительно чистом виде(чистота около 96%) английским химиком Г. Роско.

2. 2. Области применения 1)химическая промышленность(катализаторы в процессах крекинга нефти, получение уксусной кислоты, производство цветного стекла, красок и керамики); 2)атомно-водородная энергетика(хлорид ванадия применяется при термохимическом разложении воды) 3) химические источники тока(пентаоксид ванадия применяется в качестве положительного электрода(анода) в мощных литиевых батареях и аккумуляторах, ванадат серебра в резервных батареях в качестве катода) 4)военная промышленность(изготовление коленчатых валов корабельных двигателей, отдельных деталей торпед, авиамоторов, бронебойных снарядов 5)металлургия(ванадий – один из главных легирующих элементов)

2. 2. Основные химические характеристики элемент пятой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов; проявляет валентность 5, 4, 3, 2, 0; атомная масса 50, 9 г/моль; инертен; стоек к действию морской воды, разбавленных растворов соляной, азотной и серной кислот, щелочей; при высоких температурах легко соединяется с кислородом, азотом и др. элементами.

2. 2. Основные химические характеристики Название Формула Плотность Темп-ра плавления. Темп-ра кипения Цвет Оксид ванадия(II) VO 5, 76 г/см 3 ~1830 °C 3100 °C Черный Оксид ванадия(III)V 2 O 3 4, 87 г/см 3 1967 °C 3000 °C Черный Оксид ванадия(IV)VO 2 4, 65 г/см 3 1542 °C 2700 °C Темно-голубой Оксид ванадия(V)V 2 O 5 3, 357 г/см 3 670 °C 2030 °C Красно-желтый

2. 3. Основные физические характеристики металл светло-серого цвета; ковкий; почти в полтора раза легче железа; плавится при температуре 1900+/25°С; температура кипения 3400°С; прочный; при нагревании на воздухе выше 300 °C ванадий становится хрупким; ниже 4, 5 К Ванадий переходит в состояние сверхпроводимости; примеси газов резко снижают пластичность ванадия, повышают его твердость и хрупкость.

1. 5. Распространённость ванадия По распространенности в земной коре ванадий относится к рассеянным элементам. Среднее содержание его в земной коре, но А. П. Виноградову (1962 г. ), равно 0, 015%.

1. 5. Распространённость ванадия Наиболее высокие средние содержания ванадия в магматических породах отмечаются в габбро и базальтах (230 – 290 г/т); В осадочных породах значительное накопление ванадия происходит в биолитах (асфальтитах, углях, битуминозных фосфатах), битуминозных сланцах, бокситах, а также в оолитовых и кремнистых железных рудах; Содержание ванадия в воде океанов 3· 10 -7%.

1. 5. Распространённость ванадия Его носителями являются многочисленные минералы титана (титаномагнетит, сфен, рутил, ильменит), слюды, пироксены и гранаты, обладающие повышенной изоморфной ёмкостью по отношению к ванадию. патронит V(S 2)2, ванадинит Pb 5(VO 4)3 Cl

1. 5. Распространённость ванадия Близость ионных радиусов ванадия и широко распространённых в магматических породах железа и титана приводит к тому, что ванадий в гипогенных процессах целиком находится в рассеянном состоянии и не образует собственных минералов. Основной источник получения ванадия — железные руды, содержащие ванадий как примесь.

1. 6. Основные виды месторождений 1) магматические- в месторождениях этого типа сосредоточены основные запасы промышленных ванадийсодержащих руд. Они пространственно связаны с основными и ультраосновными изверженными породами(мест-я Урала (Гусевогорское, Качканарское, Первоуральское , Медведевское, Маткальское, ), Карело-Кольские (Пудожгорское, Елеть Озеро ), Кузнецко-Саянские, Восточно-Забайкальские, Сибирская трапповая (Камышевский Байкитик ), Бушвельд (ЮАР), Миллз, Лак-Тио, Пьюиджелон (Канада), Тегавус (США), Баррамби (Австралия), Родсенд, Сельвог (Норвегия), Таберг (Швеция)).

1. 6. Основные виды месторождений Месторождения выветривания формируются в зонах окисления полиметаллических руд. Месторождения этого типа широко распространены в Африке, встречаются также в Австралии, США, Аргентине, Мексике и России. Россыпные месторождения известны в Австралии, Новой Зеландии, Индии, России и др. странах. По генезису - это прибрежно-морские россыпи ванадийсодержащих титаномагнетитовых песков(сод-е металла в них0, 7 %.

1. 6. Основные виды месторождений Осадочные месторождения Патронит (месторождение Минас Рагра)

1. 6. Основные виды месторождений Метаморфогенные месторождения (немногочисленны). Они известны в Финляндии (Отанмяки), Норвегии и США (Уилсон. Спрингс).