鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(Titanium)是(shi)一種(zhong)(zhong)金屬化(hua)(hua)學(xue)(xue)元(yuan)素(su),化(hua)(hua)學(xue)(xue)符號Ti,原子序數(shu)22,在化(hua)(hua)學(xue)(xue)元(yuan)素(su)周期(qi)表中位于(yu)(yu)第(di)4周期(qi)、第(di)IVB族。由格雷戈爾(er)于(yu)(yu)1791年發現(xian)。是(shi)一種(zhong)(zhong)銀白色的過渡金屬,其(qi)(qi)特征為(wei)(wei)重量輕(qing)、強度高、具金屬光(guang)澤,耐(nai)濕氯(lv)氣(qi)腐蝕。但鈦(tai)(tai)(tai)(tai)不能(neng)應用于(yu)(yu)干(gan)氯(lv)氣(qi)中,即使(shi)是(shi)溫度0℃以下的干(gan)氯(lv)氣(qi),也會(hui)發生劇烈的化(hua)(hua)學(xue)(xue)反應,生成(cheng)四氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai),再分解生成(cheng)二(er)氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai),甚至燃燒。只(zhi)有當氯(lv)氣(qi)中的含水(shui)量高于(yu)(yu)0.5%的時候,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)在其(qi)(qi)中才能(neng)保持可靠的穩(wen)定(ding)性。α型鈦(tai)(tai)(tai)(tai)為(wei)(wei)六方(fang)晶系(xi)、β型鈦(tai)(tai)(tai)(tai)為(wei)(wei)立方(fang)晶系(xi)。轉變溫度為(wei)(wei)882.5℃。熔點(1660±10)℃,沸點3287℃,密度為(wei)(wei)4.506g/cm3。溶于(yu)(yu)稀酸,不溶于(yu)(yu)冷水(shui)和熱水(shui)。耐(nai)海(hai)水(shui)腐蝕性很強。已知的鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的同(tong)位素(su)有13種(zhong)(zhong),包括鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-41至鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-53。其(qi)(qi)中鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的穩(wen)定(ding)同(tong)位素(su)有鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-46,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-47,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-48,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-49,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-50共五(wu)種(zhong)(zhong),其(qi)(qi)余的同(tong)位素(su)均有放射(she)性。
鈦(tai)(tai)被(bei)認為是(shi)(shi)(shi)一種(zhong)稀有(you)金屬,這是(shi)(shi)(shi)由(you)于(yu)(yu)在(zai)自然(ran)界中其存在(zai)分散并難以提取(qu)。但其相(xiang)對豐富,在(zai)所有(you)元(yuan)素中居(ju)第十位。鈦(tai)(tai)的礦(kuang)石主(zhu)要(yao)有(you)鈦(tai)(tai)鐵礦(kuang)及(ji)金紅石,廣布于(yu)(yu)地殼及(ji)巖(yan)石圈之中。鈦(tai)(tai)亦同時存在(zai)于(yu)(yu)幾乎所有(you)生物(wu)、巖(yan)石、水體及(ji)土(tu)壤中。從主(zhu)要(yao)礦(kuang)石中萃取(qu)出鈦(tai)(tai)需(xu)要(yao)用(yong)(yong)到克羅爾法(fa)(fa)或(huo)亨特法(fa)(fa)。鈦(tai)(tai)最常(chang)見的化(hua)(hua)合物(wu)是(shi)(shi)(shi)二氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai),可用(yong)(yong)于(yu)(yu)制(zhi)造(zao)白(bai)色顏料。其他化(hua)(hua)合物(wu)還包(bao)括四(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl4)(作催化(hua)(hua)劑和用(yong)(yong)于(yu)(yu)制(zhi)造(zao)煙幕作空中掩(yan)護)及(ji)三氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl3)(用(yong)(yong)于(yu)(yu)催化(hua)(hua)聚丙烯的生產(chan))。
1、格雷(lei)(lei)戈爾(er)(er)(Reverend William Gregor,1762—1817):1791年,鈦(tai)以含(han)鈦(tai)礦物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)形式(shi)在英(ying)格蘭的(de)(de)(de)(de)康沃(wo)爾(er)(er)郡被(bei)發(fa)現(xian),發(fa)現(xian)者(zhe)是英(ying)格蘭業余礦物(wu)(wu)學家格雷(lei)(lei)戈爾(er)(er)(Reverend William Gregor),當(dang)時正業為負責(ze)康沃(wo)爾(er)(er)郡的(de)(de)(de)(de)克里特(te)(Creed)教區的(de)(de)(de)(de)牧師。他在鄰近的(de)(de)(de)(de)馬納(na)坎(Manaccan)教區中小溪(xi)旁(pang)找到了(le)一些黑沙(sha)(sha),后來他發(fa)現(xian)了(le)那些沙(sha)(sha)會(hui)被(bei)磁(ci)(ci)鐵(tie)吸引,他意(yi)識到這種(zhong)礦物(wu)(wu)(鈦(tai)鐵(tie)礦)包含(han)著一種(zhong)新的(de)(de)(de)(de)元素。經過分析,發(fa)現(xian)沙(sha)(sha)里面有兩種(zhong)金屬(shu)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu):氧化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(沙(sha)(sha)受磁(ci)(ci)鐵(tie)吸引的(de)(de)(de)(de)原(yuan)因)及一種(zhong)他無(wu)(wu)法辨(bian)識的(de)(de)(de)(de)白色金屬(shu)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)。意(yi)識到這種(zhong)未被(bei)辨(bian)識的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)含(han)有一種(zhong)未被(bei)發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)(de)金屬(shu),格雷(lei)(lei)戈爾(er)(er)對(dui)康沃(wo)爾(er)(er)郡皇家地(di)質學會(hui)及德國(guo)的(de)(de)(de)(de)《化(hua)(hua)(hua)學年刊》發(fa)表了(le)這次(ci)的(de)(de)(de)(de)發(fa)現(xian)。大約(yue)就(jiu)在同(tong)時,米(mi)勒·馮·賴興斯泰因(Franz-Joseph Müller von Reichenstein)也制造出類(lei)似的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)質,但(dan)卻無(wu)(wu)法辨(bian)識它。
2、克拉普羅(luo)特(Martin Heinrich Klaproth,1743—1817):1795年(nian)德國化學家(jia)克拉普羅(luo)特在分析匈牙利產的(de)紅(hong)色金紅(hong)石時(shi)也(ye)發現了這種(zhong)氧化物(wu)。他(ta)主(zhu)張采取(qu)為鈾(you)(1789年(nian)由克拉普羅(luo)特發現的(de))命名的(de)方法,引用希(xi)臘神(shen)話中泰坦神(shen)族“Titanic”的(de)名字(zi)給這種(zhong)新(xin)元素起(qi)名叫“Titanium”。中文按其譯音定名為鈦(tai)。當他(ta)聽聞到格雷戈爾較(jiao)早前的(de)發現之后,克拉普羅(luo)特取(qu)得了一些馬納坎礦(kuang)物(wu)的(de)樣本(ben),并證(zheng)實它含鈦(tai)。
3、亨(heng)特(Matthew A.Hunter):格雷(lei)戈爾和克(ke)拉普(pu)羅特當時所發現的(de)鈦(tai)(tai)是粉末狀(zhuang)的(de)二氧化鈦(tai)(tai),而不是金屬(shu)(shu)鈦(tai)(tai)。因(yin)為鈦(tai)(tai)的(de)氧化物(wu)極其穩定,而且金屬(shu)(shu)鈦(tai)(tai)能與氧、氮(dan)、氫、碳等直接激烈地化合,所以(yi)單質鈦(tai)(tai)很(hen)難制取(qu)。直到1910年才被美國化學家亨(heng)特第一(yi)次用(yong)鈉還原TiCl4制得純度達99.9%的(de)金屬(shu)(shu)鈦(tai)(tai)。
1940年(nian)盧森堡科(ke)學家(jia)W.J.Kroll用鎂(mei)還(huan)原TiCl4制(zhi)得(de)了純(chun)鈦(tai)(tai)(tai)。從此,鎂(mei)還(huan)原法(fa)(fa)(又稱(cheng)為(wei)克(ke)勞爾法(fa)(fa))和鈉(na)還(huan)原法(fa)(fa)(又稱(cheng)為(wei)亨特法(fa)(fa))成(cheng)為(wei)生(sheng)產海綿鈦(tai)(tai)(tai)的工業方法(fa)(fa)。美(mei)國在1948年(nian)用鎂(mei)還(huan)原法(fa)(fa)制(zhi)出2噸海綿鈦(tai)(tai)(tai),從此開始了鈦(tai)(tai)(tai)的工業化(hua)生(sheng)產。
1947年,人們才開始(shi)(shi)在(zai)(zai)工廠里冶煉鈦(tai)(tai)。當(dang)年,產量(liang)只有(you)2噸(dun)。1955年產量(liang)激增(zeng)到2萬噸(dun)。1972年,年產量(liang)達到了20萬噸(dun)。鈦(tai)(tai)的(de)屈服強(qiang)(qiang)度比鋼(gang)(gang)鐵要高(gao),而它(ta)的(de)重量(liang)幾乎(hu)只有(you)同(tong)體積的(de)鋼(gang)(gang)鐵的(de)一半,鈦(tai)(tai)雖然稍(shao)稍(shao)比鋁(lv)(lv)重一點,它(ta)的(de)屈服強(qiang)(qiang)度卻比鋁(lv)(lv)大2倍。鈦(tai)(tai)的(de)比強(qiang)(qiang)度高(gao)于(yu)鋁(lv)(lv)和鋼(gang)(gang),比模量(liang)與鋁(lv)(lv)、鋼(gang)(gang)十分接近(jin)。在(zai)(zai)宇(yu)宙火箭和導彈中(zhong),就大量(liang)用鈦(tai)(tai)代替(ti)鋼(gang)(gang)鐵。由于(yu)鈦(tai)(tai)非常結實,能承受很高(gao)的(de)壓力,所以(yi)人們開始(shi)(shi)用鈦(tai)(tai)來制造潛艇——鈦(tai)(tai)潛艇。這(zhe)種潛艇可以(yi)在(zai)(zai)深(shen)達4500米的(de)深(shen)海中(zhong)航行。
據(ju)統計,世界上每年用(yong)于宇宙航行的鈦,已達一千(qian)噸以上。極細的鈦粉,還是(shi)火(huo)箭的好燃料(liao),所以鈦被(bei)譽為宇宙金屬,空間金屬。
中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)鈦(tai)工(gong)(gong)(gong)業(ye)起步于20世紀50年代(dai)。1954年,北京有色金屬(shu)研究總院開始進行海(hai)(hai)綿鈦(tai)制備工(gong)(gong)(gong)藝(yi)研究,1956年中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)把鈦(tai)當作戰略金屬(shu)列入了(le)12年發展規劃(hua),1958年在(zai)(zai)撫順鋁廠(chang)(chang)實(shi)現了(le)海(hai)(hai)綿鈦(tai)工(gong)(gong)(gong)業(ye)試驗,成立了(le)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)第一個海(hai)(hai)綿鈦(tai)生產(chan)車間,同時在(zai)(zai)沈陽有色金屬(shu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)廠(chang)(chang)成立了(le)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)第一個鈦(tai)板帶(dai)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)材生產(chan)試驗車間。寶雞鈦(tai)材加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)裝備、技術(shu)水平(ping)及生產(chan)能(neng)力(li)(li)均居全國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)第一,生產(chan)能(neng)力(li)(li)占(zhan)全中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)60%左(zuo)右,市場份額占(zhan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)內鈦(tai)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)材市場85%,占(zhan)世界產(chan)量(liang)的(de)22%,承擔著(zhu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)90%以上高端鈦(tai)材產(chan)品的(de)生產(chan)任務,號(hao)稱中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)鈦(tai)谷。
20世紀60-70年代,在(zai)中(zhong)國的(de)統一(yi)規劃下,先后(hou)建設了(le)以(yi)遵義鈦(tai)廠(chang)(chang)為代表的(de)10余家海綿鈦(tai)生(sheng)產(chan)(chan)單位;在(zai)1967年在(zai)洛陽(yang)銅加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)成立(li)了(le)中(zhong)國第(di)一(yi)個(ge)鈦(tai)管棒加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)材(cai)(cai)生(sheng)產(chan)(chan)試驗車間(jian)和(he)第(di)二條鈦(tai)板帶(dai)材(cai)(cai)生(sheng)產(chan)(chan)試驗車間(jian),并(bing)為主(zhu)承擔了(le)當時國內第(di)一(yi)艘(sou)核潛(qian)艇(ting)、第(di)一(yi)艘(sou)導彈驅逐艦及(ji)航空(kong)用(yong)鈦(tai)材(cai)(cai)的(de)試制(zhi)開發任務(wu),直到1972年寶(bao)雞(ji)有(you)(you)色金(jin)(jin)(jin)屬加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)建成投產(chan)(chan)后(hou),洛陽(yang)銅加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)將工(gong)(gong)藝資料移交北(bei)(bei)京有(you)(you)色研(yan)究總院(yuan),按(an)照冶(ye)金(jin)(jin)(jin)部的(de)專業劃分,不(bu)再承擔鈦(tai)材(cai)(cai)料的(de)開發試制(zhi)工(gong)(gong)作;以(yi)北(bei)(bei)京有(you)(you)色研(yan)究總院(yuan)、沈(shen)陽(yang)鋁鎂院(yuan)、撫(fu)順(shun)鋁廠(chang)(chang)、沈(shen)陽(yang)有(you)(you)色金(jin)(jin)(jin)屬加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)、東北(bei)(bei)輕合金(jin)(jin)(jin)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)、洛陽(yang)銅加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)等單位為主(zhu),援建了(le)寶(bao)雞(ji)有(you)(you)色金(jin)(jin)(jin)屬加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)和(he)寶(bao)雞(ji)貴(gui)金(jin)(jin)(jin)屬所,從此按(an)照行業劃分,以(yi)寶(bao)雞(ji)有(you)(you)色金(jin)(jin)(jin)屬加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)和(he)寶(bao)雞(ji)貴(gui)金(jin)(jin)(jin)屬所為主(zhu),承擔了(le)國內大(da)部分鈦(tai)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)材(cai)(cai)料的(de)生(sheng)產(chan)(chan)開發試制(zhi)工(gong)(gong)作。同時中(zhong)國也成為繼美國、前(qian)蘇聯和(he)日本之后(hou)的(de)第(di)四個(ge)具有(you)(you)完整鈦(tai)工(gong)(gong)業體系(xi)的(de)國家。
1980年(nian)前(qian)后,中國海綿鈦(tai)產量達到2800噸(dun),然(ran)而由于(yu)當(dang)時(shi)大多數人對鈦(tai)金屬認識不(bu)足,鈦(tai)材(cai)的(de)(de)高價格也(ye)限制了鈦(tai)的(de)(de)應用,鈦(tai)加工(gong)材(cai)的(de)(de)產量僅200噸(dun)左右,中國鈦(tai)工(gong)業陷入困境。在這種情況下,由當(dang)時(shi)國務院副總理方毅(yi)同志倡導(dao)(dao),朱镕基和袁(yuan)寶華同志支持,于(yu)1982年(nian)7月成(cheng)立(li)了跨部(bu)委的(de)(de)全國鈦(tai)應用推廣領導(dao)(dao)小(xiao)組,專門協調鈦(tai)工(gong)業的(de)(de)發展(zhan)事宜,促成(cheng)了20世紀(ji)80年(nian)代至90年(nian)代初期中國海綿鈦(tai)和鈦(tai)加工(gong)材(cai)產銷(xiao)兩(liang)旺、鈦(tai)工(gong)業快速(su)平穩發展(zhan)的(de)(de)良好局(ju)面(mian)。
2011年(nian)(nian)是中(zhong)國(guo)(guo)“十二五”規(gui)劃(hua)的第一年(nian)(nian),在這(zhe)一年(nian)(nian)里,中(zhong)國(guo)(guo)海(hai)綿(mian)鈦(tai)和鈦(tai)加工材的產(chan)(chan)量繼(ji)續慣(guan)性增(zeng)長。根據中(zhong)國(guo)(guo)有色金屬工業協會鈦(tai)鋯(gao)鉿分會統計(ji),國(guo)(guo)內14家(jia)(jia)海(hai)綿(mian)鈦(tai)生產(chan)(chan)企業2011年(nian)(nian)總產(chan)(chan)量為64952t,同比增(zeng)加了12.4%。根據30家(jia)(jia)企業的統計(ji),2011年(nian)(nian)中(zhong)國(guo)(guo)共生產(chan)(chan)鈦(tai)加工材50962t,同比增(zeng)長33.0%。
2014年(nian)9月,中國(guo)第(di)一爐“電子級低(di)氧(yang)(yang)超(chao)高(gao)純(chun)鈦”已(yi)在浙江省余姚市成(cheng)功研發投(tou)產(chan)(chan)(chan),一舉打破了(le)中國(guo)國(guo)外(wai)的(de)(de)壟(long)斷。低(di)氧(yang)(yang)超(chao)高(gao)純(chun)鈦主(zhu)要(yao)應用在半導體用濺(jian)射靶(ba)材(cai)、航空航天(tian)、海(hai)洋石油等核心工業領(ling)域(yu),戰(zhan)略(lve)意(yi)義重(zhong)大。作為(wei)高(gao)端戰(zhan)略(lve)性金屬材(cai)料,美(mei)日(ri)政府(fu)嚴格限(xian)制對中國(guo)的(de)(de)出(chu)口。中國(guo)在超(chao)高(gao)純(chun)鈦領(ling)域(yu)經常要(yao)看(kan)美(mei)日(ri)的(de)(de)“臉(lian)色”。寧波創(chuang)潤新材(cai)料有(you)限(xian)公司"年(nian)產(chan)(chan)(chan)250噸電子級低(di)氧(yang)(yang)超(chao)高(gao)純(chun)鈦項目"的(de)(de)投(tou)產(chan)(chan)(chan),填補了(le)中國(guo)高(gao)端鈦材(cai)的(de)(de)技術空白,意(yi)味著中國(guo)已(yi)具備低(di)氧(yang)(yang)超(chao)高(gao)純(chun)鈦的(de)(de)自主(zhu)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)能力,實(shi)現了(le)這一戰(zhan)略(lve)金屬的(de)(de)獨立(li)自給,徹底擺脫了(le)對國(guo)外(wai)的(de)(de)依賴。壟(long)斷打破后,直接(jie)受益的(de)(de)就是航空航天(tian)領(ling)域(yu)。
衡量(liang)(liang)一個(ge)國家(jia)鈦工(gong)業(ye)規模有兩(liang)個(ge)重要指標:海綿鈦產(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)和鈦材產(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang),其中海綿鈦產(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)反(fan)映(ying)原(yuan)料生產(chan)(chan)(chan)能力(li),鈦材產(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)反(fan)映(ying)的(de)是(shi)深(shen)加工(gong)能力(li)。鈦工(gong)業(ye)已(yi)形成中國、美國、獨(du)聯體(ti)、日本(ben)和歐洲(zhou)五(wu)大生產(chan)(chan)(chan)和消費主體(ti)。
綜上所述(shu),中國(guo)鈦(tai)工業大致經(jing)歷了(le)三個(ge)發(fa)展期:即20世(shi)紀(ji)(ji)50年代(dai)的開創期,60-70年代(dai)的建設(she)期和80-90年代(dai)的初步發(fa)展期。在新世(shi)紀(ji)(ji),得益于國(guo)民經(jing)濟的持續、快速(su)發(fa)展,中國(guo)鈦(tai)工業也(ye)進入(ru)了(le)一個(ge)快速(su)成長期。
鈦的(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)序數(shu)為(wei)22,核外(wai)電(dian)子(zi)數(shu)共有22個,其電(dian)子(zi)構型為(wei)1s22s22p?3s23p?3d24s2([Ar]3d24s2)。鈦單質(zhi)(zhi)有兩種同素異構體:α-Ti和β-Ti。α-Ti是六方(fang)(fang)晶(jing)系,原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)堆積(ji)(ji)方(fang)(fang)式為(wei)六方(fang)(fang)密(mi)堆積(ji)(ji),原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)空間(jian)利(li)用率為(wei)74%。β-Ti為(wei)立方(fang)(fang)晶(jing)格,原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)堆積(ji)(ji)方(fang)(fang)式為(wei)體心立方(fang)(fang)密(mi)堆積(ji)(ji),原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)空間(jian)利(li)用率為(wei)68%。另外(wai),當鈦晶(jing)體中出現少量的(de)缺陷時(shi)會影響晶(jing)體的(de)性(xing)質(zhi)(zhi),如機械(xie)強度、導電(dian)性(xing)等。
鈦具(ju)有金屬光澤,有延展性(xing)。聲音(yin)在其(qi)中的傳播速率為5090m/s。鈦的主(zhu)要特點是密度小、機械(xie)強度大、容易加(jia)工。
新(xin)型鈦(tai)合(he)金耐熱(re)性能好,可在600℃或更高的溫(wen)度下長期使(shi)用。
鈦(tai)合金(jin)的耐低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性能好(hao),鈦(tai)合金(jin)TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等(deng)為代(dai)表的低溫(wen)(wen)(wen)(wen)鈦(tai)合金(jin),其強度隨溫(wen)(wen)(wen)(wen)度的降低而提高,但塑性變化卻不(bu)大。在-196-253℃低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下保持較好(hao)的延性及(ji)韌性,避(bi)免(mian)了金(jin)屬冷脆性,是低溫(wen)(wen)(wen)(wen)容器(qi),貯箱(xiang)等(deng)設備(bei)的理想材(cai)料(liao)。
金(jin)屬鈦的抗阻(zu)尼性(xing)能(neng)強,受到機(ji)械振(zhen)動、電振(zhen)動后,與鋼、銅金(jin)屬相比,其自身振(zhen)動衰減時間最長。利用(yong)鈦的這一性(xing)能(neng)可作(zuo)音叉、醫(yi)學上的超聲粉碎機(ji)振(zhen)動元(yuan)件和高級音響揚(yang)聲器(qi)的振(zhen)動薄膜等。
鈦(tai)(tai)是鋼與合金中重(zhong)要的合金元素,但比強度位(wei)于(yu)金屬之首。熔點1668℃,熔化潛熱(re)(re)3.7-5.0千卡(ka)(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi),沸點3260±20℃,汽化潛熱(re)(re)102.5-112.5千卡(ka)(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi),臨界溫(wen)度4350℃,臨界壓(ya)力1130大氣壓(ya)。鈦(tai)(tai)的導(dao)熱(re)(re)性和導(dao)電性能(neng)較差,近似或略低于(yu)不(bu)銹鋼,鈦(tai)(tai)具(ju)有(you)超導(dao)性,純(chun)鈦(tai)(tai)的超導(dao)臨界溫(wen)度為0.38-0.4K。在25℃時,鈦(tai)(tai)的熱(re)(re)容為0.126卡(ka)(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)·度,熱(re)(re)焓1149卡(ka)(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi),熵為7.33卡(ka)(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)·度。
鈦具有(you)可塑(su)性(xing)(xing),高純鈦的(de)(de)延伸率可達50-60%,斷面收(shou)縮(suo)率可達70-80%,但(dan)收(shou)縮(suo)強度(du)低(即收(shou)縮(suo)時產生的(de)(de)力度(du))。鈦中(zhong)雜質(zhi)的(de)(de)存在,對(dui)其(qi)機(ji)械性(xing)(xing)能影響極大,特別是間(jian)隙雜質(zhi)(氧、氮、碳)可大大提(ti)高鈦的(de)(de)強度(du),顯著降低其(qi)塑(su)性(xing)(xing)。鈦作為結構(gou)材(cai)料所具有(you)的(de)(de)良好機(ji)械性(xing)(xing)能,就(jiu)是通過嚴(yan)格控制(zhi)其(qi)中(zhong)適當的(de)(de)雜質(zhi)含量(liang)和添加(jia)合金元素(su)而達到的(de)(de)。
純鈦(tai)是(shi)無(wu)磁(ci)性(xing)金屬(shu),在很大的磁(ci)場中(zhong)也難以(yi)被磁(ci)化(hua),無(wu)毒且(qie)與(yu)人體(ti)組織及血液有(you)好的相溶(rong)性(xing),所以(yi)被醫療界采用。鈦(tai)合金是(shi)順磁(ci)性(xing)物質,導磁(ci)率為1.00004。
鈦(tai)的(de)(de)(de)抗拉(la)強(qiang)度與(yu)其(qi)屈(qu)服(fu)強(qiang)度接(jie)近說明(ming)了其(qi)屈(qu)強(qiang)比(抗拉(la)強(qiang)度/屈(qu)服(fu)強(qiang)度)高,表示了金屬鈦(tai)材料在成形時塑性(xing)變形差。由于鈦(tai)的(de)(de)(de)屈(qu)服(fu)極(ji)限(xian)與(yu)彈性(xing)模量的(de)(de)(de)比值大,使(shi)鈦(tai)成型時的(de)(de)(de)回彈能(neng)力大。
金(jin)屬鈦(tai)的(de)(de)導(dao)熱系數雖然比碳鋼和銅低,但由于鈦(tai)優(you)異的(de)(de)耐腐蝕性(xing)能(neng),所以壁厚(hou)可以大大減薄,而且(qie)表面(mian)與蒸汽的(de)(de)換(huan)熱方式為(wei)滴狀冷凝,減少(shao)了熱阻(zu),鈦(tai)表面(mian)不結垢也可減少(shao)熱阻(zu),使鈦(tai)的(de)(de)換(huan)熱性(xing)能(neng)顯著提高。
鈦的彈(dan)性模量在常溫時為(wei)106.4GPa,為(wei)鋼的57%。
下面是鈦的電離能數據(單位:kJ/mol)
M - M+ 658
M+ - M2+ 1310
M2+ - M3+ 2652
M3+ - M4+ 4175
M4+ - M5+ 9573
M5+ - M6+ 11516
M6+ - M7+ 13590
M7+ - M8+ 16260
M8+ - M9+ 18640
M9+ - M10+ 20830
晶胞參數:
a = 295.08 pm
b = 295.08 pm
c = 468.55 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
鈦是一種(zhong)化學性質(zhi)非常活潑(po)的金(jin)屬,但熔點高達1668℃。鈦在較高的溫度(du)下(xia),還可與許多(duo)元素和化合物發生反應(ying)。按其與鈦發生不同(tong)反應(ying)可分為以下(xia)四類:
第一(yi)類:鹵素和氧(yang)族(zu)元素與(yu)(yu)鈦(tai)生(sheng)成共價(jia)鍵(jian)與(yu)(yu)離子鍵(jian)化合(he)物;
第二類:過(guo)渡元素、氫、鈹、硼族(zu)、碳(tan)族(zu)和(he)氮(dan)族(zu)元素與鈦生成金屬間化物(wu)和(he)有(you)限固溶體(ti);
第三類:鋯(gao)、鉿、釩族(zu)、鉻族(zu)、鈧元素與(yu)鈦生成(cheng)無限固(gu)溶體(ti);
第(di)四類:惰性氣(qi)體、堿(jian)金(jin)屬、堿(jian)土金(jin)屬、稀土元素(除鈧外),錒、釷等不與(yu)鈦發(fa)生反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)或(huo)基本上不發(fa)生反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)。與(yu)化(hua)合物(wu)HF和氟(fu)化(hua)物(wu)氟(fu)化(hua)氫(qing)氣(qi)體在加熱時與(yu)鈦發(fa)生反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)生成TiF4,反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)式為(wei)
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡
鈦有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)抗腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng),不受大氣(qi)和(he)海水的(de)(de)(de)影響。在(zai)常溫下,不會被(bei)7%以(yi)下鹽酸(suan)(suan)(suan)(suan)、5%以(yi)下硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)、硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、王水或稀(xi)堿溶(rong)液(ye)所(suo)腐(fu)蝕(shi)(shi);只有(you)氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、濃(nong)鹽酸(suan)(suan)(suan)(suan)、濃(nong)硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)等才可(ke)對(dui)它作用。不含水的(de)(de)(de)氟(fu)化氫(qing)液(ye)體只可(ke)在(zai)鈦表面上生成一層致密的(de)(de)(de)四氟(fu)化鈦膜,可(ke)防止(zhi)HF浸入鈦的(de)(de)(de)內部。氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)是鈦的(de)(de)(de)最強(qiang)溶(rong)劑。即使是濃(nong)度為1%的(de)(de)(de)氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan),也(ye)能(neng)與鈦發生激烈反應:
2Ti+6HF=2TiF3+3H2
無水的(de)(de)氟化物及其水溶液在(zai)低溫(wen)下不與鈦發生反(fan)(fan)應(ying),僅在(zai)高溫(wen)下熔融的(de)(de)氟化物與鈦發生顯著反(fan)(fan)應(ying)。HCl和氯化物氯化氫(qing)氣體能腐(fu)蝕金屬鈦,干燥(zao)的(de)(de)氯化氫(qing)在(zai)>300℃時與鈦反(fan)(fan)應(ying)生成TiCl4:
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡
濃度<5%的鹽(yan)酸(suan)在(zai)室(shi)溫(wen)下不與鈦(tai)反(fan)應,20%的鹽(yan)酸(suan)在(zai)常溫(wen)下與鈦(tai)發生(sheng)反(fan)應生(sheng)成紫(zi)色的TiCl3:
2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2
當溫度(du)(du)長高時,即使稀鹽酸(suan)(suan)也會腐(fu)蝕鈦(tai)。各種無水(shui)的(de)氯(lv)化物,如(ru)鎂、錳、鐵、鎳、銅(tong)、鋅、汞、錫、鈣、鈉(na)、鋇和NH4+離子及其水(shui)溶液(ye),都不與(yu)鈦(tai)發生(sheng)反(fan)(fan)應,鈦(tai)在這(zhe)些氯(lv)化物中(zhong)具(ju)有(you)很(hen)好的(de)穩定性。硫(liu)酸(suan)(suan)和硫(liu)化氫(qing)鈦(tai)與(yu)5%的(de)硫(liu)酸(suan)(suan)有(you)明顯的(de)反(fan)(fan)應,在常溫下,約40%的(de)硫(liu)酸(suan)(suan)對鈦(tai)的(de)腐(fu)蝕速(su)度(du)(du)最(zui)快,當濃度(du)(du)大于40%,達(da)到60%時腐(fu)蝕速(su)度(du)(du)反(fan)(fan)而變慢(man),80%又達(da)到最(zui)快。加熱的(de)稀酸(suan)(suan)或50%的(de)濃硫(liu)酸(suan)(suan)可(ke)與(yu)鈦(tai)反(fan)(fan)應生(sheng)成硫(liu)酸(suan)(suan)鈦(tai):
Ti+H2SO4=TiSO4+H2
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2
加熱(re)的(de)濃硫酸可被鈦(tai)還原(yuan),生(sheng)成SO2:
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千(qian)卡
常溫下鈦(tai)與(yu)硫化(hua)(hua)氫反應(ying),在其表面生成一層(ceng)保護膜,可阻止硫化(hua)(hua)氫與(yu)鈦(tai)的進一步反應(ying)。但在高溫下,硫化(hua)(hua)氫與(yu)鈦(tai)反應(ying)析出氫:
Ti+H2S=TiS+H2+70千卡
粉末(mo)鈦(tai)在600℃開始(shi)與硫化(hua)氫反(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成鈦(tai)的(de)硫化(hua)物(wu)(wu),在900℃時反(fan)應(ying)(ying)產(chan)物(wu)(wu)主要為(wei)TiS,1200℃時為(wei)Ti2S3。硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)和(he)王水致(zhi)密的(de)表(biao)面(mian)光滑(hua)的(de)鈦(tai)對硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)具有很(hen)好的(de)穩定(ding)性,這是(shi)由于硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)能快速在鈦(tai)表(biao)面(mian)生(sheng)成一層(ceng)牢(lao)固的(de)氧化(hua)膜,但是(shi)表(biao)面(mian)粗糙,特別是(shi)海(hai)綿鈦(tai)或(huo)粉末(mo)鈦(tai),可(ke)與次、熱稀硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)發生(sheng)反(fan)應(ying)(ying):
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO
高于70℃的濃硝酸也(ye)可與鈦(tai)發生反應(ying):
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O
常溫下,鈦(tai)不與王水反(fan)應。溫度高時(shi),鈦(tai)可與王水反(fan)應生成(cheng)TiCl2。
綜上所述,鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)性質與溫(wen)(wen)度(du)(du)及其(qi)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)形態、純度(du)(du)有著極(ji)(ji)其(qi)密切(qie)的(de)(de)關(guan)系。致密的(de)(de)金屬(shu)(shu)鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)自然界中(zhong)(zhong)(zhong)是(shi)相(xiang)當穩定(ding)的(de)(de),但是(shi),粉末(mo)鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)空氣(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)引(yin)起自燃。鈦(tai)(tai)(tai)中(zhong)(zhong)(zhong)雜質的(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai),顯著的(de)(de)影(ying)響(xiang)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)物理、化(hua)學性能(neng)、機(ji)械性能(neng)和耐腐蝕性能(neng)。特別是(shi)一(yi)些間隙(xi)雜質,它們(men)可(ke)以使(shi)鈦(tai)(tai)(tai)晶(jing)格發生畸變,而影(ying)響(xiang)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)各種性能(neng)。常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)化(hua)學活(huo)(huo)性很小,能(neng)與氫(qing)氟酸等少數(shu)幾種物質發生反(fan)應(ying)(ying),但溫(wen)(wen)度(du)(du)增加時鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)活(huo)(huo)性迅速(su)增加,特別是(shi)在(zai)(zai)(zai)高溫(wen)(wen)下(xia)鈦(tai)(tai)(tai)可(ke)與許(xu)多物質發生劇烈反(fan)應(ying)(ying)。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)冶煉過程一(yi)般都在(zai)(zai)(zai)800℃以上的(de)(de)高溫(wen)(wen)下(xia)進行,因(yin)此必須在(zai)(zai)(zai)真空中(zhong)(zhong)(zhong)或在(zai)(zai)(zai)惰(duo)性氣(qi)氛保(bao)護下(xia)操作。金屬(shu)(shu)鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)高溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)還(huan)原能(neng)力強,能(neng)與氧(yang)、碳(tan)、氮以及其(qi)他許(xu)多元素化(hua)合,還(huan)能(neng)從部分金屬(shu)(shu)氧(yang)化(hua)物(比如(ru)氧(yang)化(hua)鋁(lv))中(zhong)(zhong)(zhong)奪取氧(yang)。常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)鈦(tai)(tai)(tai)與氧(yang)氣(qi)化(hua)合生成一(yi)層(ceng)極(ji)(ji)薄致密的(de)(de)氧(yang)化(hua)膜(mo),這層(ceng)氧(yang)化(hua)膜(mo)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)不(bu)與硝酸,稀(xi)硫(liu)(liu)酸,稀(xi)鹽酸反(fan)應(ying)(ying),以及酸中(zhong)(zhong)(zhong)之(zhi)王(wang)——王(wang)水(shui)。它與氫(qing)氟酸、濃鹽酸、濃硫(liu)(liu)酸反(fan)應(ying)(ying)。
在電化(hua)學中,鈦是單向閥型金屬,電位很負,通常無(wu)法用(yong)鈦作為陽極進行分解。
人(ren)們利用鈦(tai)在高溫下化(hua)合能力強的(de)特(te)點,在煉(lian)鋼(gang)的(de)時候(hou),氮很容易溶解在鋼(gang)水里,當鋼(gang)錠(ding)冷卻的(de)時候(hou),鋼(gang)錠(ding)中(zhong)就(jiu)形成(cheng)氣(qi)泡,影響鋼(gang)的(de)質量(liang)。所(suo)以煉(lian)鋼(gang)工人(ren)往鋼(gang)水里加進金屬鈦(tai),使它與氮化(hua)合,變成(cheng)爐(lu)渣(zha)——氮化(hua)鈦(tai),浮(fu)在鋼(gang)水表面,這樣鋼(gang)錠(ding)就(jiu)比較純凈了。
當(dang)超音速(su)飛(fei)機(ji)飛(fei)行(xing)時,它(ta)的機(ji)翼的溫(wen)度可(ke)以達到500℃。如用比較耐熱(re)的鋁合(he)金制造機(ji)翼,一(yi)到二三百度也會吃不(bu)(bu)消,必須有(you)一(yi)種又(you)輕、又(you)韌、又(you)耐高溫(wen)的材料來(lai)代替鋁合(he)金而鈦(tai)恰好能夠滿足這些要(yao)求。鈦(tai)還能經得住零下一(yi)百多度的考驗,在這種低(di)溫(wen)下,鈦(tai)仍舊有(you)很(hen)好的韌性而不(bu)(bu)發脆。
鈦吸氣(qi)主要(yao)指高溫下與碳、氫、氮、氧發生反應(ying)。利(li)用鈦和鋯對空(kong)氣(qi)的強大吸收(shou)力,可(ke)(ke)以除去(qu)空(kong)氣(qi),造成真(zhen)空(kong)。比方,利(li)用鈦制成的真(zhen)空(kong)泵,可(ke)(ke)以把(ba)空(kong)氣(qi)抽到只(zhi)剩下十萬億(yi)分(fen)之一。
鈦的最大缺點是難以提煉。主要(yao)是因(yin)(yin)為鈦在(zai)高溫(wen)下化合(he)能力強,可以與氧、碳(tan)、氮(dan)以及其他(ta)許多元素(su)化合(he)。因(yin)(yin)此,不(bu)論在(zai)冶(ye)煉或(huo)者(zhe)鑄造的時候,人們(men)都小心地防止(zhi)這些元素(su)“侵襲(xi)”鈦。在(zai)冶(ye)煉鈦的時候,空(kong)氣與水當然是嚴格禁止(zhi)接(jie)近的,甚至連冶(ye)金上(shang)常用(yong)(yong)的氧化鋁坩(gan)堝也(ye)禁止(zhi)使用(yong)(yong),因(yin)(yin)為鈦會從氧化鋁里奪取氧。人們(men)利(li)用(yong)(yong)鎂與四氯化鈦在(zai)惰性氣體——氦氣或(huo)氬氣中相(xiang)作用(yong)(yong),來(lai)提煉鈦。
鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)物(wu)為二氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai),是鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)最(zui)(zui)高(gao)(gao)價氧化(hua)(hua)物(wu)。天(tian)然TiO2是金紅石,純凈(jing)的(de)(de)(de)(de)TiO2是雪(xue)(xue)白(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)(de)(de)粉末,是最(zui)(zui)好的(de)(de)(de)(de)白(bai)(bai)(bai)(bai)色顏料,俗稱鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai),冷(leng)時為白(bai)(bai)(bai)(bai)色,熱時呈淺(qian)黃(huang)色。以前(qian),人們開采鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang),主(zhu)要目的(de)(de)(de)(de)便是為了獲得二氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)。鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)(de)(de)粘附力強,不易起化(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua),永遠是雪(xue)(xue)白(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)(de)(de),是良好的(de)(de)(de)(de)白(bai)(bai)(bai)(bai)色涂料,它(ta)折射率(lv)高(gao)(gao),著色力強,遮蓋力大,化(hua)(hua)學性能穩定。其他白(bai)(bai)(bai)(bai)色涂料,如鋅白(bai)(bai)(bai)(bai)ZnO和鉛白(bai)(bai)(bai)(bai)2PbCO3·Pb(OH)2等,不具有鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)(de)(de)這些優(you)良性能。特別可貴(gui)的(de)(de)(de)(de)是鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)無毒。它(ta)的(de)(de)(de)(de)熔點很高(gao)(gao),被用來(lai)制(zhi)造耐(nai)火玻璃,釉料,琺瑯、陶土、耐(nai)高(gao)(gao)溫的(de)(de)(de)(de)實驗器(qi)皿(min)等。
二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)是(shi)世(shi)界上最(zui)白的東西,1克二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)可以把450多(duo)平方厘米(mi)的面積涂(tu)得(de)雪(xue)白。它比(bi)常用(yong)的白顏料(liao)——鋅鋇白還(huan)要白5倍(bei),因此(ci)(ci)是(shi)調制白油漆(qi)的最(zui)好顏料(liao)。世(shi)界上用(yong)作(zuo)顏料(liao)的二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai),一年多(duo)到(dao)幾(ji)十萬噸。二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)可以加(jia)在紙(zhi)里,使(shi)紙(zhi)變(bian)白并且不(bu)透明,效果比(bi)其他物質(zhi)大10倍(bei),因此(ci)(ci),鈔(chao)票紙(zhi)和美術品用(yong)紙(zhi)就要加(jia)二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)。此(ci)(ci)外,為(wei)(wei)了使(shi)塑(su)料(liao)的顏色(se)變(bian)淺,使(shi)人造絲光(guang)澤柔和,有時(shi)也要添加(jia)二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)。在橡(xiang)膠工業(ye)上,二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)還(huan)被用(yong)作(zuo)為(wei)(wei)白色(se)橡(xiang)膠的填料(liao)。
鈦(tai)(tai)的氫(qing)(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)物是(shi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)。氫(qing)(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)很脆(cui),因而可(ke)用于制造粉末鈦(tai)(tai),它還用于焊接,二氫(qing)(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)受(shou)熱(re)分解,析出新生(sheng)態氫(qing)(qing)(qing)(qing)和金屬鈦(tai)(tai),后者可(ke)促(cu)進焊接,并使焊縫(feng)強度增加。可(ke)用作(zuo)聚(ju)合(he)反(fan)應之催化(hua)(hua)劑。
四(si)(si)氯化鈦非常有趣,它在(zai)(zai)通常狀況(kuang)下(xia)為無色(se)液(ye)體(熔點-25℃,沸點136.4℃),有刺鼻氣(qi)味,在(zai)(zai)濕空氣(qi)中便會大冒白煙——它水解了(le),變成白色(se)的(de)(de)二氧化鈦的(de)(de)水凝膠。在(zai)(zai)水中則強烈水解為偏鈦酸H2TiO3。在(zai)(zai)軍事上,人們(men)便利用(yong)四(si)(si)氯化鈦的(de)(de)這股怪脾氣(qi),作為人造煙霧(wu)劑。特別是(shi)在(zai)(zai)海洋上,水氣(qi)多(duo),一(yi)放(fang)四(si)(si)氯化鈦,濃煙就象一(yi)道白色(se)的(de)(de)長城,擋住了(le)敵人的(de)(de)視線。在(zai)(zai)農業上,人們(men)利用(yong)四(si)(si)氟化鈦來(lai)防霜。
TiCl3是(shi)紫色(se)晶體,其水溶(rong)液(ye)可用做還原劑。Ti3+比Sn2+有更強的(de)還原性。
鈦(tai)酸(suan)(suan)鋇晶體有(you)(you)這(zhe)樣(yang)的(de)(de)特性:當(dang)它(ta)(ta)受壓力(li)而(er)(er)改(gai)變形(xing)狀的(de)(de)時(shi)候(hou),會產(chan)生電(dian)流(liu),一(yi)通電(dian)又(you)會改(gai)變形(xing)狀。于是,人(ren)們(men)把鈦(tai)酸(suan)(suan)鋇放(fang)在超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波中,它(ta)(ta)受壓便(bian)產(chan)生電(dian)流(liu),由(you)它(ta)(ta)所(suo)產(chan)生的(de)(de)電(dian)流(liu)的(de)(de)大小(xiao)可以測(ce)知超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波的(de)(de)強弱。相反,用高頻電(dian)流(liu)通過(guo)它(ta)(ta),則可以產(chan)生超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波。幾乎所(suo)有(you)(you)的(de)(de)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波儀(yi)器中,都要用到鈦(tai)酸(suan)(suan)鋇。除(chu)此之外,鈦(tai)酸(suan)(suan)鋇還有(you)(you)許(xu)多用途。例(li)如:鐵路工人(ren)把它(ta)(ta)放(fang)在鐵軌下(xia)(xia)面,來(lai)測(ce)量火車通過(guo)時(shi)候(hou)的(de)(de)壓力(li);醫生用它(ta)(ta)制(zhi)成脈搏記錄器。用鈦(tai)酸(suan)(suan)鋇做(zuo)的(de)(de)水底(di)探(tan)測(ce)器,是銳利的(de)(de)水下(xia)(xia)眼睛,它(ta)(ta)不(bu)只能夠(gou)看到魚群,而(er)(er)且還可以看到水底(di)下(xia)(xia)的(de)(de)暗礁、冰山和敵(di)人(ren)的(de)(de)潛水艇等。
制(zhi)取金(jin)(jin)屬鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)原料主要(yao)(yao)為金(jin)(jin)紅(hong)石(shi),其(qi)中含(han)TiO2大于96%。缺少金(jin)(jin)紅(hong)石(shi)礦的(de)(de)(de)國(guo)家(jia),例如蘇聯(lian),則(ze)采用(yong)鈦(tai)(tai)鐵礦制(zhi)成的(de)(de)(de)"高(gao)鈦(tai)(tai)渣",其(qi)中含(han)TiO290%左右(you)。因(yin)天然金(jin)(jin)紅(hong)石(shi)漲價和儲(chu)量日減,各國(guo)都趨向(xiang)于用(yong)鈦(tai)(tai)鐵礦制(zhi)成富鈦(tai)(tai)料,即高(gao)鈦(tai)(tai)渣和人造金(jin)(jin)紅(hong)石(shi)。鈦(tai)(tai)在(zai)1791年被(bei)發現,而(er)第一次制(zhi)得純凈的(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)卻是在(zai)1910年,中間經歷了一百余年。原因(yin)在(zai)于:鈦(tai)(tai)在(zai)高(gao)溫下性質十(shi)分(fen)活潑(po),很(hen)易和氧、氮、碳等(deng)元(yuan)素(su)化合(he),要(yao)(yao)提煉出純鈦(tai)(tai)需要(yao)(yao)十(shi)分(fen)苛刻的(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)。
冶煉鈦(tai)(tai)(tai)時,要經過復雜的(de)步驟。把鈦(tai)(tai)(tai)鐵礦變成(cheng)四氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai),再放到(dao)密封的(de)不(bu)(bu)銹鋼罐(guan)中,充以(yi)氬氣(qi),使(shi)它們(men)與金屬鎂反(fan)應,就得到(dao)“海綿鈦(tai)(tai)(tai)”。這(zhe)種(zhong)多孔的(de)“海綿鈦(tai)(tai)(tai)”是不(bu)(bu)能(neng)(neng)直(zhi)接使(shi)用的(de),還(huan)必須把它們(men)在電(dian)爐(lu)中融化(hua)成(cheng)液(ye)體(ti),才能(neng)(neng)鑄成(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)錠。但制造(zao)這(zhe)種(zhong)電(dian)爐(lu)又談何容易!除了電(dian)爐(lu)的(de)空(kong)氣(qi)必須抽干凈外(wai),更傷腦筋的(de)是,簡直(zhi)找不(bu)(bu)到(dao)盛裝液(ye)態(tai)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)坩堝,因(yin)為一般耐火(huo)材料都(dou)含有(you)氧(yang)(yang)化(hua)物,而(er)(er)其(qi)中的(de)氧(yang)(yang)就會被液(ye)態(tai)鈦(tai)(tai)(tai)奪走。后(hou)來,人們(men)終(zhong)于發明了一種(zhong)“水(shui)冷銅(tong)坩堝”的(de)電(dian)爐(lu)。這(zhe)種(zhong)電(dian)爐(lu)只(zhi)有(you)中央一部分區域很(hen)熱,其(qi)余部分都(dou)是冷的(de),鈦(tai)(tai)(tai)在電(dian)爐(lu)中熔(rong)化(hua)后(hou),流到(dao)用水(shui)冷卻(que)的(de)銅(tong)坩堝壁上,馬上凝成(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)錠。用這(zhe)種(zhong)方(fang)法已(yi)經能(neng)(neng)夠生產幾噸重的(de)鈦(tai)(tai)(tai)塊(kuai),但它的(de)成(cheng)本就可想而(er)(er)知了。
工(gong)業上(shang)常用硫(liu)酸(suan)分(fen)解鈦鐵礦的方(fang)法制取二(er)氧化(hua)鈦,再(zai)由二(er)氧化(hua)鈦制取金屬鈦。濃硫(liu)酸(suan)處理磨(mo)碎的鈦鐵礦(精礦),發生下(xia)面的化(hua)學反應:
FeTiO3+3H2SO4 = Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4 = TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4 = FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2O
為了除去雜質Fe2(SO4)3,加入鐵屑,Fe3+還原(yuan)為Fe2+,然后(hou)將(jiang)溶液(ye)冷(leng)卻至273K以下,使得(de)FeSO4·7H2O(綠礬)作為副(fu)產品結晶析出。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉淀(dian),反應是:
Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4
鍛燒(shao)偏鈦酸即制得(de)二氧化鈦:
H2TiO3= TiO2+H2O
工業上制(zhi)金屬(shu)鈦(tai)采(cai)用金屬(shu)熱還原法還原四氯化鈦(tai)。將TiO2(或天然(ran)的(de)金紅(hong)石(shi))和炭粉混合加熱至1000~1100K,進(jin)行氯化處理,并使(shi)生成的(de)TiCl4,蒸氣冷凝。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
在(zai)1070K用熔融的(de)鎂在(zai)氬(ya)氣(qi)中還原TiCl4可(ke)得(de)多孔的(de)海綿鈦:
TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti
這種海綿鈦經過粉碎(sui)、放入真空電弧爐(lu)里熔煉,最(zui)后(hou)制成(cheng)各種鈦材(cai)。
也(ye)可以通過反應(ying):Ti+2CI2=TiCI4
得到的TiCI4經(jing)過高溫(1250℃左(zuo)右)情況(kuang)下分解:
TiCI4=Ti+2CI2
由此得到純鈦棒。
金(jin)屬鎂(mei)還原四氯化(hua)鈦(tai)(tai)。按摩爾比(bi)將四氯化(hua)鈦(tai)(tai)在(zai)(zai)惰性氣(qi)體(ti)中用(yong)金(jin)屬鎂(mei)還原,反(fan)應溫(wen)度控制(zhi)在(zai)(zai)900℃左右,可制(zhi)得海綿狀鈦(tai)(tai)。副產品氯化(hua)鎂(mei)可通過在(zai)(zai)1.33×10-2~1.33×10-4Pa真空、加熱1000℃的條件下從鈦(tai)(tai)中分離出(chu)來(lai)。
鈦(tai)耐腐蝕,所(suo)以在化學(xue)(xue)工業上(shang)常常要用到它(ta)(ta)。過去,化學(xue)(xue)反應器中裝熱(re)硝酸(suan)的(de)部(bu)件(jian)都用不(bu)銹鋼(gang)。不(bu)銹鋼(gang)也怕(pa)那強(qiang)烈(lie)的(de)腐蝕劑——熱(re)硝酸(suan),每隔半(ban)年,這種部(bu)件(jian)就要統(tong)統(tong)換掉。用鈦(tai)來(lai)制造這些部(bu)件(jian),雖(sui)然成本比不(bu)銹鋼(gang)部(bu)件(jian)貴一些,但是(shi)它(ta)(ta)可以連續(xu)不(bu)斷地使用五年,計算(suan)起來(lai)反而合算(suan)得多。
鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)和(he)(he)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)合(he)金(jin)大量用(yong)于航空(kong)工業(ye)(ye),有(you)(you)(you)"空(kong)間金(jin)屬(shu)"之稱(cheng);另外,在(zai)(zai)造(zao)船工業(ye)(ye)、化學工業(ye)(ye)、制(zhi)造(zao)機(ji)械部件(jian)(jian)、電訊器(qi)材(cai)、硬(ying)質合(he)金(jin)等(deng)方面有(you)(you)(you)著日益廣泛(fan)的(de)(de)應(ying)用(yong)。純(chun)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)是(shi)(shi)(shi)銀(yin)白色(se)的(de)(de)金(jin)屬(shu),它具有(you)(you)(you)許多優(you)良(liang)性(xing)能(neng)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)密(mi)度比(bi)(bi)鋼(gang)(gang)(gang)小43%,比(bi)(bi)久(jiu)負盛名的(de)(de)輕金(jin)屬(shu)鎂稍(shao)大一些。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)強度大,純(chun)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)抗拉(la)強度最高(gao)可達180kg/mm2,與鋼(gang)(gang)(gang)相差(cha)不多,比(bi)(bi)鋁大兩倍,比(bi)(bi)鎂大五倍。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)耐高(gao)溫,熔點(dian)1942K,比(bi)(bi)黃(huang)金(jin)高(gao)近1000K,比(bi)(bi)鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)近500K。有(you)(you)(you)些鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)強度高(gao)于鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin),但鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)的(de)(de)比(bi)(bi)強度(抗拉(la)強度和(he)(he)密(mi)度之比(bi)(bi))卻超過優(you)質鋼(gang)(gang)(gang)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)有(you)(you)(you)好的(de)(de)耐熱強度、低溫韌性(xing)和(he)(he)斷裂韌性(xing),故(gu)多用(yong)作飛(fei)機(ji)發動機(ji)零件(jian)(jian)和(he)(he)火(huo)箭、導彈(dan)結構(gou)件(jian)(jian)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)還可作燃料(liao)和(he)(he)氧化劑的(de)(de)儲箱以及高(gao)壓(ya)容器(qi)。已有(you)(you)(you)用(yong)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)制(zhi)造(zao)自(zi)動步(bu)槍,迫擊炮座(zuo)板及無(wu)后座(zuo)力炮的(de)(de)發射管。在(zai)(zai)石油工業(ye)(ye)上(shang)主要作各(ge)種(zhong)容器(qi)、反應(ying)器(qi)、熱交換器(qi)、蒸(zheng)餾塔、管道、泵(beng)和(he)(he)閥等(deng)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)可用(yong)作電極和(he)(he)發電站的(de)(de)冷凝(ning)器(qi)以及環境污染控制(zhi)裝置。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)鎳形狀記憶合(he)金(jin)在(zai)(zai)儀(yi)器(qi)儀(yi)表上(shang)已廣泛(fan)應(ying)用(yong)。在(zai)(zai)醫療中,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)可作人(ren)造(zao)骨頭和(he)(he)各(ge)種(zhong)器(qi)具。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)還是(shi)(shi)(shi)煉鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)脫氧劑和(he)(he)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)以及合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)組元。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)白粉(fen)是(shi)(shi)(shi)顏料(liao)和(he)(he)油漆的(de)(de)良(liang)好原料(liao)。碳化鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai),氫化鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)是(shi)(shi)(shi)新(xin)型硬(ying)質合(he)金(jin)材(cai)料(liao)。氮化鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)顏色(se)近于黃(huang)金(jin),在(zai)(zai)裝飾方面應(ying)用(yong)廣泛(fan)。
鈦(tai)屬于化(hua)學(xue)性質比較活潑的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬。加熱時能(neng)與O2、N2、H2、S和鹵素等非金(jin)(jin)屬作(zuo)用(yong)(yong)。但在常溫下,鈦(tai)表(biao)面易生成一(yi)(yi)層極薄的(de)(de)(de)致(zhi)密的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)物保護膜,可以抵抗(kang)強(qiang)酸甚至王水的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong),表(biao)現(xian)出強(qiang)的(de)(de)(de)抗(kang)腐蝕性。因此(ci),一(yi)(yi)般金(jin)(jin)屬在酸、堿、鹽的(de)(de)(de)溶液中(zhong)變得千瘡(chuang)百(bai)孔而鈦(tai)卻安然無恙。
液態鈦(tai)(tai)(tai)(tai)幾乎能(neng)溶(rong)解所有(you)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu),因此可(ke)以和多種金(jin)(jin)(jin)屬(shu)形成合金(jin)(jin)(jin)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)加入鋼中制(zhi)得(de)的(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)鋼堅韌而富有(you)彈性。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)能(neng)與鐵(tie)、鋁、釩或鉬等(deng)(deng)其他元素熔成合金(jin)(jin)(jin),造(zao)(zao)(zao)(zao)出(chu)高(gao)(gao)強度(du)的(de)(de)輕(qing)合金(jin)(jin)(jin),在各(ge)方面有(you)著廣(guang)泛的(de)(de)應用(yong)(yong),包括航(hang)天(噴氣發(fa)動機(ji)、導彈及航(hang)天器(qi))、軍事、工(gong)業程序(化工(gong)與石油制(zhi)品、海水淡(dan)化及造(zao)(zao)(zao)(zao)紙)、汽車、農產(chan)食品、醫學(義(yi)肢、骨(gu)科(ke)移植及牙科(ke)器(qi)械(xie)與填充物)、廚房(fang)用(yong)(yong)具、運(yun)動用(yong)(yong)品、珠(zhu)寶及手機(ji)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin)(jin)強度(du)高(gao)(gao),大量用(yong)(yong)于制(zhi)造(zao)(zao)(zao)(zao)軍用(yong)(yong)超音速飛機(ji)的(de)(de)結(jie)構材料、噴氣發(fa)動機(ji)的(de)(de)壓縮部(bu)件(jian)、飛機(ji)機(ji)架的(de)(de)構件(jian)、機(ji)殼、隔(ge)火墻、鉚釘;空運(yun)裝備(bei)(bei)的(de)(de)結(jie)構部(bu)件(jian);軍事設施和軍用(yong)(yong)艦艇的(de)(de)裝甲(jia)板以及螺(luo)旋槳的(de)(de)葉片(pian)等(deng)(deng)。在民用(yong)(yong)工(gong)業中,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)及其合金(jin)(jin)(jin)可(ke)用(yong)(yong)于制(zhi)造(zao)(zao)(zao)(zao)各(ge)種泵、閥門(men)、過濾、蒸發(fa)設備(bei)(bei)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)絲網和各(ge)種機(ji)器(qi)零(ling)件(jian)。粉(fen)末狀(zhuang)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)可(ke)在電子管制(zhi)造(zao)(zao)(zao)(zao)工(gong)藝(yi)中用(yong)(yong)作(zuo)除氧劑(ji)。主要用(yong)(yong)于制(zhi)造(zao)(zao)(zao)(zao)航(hang)天飛機(ji)、火箭導彈、潛艇、化工(gong)設備(bei)(bei)、醫療器(qi)械(xie)、人工(gong)關節等(deng)(deng),還用(yong)(yong)于制(zhi)取(qu)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白粉(fen)。可(ke)用(yong)(yong)來制(zhi)作(zuo)反應釜,冷(leng)凝器(qi),發(fa)酵罐和冷(leng)卻器(qi)。
鈦合金制(zhi)成(cheng)(cheng)飛機(ji)比其(qi)它金屬(shu)制(zhi)成(cheng)(cheng)同樣重的飛機(ji)多載旅客100多人(ren)。制(zhi)成(cheng)(cheng)的潛艇(ting),既能(neng)抗海(hai)水腐蝕,又(you)能(neng)抗深層壓力,其(qi)下(xia)潛深度(du)比不銹鋼潛艇(ting)增(zeng)加80%。同時(shi),鈦無(wu)磁性,不會被(bei)水雷(lei)發現,具有很好的反監(jian)護作用。
因為鈦(tai)(tai)具有“親生物(wu)”性,在人(ren)體內(nei),能抵抗分泌物(wu)的腐蝕且無(wu)毒,對任(ren)何殺菌(jun)方(fang)法都適(shi)應。因此(ci)被(bei)廣泛(fan)用于制醫療器械,制人(ren)造(zao)髖關(guan)節(jie)、膝關(guan)節(jie)、肩關(guan)節(jie)、脅關(guan)節(jie)、頭蓋骨(gu)(gu),主動(dong)心(xin)瓣(ban)、骨(gu)(gu)骼固定夾。當新的肌肉(rou)纖(xian)維環包(bao)在這些(xie)“鈦(tai)(tai)骨(gu)(gu)”上時,這些(xie)鈦(tai)(tai)骨(gu)(gu)就開始維系(xi)著人(ren)體的正常活動(dong)。
鈦在(zai)人(ren)體(ti)中(zhong)分布(bu)廣泛,正常人(ren)體(ti)中(zhong)的含量為每70kg體(ti)重不超過15mg,其作(zuo)用(yong)尚不清楚。但鈦能刺激吞噬細胞,使(shi)免疫力增強(qiang)這一作(zuo)用(yong)已被證(zheng)實。
重要的鈦(tai)化(hua)合物有:二氧化(hua)鈦(tai)(TiO2)、四氯化(hua)鈦(tai)(TiCl4)、偏鈦(tai)酸鋇(bei)(BaTiO3)。
純凈(jing)的(de)二氧(yang)化鈦是(shi)(shi)白(bai)(bai)色粉末,是(shi)(shi)優良的(de)白(bai)(bai)色顏料,商品名稱(cheng)“鈦白(bai)(bai)”。它兼有鉛白(bai)(bai)(PbCO3)的(de)遮蓋(gai)性(xing)(xing)能(neng)和(he)鋅白(bai)(bai)(ZnO)的(de)持久性(xing)(xing)能(neng)。因(yin)此(ci),人們常把鈦白(bai)(bai)加在油漆(qi)中,制成(cheng)高級(ji)白(bai)(bai)色油漆(qi)。
在造紙(zhi)工業中作為(wei)填充劑加在紙(zhi)槳(jiang)中。
紡織工(gong)業(ye)中作為(wei)人造纖(xian)維的消光(guang)劑(ji);在玻璃、陶瓷(ci)、搪瓷(ci)工(gong)業(ye)上作為(wei)添加劑(ji),改善其性能(neng);在許多化(hua)學(xue)反應中用(yong)作催化(hua)劑(ji)。在化(hua)學(xue)工(gong)業(ye)日益發展的今天,二氧化(hua)鈦及鈦系化(hua)合(he)物作為(wei)精細化(hua)工(gong)產品,有著很高的附加價值,前景十分誘(you)人。
四氯化鈦(tai)是一種(zhong)無色(se)液體;熔點(dian)250K、沸點(dian)409K,有刺激(ji)性(xing)氣味。它在水中(zhong)或潮濕的空氣中(zhong)都極(ji)易水解,冒出大(da)量(liang)的白(bai)煙。
TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl
因此TiCl4在軍事上作為人造煙霧劑(ji),猶其是用在海洋戰爭中(zhong)。在農(nong)業上,人們用TiCl4形成的(de)濃霧地面,減少夜間地面熱量的(de)散失,保(bao)護蔬菜和農(nong)作物不受嚴寒、霜凍的(de)危害。
將(jiang)TiO2和BaCO3一起熔融制(zhi)得(de)偏鈦(tai)酸鋇:
TiO2+BaCO3=BaTiO3十CO2
人工制得的(de)BaTiO3具有(you)(you)高的(de)介電(dian)常(chang)數(shu),由它(ta)制成的(de)電(dian)容(rong)器(qi)有(you)(you)較大的(de)容(rong)量(liang),更重要的(de)是(shi)BaTiO3具有(you)(you)顯著的(de)“壓電(dian)性能”,其晶體受壓會(hui)產生(sheng)電(dian)流(liu),一(yi)通電(dian),又會(hui)改變形狀。人們(men)把它(ta)置于超聲(sheng)波中,它(ta)受壓便(bian)產生(sheng)電(dian)流(liu),通過測量(liang)電(dian)流(liu)強(qiang)弱(ruo)可測出超聲(sheng)波強(qiang)弱(ruo)。幾乎所有(you)(you)的(de)超聲(sheng)波儀器(qi)中都要用(yong)到它(ta)。隨著鈦(tai)酸鹽的(de)開發(fa)利用(yong),它(ta)愈來(lai)愈廣泛地用(yong)來(lai)制造非線性元件、介質放大器(qi)、電(dian)子計(ji)算機記憶元件、微型電(dian)容(rong)器(qi)、電(dian)鍍材(cai)(cai)料、航空材(cai)(cai)料、強(qiang)磁、半導體材(cai)(cai)料、光學儀器(qi)、試劑(ji)等。
鈦(tai)(tai)、鈦(tai)(tai)合金及鈦(tai)(tai)化(hua)合物(wu)的(de)優良(liang)性能(neng)促使人類迫(po)切需要(yao)它們。然而,生(sheng)產成(cheng)本之高(gao),使應(ying)用受到限制。相(xiang)信在不久的(de)將來,隨著鈦(tai)(tai)的(de)冶(ye)煉(lian)技術不斷(duan)改(gai)進(jin)和提高(gao),鈦(tai)(tai)、鈦(tai)(tai)合金及鈦(tai)(tai)的(de)化(hua)合物(wu)的(de)應(ying)用將會得(de)到更大的(de)發展。
鈦(tai)的(de)(de)抗(kang)腐蝕性鋯(gao)(gao)(gao)是一種應用于原(yuan)子(zi)能(neng)工業和在(zai)高(gao)溫高(gao)壓下用作耐(nai)蝕化(hua)工材料,但在(zai)溶液(ye)中其活潑性僅次(ci)于鈉。在(zai)氫氧化(hua)鈦(tai)溶液(ye)里加入活潑的(de)(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鋯(gao)(gao)(gao)溶液(ye),會發(fa)現(xian)鈦(tai)把硝(xiao)(xiao)酸(suan)鋯(gao)(gao)(gao)拒之門外。而且氫氧化(hua)鈦(tai)的(de)(de)密度小于硝(xiao)(xiao)酸(suan)鋯(gao)(gao)(gao),但依(yi)然能(neng)保持(chi)明顯(xian)的(de)(de)分層,并把硝(xiao)(xiao)酸(suan)鋯(gao)(gao)(gao)停留在(zai)上層,這證明了鈦(tai)的(de)(de)抗(kang)腐蝕性。
根據實驗,鈦放入海底20~50年均不會被(bei)腐(fu)蝕。
截(jie)至1995年底,世界金紅石(包括銳鈦(tai)礦(kuang))儲量(liang)和(he)儲量(liang)基(ji)礎(chu)分(fen)別為(wei)3330萬噸和(he)16440萬噸,資源總量(liang)約2.3億噸(TiO2含量(liang),下同),主(zhu)要(yao)集(ji)(ji)中(zhong)在南非、印度(du)、斯里(li)蘭(lan)卡、澳大利亞(ya)。世界鈦(tai)鐵礦(kuang)(TiO2)儲量(liang)和(he)儲量(liang)基(ji)礎(chu)分(fen)別為(wei)2.743億噸和(he)4.353億噸,資源總量(liang)約10億噸;主(zhu)要(yao)集(ji)(ji)中(zhong)在南非、挪威、澳大利亞(ya)、加拿大和(he)印度(du)。
截(jie)至(zhi)1996年底(di)中(zhong)(zhong)國保(bao)有(you)原生鈦(磁)鐵礦(折TiO2)儲(chu)量(liang)35704.09萬(wan)噸(dun)(dun)(其中(zhong)(zhong)A+B+C級23191.50萬(wan)噸(dun)(dun));鈦鐵礦(砂礦)礦物(wu)儲(chu)量(liang)3803.19萬(wan)噸(dun)(dun)(其中(zhong)(zhong)A+B+C級2147.17萬(wan)噸(dun)(dun));金紅石(shi)礦物(wu)儲(chu)量(liang)256.86萬(wan)噸(dun)(dun)(其中(zhong)(zhong)A+B+C級73.73萬(wan)噸(dun)(dun));金紅石(shi)TiO2儲(chu)量(liang)750.86萬(wan)噸(dun)(dun)(其中(zhong)(zhong)A+B+C級242.43萬(wan)噸(dun)(dun))。
若(ruo)將(jiang)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)1996年保有鈦鐵礦(kuang)(kuang)砂(sha)礦(kuang)(kuang)的(de)A+B+C級(ji)礦(kuang)(kuang)物(wu)儲(chu)(chu)(chu)量2147.17萬(wan)噸(dun)(dun)(dun),按含TiO2 48%折算,則其TiO2儲(chu)(chu)(chu)量為(wei)1030.64萬(wan)噸(dun)(dun)(dun),僅占同年世(shi)界鈦鐵礦(kuang)(kuang)(TiO2)27000萬(wan)噸(dun)(dun)(dun)的(de)3.83%;若(ruo)再(zai)將(jiang)其與原生鈦磁鐵礦(kuang)(kuang)巖礦(kuang)(kuang)(TiO2)的(de)A+B+C級(ji)儲(chu)(chu)(chu)量(23191.50萬(wan)噸(dun)(dun)(dun))中(zhong)可利用的(de)約(yue)占50%以粒狀(zhuang)鈦鐵礦(kuang)(kuang)產出的(de)(TiO2)儲(chu)(chu)(chu)量11595.75萬(wan)噸(dun)(dun)(dun)相加,其TiO2總儲(chu)(chu)(chu)量為(wei)12626.4萬(wan)噸(dun)(dun)(dun),則占世(shi)界鈦鐵礦(kuang)(kuang)(TiO2)儲(chu)(chu)(chu)量27000萬(wan)噸(dun)(dun)(dun)的(de)47.76%,從這個意義上說,中(zhong)國(guo)(guo)(guo)可稱為(wei)世(shi)界鈦鐵礦(kuang)(kuang)資源最豐富的(de)國(guo)(guo)(guo)家。
若將中國(guo)1996年(nian)保有金紅石礦物的(de)A+B+C級儲(chu)(chu)量73.73萬噸(dun)按含TiO2 94%折算成TiO2儲(chu)(chu)量為(wei)69.31萬噸(dun),再(zai)加上同(tong)年(nian)金紅石(TiO2)的(de)A+B+C級儲(chu)(chu)量242.43萬噸(dun),合計(ji)為(wei)311.74萬噸(dun),則占同(tong)年(nian)世界金紅石(TiO2)儲(chu)(chu)量3330萬噸(dun)的(de)9.36%,由此可(ke)見(jian)中國(guo)金紅石資源并不豐富。
中(zhong)國(guo)(guo)鈦資源(yuan)總量9.65億噸,居世界之首,占世界探明(ming)儲量的(de)38.85%,主(zhu)要集中(zhong)在(zai)四(si)川、云(yun)南、廣(guang)東、廣(guang)西(xi)及(ji)海南等地(di),其中(zhong)攀西(xi)(攀枝花西(xi)昌)地(di)區是中(zhong)國(guo)(guo)最(zui)大的(de)鈦資源(yuan)基地(di),鈦資源(yuan)量為8.7億噸。
中國探明的鈦資源分布在21個省(自治區(qu)、直轄市)共108個礦區(qu)。主要產區(qu)為四川,次有(you)河北(bei)、海(hai)南、廣東、湖北(bei)、廣西、云南、陜(shan)西、山(shan)西等省(區(qu))。
鈦磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)巖礦(kuang):主要礦(kuang)床分布在四川(chuan)省(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)攀(pan)枝花(hua)的(de)(de)(de)(de)鹽邊紅格和米易白馬,西(xi)(xi)昌的(de)(de)(de)(de)太和;河北(bei)(bei)(bei)省(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)承德的(de)(de)(de)(de)大廟(miao)、黑(hei)山(shan),豐寧(ning)的(de)(de)(de)(de)招兵溝,崇禮(li)的(de)(de)(de)(de)南天門;山(shan)西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)左(zuo)權的(de)(de)(de)(de)桐(tong)峪;陜西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)洋縣的(de)(de)(de)(de)畢機溝;新(xin)疆的(de)(de)(de)(de)尾亞;河南省(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)舞(wu)陽的(de)(de)(de)(de)趙案莊;廣東省(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)興(xing)寧(ning)的(de)(de)(de)(de)霞嵐;黑(hei)龍江省(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)呼瑪;北(bei)(bei)(bei)京市(shi)昌平的(de)(de)(de)(de)上莊和懷柔(rou)的(de)(de)(de)(de)新(xin)地。其(qi)中四川(chuan)省(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)表內(nei)儲(chu)量(liang)(TiO2 44256.32萬t)占全國同(tong)類儲(chu)量(liang)(TiO2 46522.83萬t)的(de)(de)(de)(de)95.1%,河北(bei)(bei)(bei)省(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(TiO2 1544.46萬t)占3.3%,陜西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)占0.46%,山(shan)西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)占0.35%。
金紅(hong)石巖礦主要礦床分布(bu)在湖北省(sheng)棗陽的大阜山(shan);山(shan)西省(sheng)代縣(xian)的碾子(zi)溝;河南省(sheng)新縣(xian)的楊沖(chong);山(shan)東省(sheng)萊西縣(xian)的劉家(jia)莊(zhuang)。其中湖北省(sheng)金紅(hong)石(TiO2)表內儲量(534.43萬t)占(zhan)(zhan)(zhan)全(quan)國同(tong)類儲量(750.86萬t)的71.2%,山(shan)西省(sheng)(154.79萬t)占(zhan)(zhan)(zhan)20.6%,陜西省(sheng)(44.4萬t)占(zhan)(zhan)(zhan)5.9%。
鈦的(de)(de)主要礦(kuang)石(shi)是金(jin)紅(hong)石(shi)TiO2和鈦鐵(tie)礦(kuang)FeTiO3,它(ta)的(de)(de)發(fa)(fa)現也(ye)(ye)正是從這兩種(zhong)礦(kuang)石(shi)的(de)(de)分析而(er)來。早在1791年(nian)英國英格蘭西南(nan)端(duan)康沃(wo)爾(Cornwall)郡門拉陳(chen)(Menacan)教(jiao)區(qu)的(de)(de)牧師格累高爾,也(ye)(ye)是一(yi)位科學家,分析出產在他教(jiao)區(qu)內的(de)(de)一(yi)種(zhong)黑色礦(kuang)砂,也(ye)(ye)就是今天成為(wei)鈦鐵(tie)礦(kuang)的(de)(de)礦(kuang)石(shi)時發(fa)(fa)現了一(yi)種(zhong)新(xin)(xin)的(de)(de)金(jin)屬物質并(bing)命(ming)名(ming)為(wei)menacenite。三(san)年(nian)后,1795年(nian),克(ke)(ke)拉普羅特分析了匈牙利布伊尼克(ke)(ke)(Boinik)地區(qu)出產的(de)(de)金(jin)紅(hong)石(shi),認識到它(ta)是一(yi)種(zhong)新(xin)(xin)金(jin)屬的(de)(de)氧化物,具有抵抗酸、堿(jian)溶液的(de)(de)特性,借用希臘神話中大地的(de)(de)第一(yi)代(dai)兒子們泰坦(tan)神族Titans,命(ming)名(ming)這個(ge)金(jin)屬為(wei)titanium,元素符號定為(wei)Ti。兩年(nian)后,克(ke)(ke)拉普羅特證實格累高爾發(fa)(fa)現的(de)(de)menacenite就是鈦。
鈦(tai)屬于(yu)稀有金屬,實際上鈦(tai)并不稀有,其(qi)在(zai)地殼中的豐度占第七位(wei),占0.45%,遠遠高于(yu)許多常見的金屬。但由于(yu)鈦(tai)的性(xing)質活潑,對冶煉工藝(yi)要(yao)求(qiu)高,使(shi)得人們長期無法(fa)制(zhi)得大量的鈦(tai),從而被歸(gui)類(lei)為“稀有”的金屬。用于(yu)冶煉鈦(tai)的礦(kuang)物主要(yao)有鈦(tai)鐵礦(kuang)(FeTiO3)、金紅石(shi)(TiO2)和鈣鈦(tai)礦(kuang)等。礦(kuang)石(shi)經處理得到(dao)易揮發(fa)的四氯化鈦(tai),再用鎂還原而制(zhi)得純鈦(tai)。
地(di)(di)球表面十公里厚的(de)地(di)(di)層中(zhong),含鈦(tai)達千分之六,比銅多(duo)61倍,在地(di)(di)殼(ke)中(zhong)的(de)含量排第十位(地(di)(di)殼(ke)中(zhong)元素排行:氧(yang)、硅、鋁(lv)、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫(qing)、鈦(tai)),隨(sui)便(bian)從地(di)(di)下抓起一(yi)把(ba)泥(ni)土,其中(zhong)都含有千分之幾的(de)鈦(tai),世界上儲量超過一(yi)千萬噸的(de)鈦(tai)礦并(bing)不稀(xi)罕。
元素(su)在(zai)海水(shui)中的(de)含量:0.00048ppm
元(yuan)素在(zai)太陽中的含量:4ppm
地(di)殼中含量:5600ppm
皮膚接觸:脫去污染的(de)衣著,用肥(fei)皂水和清(qing)水徹底沖洗皮膚。
眼睛接觸(chu)(粉末):提起眼瞼,用流動清水或生理鹽水沖洗(xi)。就醫。
吸(xi)(xi)入(ru)(粉(fen)末):迅速(su)脫離現(xian)場至(zhi)空氣新鮮(xian)處。保持呼(hu)(hu)(hu)吸(xi)(xi)道通暢。如呼(hu)(hu)(hu)吸(xi)(xi)困難,給輸(shu)氧。如呼(hu)(hu)(hu)吸(xi)(xi)停(ting)止,立即(ji)進行人工呼(hu)(hu)(hu)吸(xi)(xi)。就醫。
食入:飲足量溫水(shui),催吐。就醫(yi)。
呼吸系統防護:可能(neng)接觸其粉塵時(shi),必須佩戴自(zi)吸過濾式防塵口罩(zhao)。
眼(yan)睛(jing)防護(hu)(粉末):戴安全防護(hu)眼(yan)鏡。
身體防護:穿透氣型防毒(du)服。
手防護:戴防毒物滲(shen)透手套。
其(qi)他防護:工作現場禁止吸煙、進食和飲(yin)水。工作完(wan)畢(bi),淋浴更衣。注(zhu)意個人清潔(jie)衛生。
泄(xie)漏(lou)應急(ji)處(chu)理:隔離泄(xie)漏(lou)污染(ran)區(qu),限制(zhi)出入。切斷火源。建議(yi)應急(ji)處(chu)理人員戴防塵(chen)(chen)面(mian)(mian)具(全(quan)面(mian)(mian)罩),穿防毒(du)服。不要直接接觸(chu)泄(xie)漏(lou)物。小量泄(xie)漏(lou):避免揚塵(chen)(chen),用(yong)潔(jie)(jie)凈(jing)的鏟子收集于(yu)干燥、潔(jie)(jie)凈(jing)、有蓋的容器(qi)中。轉(zhuan)移(yi)回收。大量泄(xie)漏(lou):用(yong)塑料布、帆布覆蓋。使用(yong)無火花工具轉(zhuan)移(yi)回收。
有害燃燒產物:氧化鈦。
滅火方法:采用(yong)(yong)干粉、干砂滅火。嚴禁(jin)用(yong)(yong)水、泡沫、二氧化碳撲(pu)(pu)救。高熱或(huo)劇烈燃燒時(shi),用(yong)(yong)水撲(pu)(pu)救可能(neng)會引起爆炸。
操(cao)(cao)(cao)作(zuo)的(de)管(guan)理:密閉操(cao)(cao)(cao)作(zuo),局部排(pai)風(feng)。操(cao)(cao)(cao)作(zuo)人員必(bi)須經過(guo)(guo)專門培(pei)訓,嚴(yan)(yan)格遵守操(cao)(cao)(cao)作(zuo)規程。建議操(cao)(cao)(cao)作(zuo)人員佩戴自(zi)吸(xi)過(guo)(guo)濾式防(fang)(fang)塵(chen)口罩(zhao),戴安全(quan)防(fang)(fang)護(hu)眼(yan)鏡,穿透氣型防(fang)(fang)毒服,戴防(fang)(fang)毒物滲透手套(tao)。遠離(li)火種、熱源,工作(zuo)場所嚴(yan)(yan)禁吸(xi)煙。使用防(fang)(fang)爆(bao)型的(de)通風(feng)系統和(he)設備。避(bi)免產(chan)生粉(fen)塵(chen)。避(bi)免與(yu)氧化劑、酸類、鹵(lu)素接(jie)觸。在氬氣中操(cao)(cao)(cao)作(zuo)處置(zhi)。搬運時要(yao)輕裝輕卸,防(fang)(fang)止包(bao)裝及容器(qi)損壞。配(pei)備相應(ying)品種和(he)數量(liang)的(de)消(xiao)防(fang)(fang)器(qi)材及泄漏(lou)應(ying)急處理設備。倒空的(de)容器(qi)可能殘留(liu)有害(hai)物。
儲存(cun)的(de)管(guan)理:為安全起(qi)見,儲存(cun)時常以不少于25%的(de)水潤濕、鈍化。儲存(cun)于陰(yin)涼、通風的(de)庫房。遠離火(huo)種(zhong)、熱(re)源。庫溫不超(chao)(chao)過(guo)30℃,相對濕度不超(chao)(chao)過(guo)80%。保(bao)持容器密封,嚴禁(jin)與空氣接(jie)觸。應(ying)(ying)與氧(yang)化劑、酸類、鹵素等分開存(cun)放,切忌混儲。配備相應(ying)(ying)品種(zhong)和(he)數量的(de)消防器材。儲區應(ying)(ying)備有合(he)適的(de)材料收容泄漏物。
運輸(shu)的(de)管(guan)理(li):運輸(shu)時運輸(shu)車(che)輛應配備(bei)相應品(pin)種和數量的(de)消防器材(cai)及(ji)泄漏(lou)應急處理(li)設備(bei)。裝運該品(pin)的(de)車(che)輛排氣(qi)管(guan)須有(you)阻火裝置。運輸(shu)過(guo)程中要確保容器不泄漏(lou)、不倒塌、不墜落(luo)、不損(sun)壞(huai)。嚴(yan)禁(jin)與氧(yang)化劑、酸類、鹵素、食用化學(xue)品(pin)等混裝混運。運輸(shu)途中應防曝曬(shai)、雨淋,防高溫。中途停留時應遠離火種、熱源。車(che)輛運輸(shu)完(wan)畢應進行徹底清掃。鐵路運輸(shu)時要禁(jin)止溜放(fang)。
廢棄的(de)管理(li):恢復材料(liao)的(de)原(yuan)狀態,以便重新使(shi)用。
主要用途及(ji)接(jie)觸機會:鈦(tai)(tai)(tai)用于(yu)(yu)制(zhi)造(zao)特種鋼、合(he)金、鈦(tai)(tai)(tai)陶瓷及(ji)玻璃纖維。金屬(shu)鈦(tai)(tai)(tai)也用于(yu)(yu)飛(fei)機、導彈制(zhi)造(zao)及(ji)原子反應堆。還(huan)用于(yu)(yu)生產耐火材料、焊(han)條、建筑(zhu)材料和(he)塑料等。上(shang)述工業(ye)中可接(jie)觸金屬(shu)鈦(tai)(tai)(tai),二氧化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)粉塵(chen)(chen)和(he)煙塵(chen)(chen)。四氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)及(ji)其部分水解物(wu)(wu),還(huan)常夾雜氯及(ji)其氧化(hua)物(wu)(wu)。在機械處(chu)理(li)金屬(shu)鈦(tai)(tai)(tai)過程中也接(jie)觸鈦(tai)(tai)(tai)氧化(hua)物(wu)(wu)的(de)煙塵(chen)(chen)。
侵入途(tu)徑:吸(xi)入、食入。
人(ren)體危害:吸入后對(dui)上呼吸道有(you)刺激性(xing)(xing),引(yin)起(qi)咳嗽、胸部(bu)緊束感或疼(teng)痛。長期(qi)吸入TiO2粉塵的工(gong)人(ren),肺部(bu)無(wu)任(ren)何變(bian)(bian)化。在生產鈦(tai)金屬過程,接觸四氯化鈦(tai)及(ji)其水解(jie)產物對(dui)眼和上呼吸道粘膜(mo)(mo)有(you)刺激作(zuo)用(yong)。長期(qi)作(zuo)用(yong)可(ke)形成慢性(xing)(xing)支(zhi)氣(qi)管炎(yan)。TiO2曾用(yong)作(zuo)閃光(guang)灼(zhuo)傷的皮膚(fu)防護劑,未見產生接觸性(xing)(xing)皮炎(yan)、變(bian)(bian)態(tai)反應和經皮吸收。100℃氯氮(dan)化鈦(tai)的飛濺和吸入鈦(tai)酸及(ji)氯氮(dan)化鈦(tai)煙引(yin)起(qi)皮膚(fu)燒傷并致(zhi)疤痕形成和咽、聲帶(dai)、氣(qi)管粘膜(mo)(mo)充(chong)血(xue),由于形成瘢痕引(yin)起(qi)喉狹窄。眼短期(qi)接觸氯氮(dan)化鈦(tai)引(yin)起(qi)結(jie)膜(mo)(mo)炎(yan)和角膜(mo)(mo)炎(yan)。此外,四氯化鈦(tai)吸入可(ke)引(yin)起(qi)彌散(san)性(xing)(xing)支(zhi)氣(qi)管內(nei)息肉。
處理(li)原則:皮膚(fu)接觸四(si)氯(lv)化鈦后應盡快用(yong)軟(ruan)紙或布擦掉(diao),然后用(yong)水沖洗,防(fang)止四(si)氯(lv)化鈦遇水放出大(da)量熱及鹽酸(suan),加重及擴(kuo)大(da)灼(zhuo)傷(shang)范(fan)圍(wei)。吸(xi)(xi)入四(si)氯(lv)化鈦應立即霧(wu)化吸(xi)(xi)入5%碳酸(suan)氫鈉溶液,以(yi)中(zhong)和四(si)氯(lv)化鈦水解產生(sheng)的鹽酸(suan);吸(xi)(xi)氧、保持呼(hu)吸(xi)(xi)進通暢.安靜休息,減(jian)少氧的消耗;早期(qi)給予足量糖(tang)皮質(zhi)激素(su),并給抗生(sheng)素(su)預(yu)防(fang)繼發感染及抗支氣(qi)管痙攣藥物(wu)、祛(qu)痰藥對癥治(zhi)療。嚴(yan)密觀察,防(fang)治(zhi)肺水腫。
預(yu)防措施:接觸(chu)四氯(lv)化鈦及(ji)其(qi)水解產(chan)(chan)物的(de)工種,應(ying)注(zhu)意皮(pi)膚、粘膜和呼吸(xi)道的(de)防護(hu)(hu)(hu)。產(chan)(chan)生(sheng)鈦及(ji)其(qi)化合物粉(fen)塵的(de)工作(zuo)地點,亦須(xu)加(jia)(jia)強防塵措施。大量微(wei)小(xiao)鈦粉(fen)塵可著火(huo)爆炸(zha),因此鈦的(de)生(sheng)產(chan)(chan)、澆鑄(zhu)、加(jia)(jia)工應(ying)有(you)(you)良好(hao)通風防塵設施,及(ji)應(ying)有(you)(you)防火(huo)防爆設備(bei)。四氯(lv)化鈦生(sheng)產(chan)(chan)過程應(ying)盡(jin)量密閉,防止其(qi)煙氣逸出及(ji)“跑、冒、滴、漏”。加(jia)(jia)強個人(ren)防護(hu)(hu)(hu),四氯(lv)化鈦生(sheng)產(chan)(chan)設備(bei)開蓋(gai)、清洗、維修時應(ying)截防毒(du)面其(qi)、防護(hu)(hu)(hu)眼鏡。穿(chuan)防酸防護(hu)(hu)(hu)衣帽。定(ding)期(qi)對(dui)接觸(chu)四氯(lv)化鈦的(de)生(sheng)產(chan)(chan)工人(ren)進行休檢,有(you)(you)慢性呼吸(xi)道疾病患(huan)者不能從事接觸(chu)四氯(lv)化鈦的(de)工作(zuo)。
急性毒性
金屬鈦、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦和碳(tan)化(hua)(hua)鈦屬低毒類。大(da)鼠一次氣(qi)管內注入(ru)20-50mg二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦和兔注入(ru)400mg后肺部無特異(yi)反應。
亞急性和慢性毒性
大鼠氣管內(nei)注(zhu)入氫化(hua)(hua)鈦(tai)后6和(he)(he)12個(ge)月(yue),只見肺纖(xian)維化(hua)(hua)效(xiao)應(ying)。大鼠吸(xi)入二氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)塵每天(tian)4次,每周5d,歷(li)時13個(ge)月(yue),停止吸(xi)入后7個(ge)月(yue),肺無(wu)(wu)任(ren)何病(bing)理(li)反應(ying);但豚鼠反復吸(xi)入二氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)觀(guan)(guan)察(cha)到纖(xian)維化(hua)(hua)效(xiao)應(ying)和(he)(he)嗜酸性自細胞(bao)浸潤。氣管內(nei)注(zhu)入金屬鈦(tai)無(wu)(wu)肺纖(xian)維化(hua)(hua)發生。大鼠氣管內(nei)一(yi)次注(zhu)入氫化(hua)(hua)鈦(tai)、碳(tan)化(hua)(hua)鈦(tai)、硼化(hua)(hua)鈦(tai)和(he)(he)一(yi)氮化(hua)(hua)鈦(tai)后觀(guan)(guan)察(cha)到肺部輕(qing)度(du)纖(xian)維化(hua)(hua)。大鼠吸(xi)入氫化(hua)(hua)鈦(tai)16個(ge)月(yue)亦見輕(qing)度(du)纖(xian)維化(hua)(hua)。
代謝
人體一(yi)般飲食中(zhong)每日約(yue)攝入(ru)300μg鈦(tai)(tai)(tai),大部(bu)分(fen)從糞排(pai)出,其(qi)中(zhong)約(yue)3%吸收入(ru)血液。進入(ru)體內的鈦(tai)(tai)(tai)蓄積于(yu)脾、腎上腺、橫紋肌(ji)、肺、皮膚及肝臟等部(bu)位(wei)。吸收入(ru)體內的鈦(tai)(tai)(tai)主要(yao)由尿排(pai)出。正常(chang)人血漿(jiang)中(zhong)鈦(tai)(tai)(tai)濃(nong)度(du)約(yue)3μg/dL,尿鈦(tai)(tai)(tai)濃(nong)度(du)為(wei)10μg/L左(zuo)右(you)。
中毒機理
金屬(shu)鈦,氧化(hua)鈦,碳化(hua)鈦(titanium carbonide)等(deng)不(bu)溶性鈦毒(du)性低,口服吸(xi)收(shou)量少,不(bu)顯(xian)示毒(du)性反應。金屬(shu)鈦植入機體未(wei)(wei)見有病理反應。吸(xi)入鈦的(de)不(bu)溶性化(hua)合物,未(wei)(wei)見肺部有嚴重損害,其致(zhi)纖維化(hua)作(zuo)用甚微。用含鈦飲水(shui)長期(qi)飼養動物未(wei)(wei)見對生長發育有影響,也未(wei)(wei)見腫瘤發生。
致癌性
大鼠肌肉(rou)(rou)注(zhu)(zhu)射(she)溶于三辛素的(de)鈦(tai)金屬粉,引起纖維肉(rou)(rou)瘤(liu)和(he)淋巴肉(rou)(rou)瘤(liu)增(zeng)加(jia)。注(zhu)(zhu)射(she)有(you)機(ji)鈦(tai),注(zhu)(zhu)射(she)部位(wei)出現纖維肉(rou)(rou)瘤(liu),發生肝細(xi)胞瘤(liu)和(he)脾的(de)惡性(xing)淋巴瘤(liu)。鈦(tai)塊沒(mei)有(you)致癌性(xing),給病人安裝鈦(tai)制人造關(guan)節兩周(zhou)後,未出現腫瘤(liu)細(xi)胞。
燃爆危險
該品可燃,具刺激性。
為安全起見,儲存時以不少于25%的(de)水(shui)潤濕(shi)、鈍(dun)化(hua)。儲存于陰涼、通風(feng)的(de)庫房(fang)。遠離火種、熱源。庫溫(wen)不超過35℃,保持容(rong)器密封,嚴禁與(yu)空氣(qi)接觸。應與(yu)氧化(hua)劑、酸類、鹵素(su)等分(fen)開存放(fang),切(qie)忌(ji)混儲。配備相應品(pin)種和數量的(de)消防器材(cai)。儲區(qu)應備有合(he)適的(de)材(cai)料收容(rong)泄漏物。