鈦(tai)(Titanium)是(shi)一(yi)種金(jin)屬化學(xue)元素(su),化學(xue)符號Ti,原(yuan)子序(xu)數22,在化學(xue)元素(su)周期表中(zhong)(zhong)(zhong)位(wei)(wei)于第4周期、第IVB族。由(you)格雷戈爾于1791年發(fa)(fa)現。是(shi)一(yi)種銀白(bai)色(se)的(de)(de)(de)過渡金(jin)屬,其特征為(wei)重量(liang)輕、強(qiang)度(du)高(gao)、具金(jin)屬光澤,耐(nai)濕氯(lv)氣腐蝕。但(dan)鈦(tai)不能應(ying)用(yong)于干氯(lv)氣中(zhong)(zhong)(zhong),即使(shi)是(shi)溫(wen)度(du)0℃以下的(de)(de)(de)干氯(lv)氣,也會發(fa)(fa)生(sheng)劇烈的(de)(de)(de)化學(xue)反應(ying),生(sheng)成四氯(lv)化鈦(tai),再分(fen)解生(sheng)成二氯(lv)化鈦(tai),甚至燃燒。只有(you)當氯(lv)氣中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)含水(shui)(shui)量(liang)高(gao)于0.5%的(de)(de)(de)時候,鈦(tai)在其中(zhong)(zhong)(zhong)才能保持可(ke)靠的(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)。α型鈦(tai)為(wei)六(liu)方晶系、β型鈦(tai)為(wei)立(li)方晶系。轉變溫(wen)度(du)為(wei)882.5℃。熔點(1660±10)℃,沸點3287℃,密度(du)為(wei)4.506g/cm3。溶于稀酸,不溶于冷水(shui)(shui)和熱水(shui)(shui)。耐(nai)海水(shui)(shui)腐蝕性(xing)很強(qiang)。已知(zhi)的(de)(de)(de)鈦(tai)的(de)(de)(de)同位(wei)(wei)素(su)有(you)13種,包括(kuo)鈦(tai)-41至鈦(tai)-53。其中(zhong)(zhong)(zhong)鈦(tai)的(de)(de)(de)穩(wen)定同位(wei)(wei)素(su)有(you)鈦(tai)-46,鈦(tai)-47,鈦(tai)-48,鈦(tai)-49,鈦(tai)-50共五種,其余(yu)的(de)(de)(de)同位(wei)(wei)素(su)均有(you)放射性(xing)。
鈦(tai)(tai)被(bei)認為是一種稀(xi)有金屬,這(zhe)是由于(yu)(yu)在自然界(jie)中(zhong)其存在分(fen)散(san)并難以提取。但其相(xiang)對豐富(fu),在所有元素中(zhong)居第十位。鈦(tai)(tai)的(de)(de)礦石(shi)(shi)(shi)主(zhu)要(yao)有鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦及(ji)金紅石(shi)(shi)(shi),廣布于(yu)(yu)地殼及(ji)巖(yan)石(shi)(shi)(shi)圈之中(zhong)。鈦(tai)(tai)亦同時存在于(yu)(yu)幾乎所有生(sheng)物(wu)、巖(yan)石(shi)(shi)(shi)、水體(ti)及(ji)土壤中(zhong)。從主(zhu)要(yao)礦石(shi)(shi)(shi)中(zhong)萃取出鈦(tai)(tai)需要(yao)用到克羅爾法或(huo)亨(heng)特法。鈦(tai)(tai)最常見的(de)(de)化(hua)(hua)合(he)物(wu)是二氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai),可用于(yu)(yu)制(zhi)造白色顏料。其他化(hua)(hua)合(he)物(wu)還(huan)包括四氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl4)(作催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑和用于(yu)(yu)制(zhi)造煙幕作空中(zhong)掩護)及(ji)三(san)氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl3)(用于(yu)(yu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)聚(ju)丙(bing)烯的(de)(de)生(sheng)產)。
1、格(ge)雷戈爾(er)(er)(er)(Reverend William Gregor,1762—1817):1791年,鈦(tai)以含鈦(tai)礦物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)形式在(zai)英格(ge)蘭的(de)(de)(de)(de)康沃(wo)爾(er)(er)(er)郡(jun)被(bei)發(fa)現(xian)(xian),發(fa)現(xian)(xian)者是英格(ge)蘭業余礦物(wu)(wu)(wu)學家(jia)(jia)格(ge)雷戈爾(er)(er)(er)(Reverend William Gregor),當(dang)時正(zheng)業為負責康沃(wo)爾(er)(er)(er)郡(jun)的(de)(de)(de)(de)克(ke)里(li)特(Creed)教區的(de)(de)(de)(de)牧師(shi)。他(ta)在(zai)鄰近的(de)(de)(de)(de)馬納坎(Manaccan)教區中小溪旁(pang)找到(dao)(dao)了一些黑(hei)沙(sha),后來他(ta)發(fa)現(xian)(xian)了那些沙(sha)會(hui)(hui)被(bei)磁(ci)鐵(tie)吸引,他(ta)意識到(dao)(dao)這(zhe)種(zhong)礦物(wu)(wu)(wu)(鈦(tai)鐵(tie)礦)包(bao)含著一種(zhong)新的(de)(de)(de)(de)元素。經(jing)過分(fen)析,發(fa)現(xian)(xian)沙(sha)里(li)面(mian)有兩種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu):氧化(hua)(hua)鐵(tie)(沙(sha)受磁(ci)鐵(tie)吸引的(de)(de)(de)(de)原因(yin))及一種(zhong)他(ta)無法辨(bian)識的(de)(de)(de)(de)白色金(jin)(jin)屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)。意識到(dao)(dao)這(zhe)種(zhong)未被(bei)辨(bian)識的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)含有一種(zhong)未被(bei)發(fa)現(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu),格(ge)雷戈爾(er)(er)(er)對康沃(wo)爾(er)(er)(er)郡(jun)皇家(jia)(jia)地(di)質學會(hui)(hui)及德國的(de)(de)(de)(de)《化(hua)(hua)學年刊》發(fa)表了這(zhe)次的(de)(de)(de)(de)發(fa)現(xian)(xian)。大約就在(zai)同(tong)時,米勒·馮·賴興斯泰因(yin)(Franz-Joseph Müller von Reichenstein)也制造出類似(si)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)質,但卻無法辨(bian)識它。
2、克拉普羅(luo)特(te)(te)(Martin Heinrich Klaproth,1743—1817):1795年(nian)德國化(hua)學(xue)家克拉普羅(luo)特(te)(te)在分析匈牙利產(chan)的(de)(de)紅色金紅石時也發現了這種氧化(hua)物。他主張采取為(wei)鈾(1789年(nian)由(you)克拉普羅(luo)特(te)(te)發現的(de)(de))命名的(de)(de)方法,引用(yong)希臘(la)神話中泰坦神族(zu)“Titanic”的(de)(de)名字給這種新(xin)元素起(qi)名叫“Titanium”。中文(wen)按其譯音定名為(wei)鈦(tai)。當他聽聞到格雷戈爾較早(zao)前的(de)(de)發現之后,克拉普羅(luo)特(te)(te)取得了一(yi)些馬納坎礦(kuang)物的(de)(de)樣本(ben),并證實它含鈦(tai)。
3、亨特(te)(Matthew A.Hunter):格雷戈爾和克拉普羅特(te)當時所發現的鈦(tai)是粉末(mo)狀的二(er)氧(yang)(yang)化(hua)鈦(tai),而(er)不是金屬(shu)鈦(tai)。因為鈦(tai)的氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)極其穩(wen)定,而(er)且(qie)金屬(shu)鈦(tai)能與氧(yang)(yang)、氮、氫、碳等直接(jie)激烈地化(hua)合,所以單質鈦(tai)很難制(zhi)取。直到1910年才被美國(guo)化(hua)學家亨特(te)第(di)一次用鈉還原TiCl4制(zhi)得(de)純(chun)度達99.9%的金屬(shu)鈦(tai)。
1940年(nian)盧森堡科學(xue)家(jia)W.J.Kroll用(yong)鎂還(huan)(huan)原(yuan)TiCl4制得(de)了(le)(le)純鈦(tai)。從(cong)此(ci),鎂還(huan)(huan)原(yuan)法(fa)(fa)(fa)(又稱為(wei)克勞爾法(fa)(fa)(fa))和鈉(na)還(huan)(huan)原(yuan)法(fa)(fa)(fa)(又稱為(wei)亨特法(fa)(fa)(fa))成為(wei)生產海(hai)綿鈦(tai)的(de)工業(ye)方法(fa)(fa)(fa)。美國(guo)在1948年(nian)用(yong)鎂還(huan)(huan)原(yuan)法(fa)(fa)(fa)制出(chu)2噸(dun)海(hai)綿鈦(tai),從(cong)此(ci)開始了(le)(le)鈦(tai)的(de)工業(ye)化生產。
1947年(nian),人們才開(kai)始(shi)在工廠(chang)里冶(ye)煉鈦(tai)。當年(nian),產量(liang)(liang)只(zhi)有2噸(dun)。1955年(nian)產量(liang)(liang)激增到2萬噸(dun)。1972年(nian),年(nian)產量(liang)(liang)達到了20萬噸(dun)。鈦(tai)的(de)屈服(fu)強度比(bi)鋼(gang)鐵(tie)要高,而它(ta)的(de)重(zhong)量(liang)(liang)幾(ji)乎只(zhi)有同(tong)體積(ji)的(de)鋼(gang)鐵(tie)的(de)一半,鈦(tai)雖然稍稍比(bi)鋁重(zhong)一點,它(ta)的(de)屈服(fu)強度卻比(bi)鋁大(da)2倍。鈦(tai)的(de)比(bi)強度高于(yu)鋁和鋼(gang),比(bi)模(mo)量(liang)(liang)與鋁、鋼(gang)十(shi)分接(jie)近。在宇宙(zhou)火箭和導(dao)彈中(zhong),就大(da)量(liang)(liang)用(yong)鈦(tai)代替鋼(gang)鐵(tie)。由于(yu)鈦(tai)非常結實,能承受很高的(de)壓力,所以(yi)人們開(kai)始(shi)用(yong)鈦(tai)來制造(zao)潛艇(ting)(ting)——鈦(tai)潛艇(ting)(ting)。這種潛艇(ting)(ting)可以(yi)在深達4500米(mi)的(de)深海中(zhong)航行。
據(ju)統計,世(shi)界上每年用(yong)于宇(yu)(yu)宙航行的(de)(de)(de)鈦(tai),已達一(yi)千噸以上。極細的(de)(de)(de)鈦(tai)粉(fen),還是火箭的(de)(de)(de)好燃料,所以鈦(tai)被譽為宇(yu)(yu)宙金屬,空間金屬。
中(zhong)(zhong)國(guo)鈦(tai)(tai)工(gong)(gong)業(ye)起步于20世(shi)紀50年(nian)代。1954年(nian),北京有色金屬研究總院開始進行海綿(mian)鈦(tai)(tai)制(zhi)備(bei)工(gong)(gong)藝研究,1956年(nian)中(zhong)(zhong)國(guo)把(ba)鈦(tai)(tai)當(dang)作戰略金屬列入了12年(nian)發展規劃,1958年(nian)在(zai)撫(fu)順鋁廠(chang)(chang)實現了海綿(mian)鈦(tai)(tai)工(gong)(gong)業(ye)試驗,成立了中(zhong)(zhong)國(guo)第一個(ge)海綿(mian)鈦(tai)(tai)生產(chan)車間,同時在(zai)沈陽有色金屬加工(gong)(gong)廠(chang)(chang)成立了中(zhong)(zhong)國(guo)第一個(ge)鈦(tai)(tai)板帶加工(gong)(gong)材生產(chan)試驗車間。寶(bao)雞(ji)鈦(tai)(tai)材加工(gong)(gong)裝備(bei)、技術(shu)水平及生產(chan)能力均居全(quan)國(guo)第一,生產(chan)能力占(zhan)全(quan)中(zhong)(zhong)國(guo)的60%左右,市(shi)(shi)場份(fen)額(e)占(zhan)中(zhong)(zhong)國(guo)國(guo)內鈦(tai)(tai)加工(gong)(gong)材市(shi)(shi)場85%,占(zhan)世(shi)界(jie)產(chan)量的22%,承擔著(zhu)中(zhong)(zhong)國(guo)90%以上(shang)高(gao)端鈦(tai)(tai)材產(chan)品的生產(chan)任務,號稱中(zhong)(zhong)國(guo)鈦(tai)(tai)谷。
20世紀(ji)60-70年(nian)代,在中國(guo)的(de)(de)統一規劃下(xia),先后(hou)建設了(le)以遵義鈦(tai)(tai)廠為(wei)代表(biao)的(de)(de)10余家海(hai)綿鈦(tai)(tai)生產單(dan)(dan)位;在1967年(nian)在洛陽(yang)銅加工(gong)(gong)廠成(cheng)立(li)了(le)中國(guo)第(di)一個鈦(tai)(tai)管棒(bang)加工(gong)(gong)材(cai)生產試(shi)驗車間和(he)第(di)二條鈦(tai)(tai)板(ban)帶材(cai)生產試(shi)驗車間,并為(wei)主承(cheng)(cheng)擔(dan)了(le)當時國(guo)內第(di)一艘核潛艇、第(di)一艘導彈驅逐艦及(ji)航空用鈦(tai)(tai)材(cai)的(de)(de)試(shi)制(zhi)(zhi)開發(fa)任務,直(zhi)到1972年(nian)寶雞(ji)(ji)(ji)有(you)(you)(you)(you)色(se)金(jin)屬(shu)加工(gong)(gong)廠建成(cheng)投產后(hou),洛陽(yang)銅加工(gong)(gong)將工(gong)(gong)藝(yi)資料移交北(bei)京有(you)(you)(you)(you)色(se)研(yan)(yan)究總院,按照(zhao)冶金(jin)部(bu)的(de)(de)專業(ye)劃分,不再(zai)承(cheng)(cheng)擔(dan)鈦(tai)(tai)材(cai)料的(de)(de)開發(fa)試(shi)制(zhi)(zhi)工(gong)(gong)作;以北(bei)京有(you)(you)(you)(you)色(se)研(yan)(yan)究總院、沈陽(yang)鋁鎂(mei)院、撫順鋁廠、沈陽(yang)有(you)(you)(you)(you)色(se)金(jin)屬(shu)加工(gong)(gong)廠、東北(bei)輕合(he)金(jin)加工(gong)(gong)廠、洛陽(yang)銅加工(gong)(gong)廠等單(dan)(dan)位為(wei)主,援(yuan)建了(le)寶雞(ji)(ji)(ji)有(you)(you)(you)(you)色(se)金(jin)屬(shu)加工(gong)(gong)廠和(he)寶雞(ji)(ji)(ji)貴金(jin)屬(shu)所,從(cong)此按照(zhao)行業(ye)劃分,以寶雞(ji)(ji)(ji)有(you)(you)(you)(you)色(se)金(jin)屬(shu)加工(gong)(gong)廠和(he)寶雞(ji)(ji)(ji)貴金(jin)屬(shu)所為(wei)主,承(cheng)(cheng)擔(dan)了(le)國(guo)內大部(bu)分鈦(tai)(tai)加工(gong)(gong)材(cai)料的(de)(de)生產開發(fa)試(shi)制(zhi)(zhi)工(gong)(gong)作。同時中國(guo)也成(cheng)為(wei)繼美(mei)國(guo)、前蘇聯(lian)和(he)日(ri)本之后(hou)的(de)(de)第(di)四個具有(you)(you)(you)(you)完整(zheng)鈦(tai)(tai)工(gong)(gong)業(ye)體(ti)系(xi)的(de)(de)國(guo)家。
1980年前后,中(zhong)國(guo)海綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)產量達到2800噸,然而由于(yu)當(dang)時(shi)(shi)大多(duo)數人對鈦(tai)(tai)(tai)金屬認(ren)識不(bu)足,鈦(tai)(tai)(tai)材的高價(jia)格也限制了(le)鈦(tai)(tai)(tai)的應(ying)(ying)用(yong),鈦(tai)(tai)(tai)加(jia)工(gong)(gong)材的產量僅200噸左(zuo)右,中(zhong)國(guo)鈦(tai)(tai)(tai)工(gong)(gong)業陷(xian)入困境。在這(zhe)種情(qing)況下,由當(dang)時(shi)(shi)國(guo)務院副總(zong)理方毅同志倡導(dao),朱镕基和(he)袁寶(bao)華(hua)同志支持,于(yu)1982年7月成(cheng)立(li)了(le)跨部委的全國(guo)鈦(tai)(tai)(tai)應(ying)(ying)用(yong)推廣領導(dao)小(xiao)組,專門協調鈦(tai)(tai)(tai)工(gong)(gong)業的發(fa)展事宜,促(cu)成(cheng)了(le)20世紀80年代至(zhi)90年代初期中(zhong)國(guo)海綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)和(he)鈦(tai)(tai)(tai)加(jia)工(gong)(gong)材產銷(xiao)兩旺、鈦(tai)(tai)(tai)工(gong)(gong)業快(kuai)速平(ping)穩發(fa)展的良(liang)好(hao)局面(mian)。
2011年(nian)(nian)(nian)是(shi)中(zhong)國(guo)(guo)“十二五”規劃(hua)的(de)第一(yi)年(nian)(nian)(nian),在這一(yi)年(nian)(nian)(nian)里,中(zhong)國(guo)(guo)海(hai)(hai)綿(mian)鈦(tai)和鈦(tai)加工材(cai)的(de)產(chan)量繼(ji)續慣(guan)性增(zeng)長(chang)。根據中(zhong)國(guo)(guo)有色金屬工業(ye)協會鈦(tai)鋯鉿分(fen)會統計,國(guo)(guo)內14家海(hai)(hai)綿(mian)鈦(tai)生(sheng)產(chan)企業(ye)2011年(nian)(nian)(nian)總產(chan)量為64952t,同比增(zeng)加了12.4%。根據30家企業(ye)的(de)統計,2011年(nian)(nian)(nian)中(zhong)國(guo)(guo)共生(sheng)產(chan)鈦(tai)加工材(cai)50962t,同比增(zeng)長(chang)33.0%。
2014年9月,中(zhong)國(guo)(guo)第(di)一(yi)爐(lu)“電(dian)子(zi)級(ji)低氧(yang)超(chao)(chao)高(gao)純鈦(tai)(tai)(tai)”已在(zai)浙江省余姚市成功研(yan)發投產,一(yi)舉打破了(le)中(zhong)國(guo)(guo)國(guo)(guo)外的(de)壟(long)斷。低氧(yang)超(chao)(chao)高(gao)純鈦(tai)(tai)(tai)主要應(ying)用(yong)在(zai)半導(dao)體用(yong)濺射(she)靶材(cai)、航空(kong)航天、海(hai)洋石油等核心(xin)工業(ye)領(ling)域(yu),戰(zhan)略(lve)意義重大(da)。作(zuo)為(wei)高(gao)端(duan)戰(zhan)略(lve)性金(jin)屬材(cai)料,美日政府嚴格限制對(dui)中(zhong)國(guo)(guo)的(de)出口。中(zhong)國(guo)(guo)在(zai)超(chao)(chao)高(gao)純鈦(tai)(tai)(tai)領(ling)域(yu)經常要看(kan)美日的(de)“臉色(se)”。寧波創潤(run)新(xin)材(cai)料有限公司"年產250噸(dun)電(dian)子(zi)級(ji)低氧(yang)超(chao)(chao)高(gao)純鈦(tai)(tai)(tai)項目"的(de)投產,填補了(le)中(zhong)國(guo)(guo)高(gao)端(duan)鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)的(de)技(ji)術空(kong)白,意味(wei)著中(zhong)國(guo)(guo)已具備低氧(yang)超(chao)(chao)高(gao)純鈦(tai)(tai)(tai)的(de)自(zi)主生產能(neng)力,實現了(le)這(zhe)一(yi)戰(zhan)略(lve)金(jin)屬的(de)獨(du)立自(zi)給,徹(che)底擺脫了(le)對(dui)國(guo)(guo)外的(de)依賴(lai)。壟(long)斷打破后,直接受益的(de)就是航空(kong)航天領(ling)域(yu)。
衡量(liang)一個國(guo)家(jia)鈦(tai)工業規(gui)模(mo)有兩個重(zhong)要(yao)指(zhi)標(biao):海(hai)綿(mian)鈦(tai)產(chan)量(liang)和(he)鈦(tai)材產(chan)量(liang),其中海(hai)綿(mian)鈦(tai)產(chan)量(liang)反(fan)映(ying)原料生產(chan)能力,鈦(tai)材產(chan)量(liang)反(fan)映(ying)的是深加工能力。鈦(tai)工業已形成中國(guo)、美國(guo)、獨(du)聯體、日(ri)本和(he)歐洲五大生產(chan)和(he)消費主體。
綜上所述,中國鈦工業大致經歷了(le)三(san)個發(fa)展(zhan)期(qi)(qi):即20世紀50年(nian)代的開(kai)創期(qi)(qi),60-70年(nian)代的建設期(qi)(qi)和80-90年(nian)代的初(chu)步發(fa)展(zhan)期(qi)(qi)。在新世紀,得益于國民經濟的持續、快速發(fa)展(zhan),中國鈦工業也進入了(le)一個快速成長期(qi)(qi)。
鈦(tai)的(de)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)序(xu)數(shu)為(wei)22,核外電(dian)子(zi)(zi)(zi)數(shu)共有(you)22個,其電(dian)子(zi)(zi)(zi)構(gou)型為(wei)1s22s22p?3s23p?3d24s2([Ar]3d24s2)。鈦(tai)單質有(you)兩種同素異(yi)構(gou)體(ti)(ti):α-Ti和β-Ti。α-Ti是六(liu)方(fang)晶(jing)系,原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)堆(dui)積方(fang)式(shi)為(wei)六(liu)方(fang)密堆(dui)積,原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)空(kong)間利(li)用率為(wei)74%。β-Ti為(wei)立(li)方(fang)晶(jing)格,原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)堆(dui)積方(fang)式(shi)為(wei)體(ti)(ti)心立(li)方(fang)密堆(dui)積,原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)空(kong)間利(li)用率為(wei)68%。另(ling)外,當鈦(tai)晶(jing)體(ti)(ti)中出(chu)現(xian)少量(liang)的(de)缺陷(xian)時會影響晶(jing)體(ti)(ti)的(de)性質,如(ru)機(ji)械(xie)強度、導電(dian)性等(deng)。
鈦具(ju)有金屬(shu)光澤,有延展(zhan)性(xing)。聲音在其中的傳(chuan)播速率為5090m/s。鈦的主要特(te)點是密度小、機械(xie)強(qiang)度大(da)、容易加工(gong)。
新型鈦(tai)合金耐熱性能好,可在600℃或更高(gao)的溫度(du)下(xia)長期使用。
鈦合(he)金(jin)(jin)的耐低溫性能好(hao),鈦合(he)金(jin)(jin)TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的低溫鈦合(he)金(jin)(jin),其強度隨溫度的降低而提高,但塑性變(bian)化卻不大。在(zai)-196-253℃低溫下保持較好(hao)的延性及(ji)韌性,避免了金(jin)(jin)屬冷脆性,是低溫容器(qi),貯箱(xiang)等設備的理想材料。
金屬(shu)鈦的抗阻尼性(xing)能(neng)強,受到機械振動(dong)(dong)(dong)、電振動(dong)(dong)(dong)后(hou),與鋼、銅金屬(shu)相(xiang)比,其自身振動(dong)(dong)(dong)衰減時間最(zui)長。利(li)用鈦的這一性(xing)能(neng)可作音叉、醫學上的超聲粉(fen)碎(sui)機振動(dong)(dong)(dong)元件和(he)高級音響揚聲器的振動(dong)(dong)(dong)薄膜(mo)等(deng)。
鈦(tai)是鋼與合(he)金中重要的(de)(de)合(he)金元素,但(dan)比強度(du)位于(yu)金屬之首。熔點(dian)1668℃,熔化潛熱(re)3.7-5.0千卡(ka)(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)子(zi),沸點(dian)3260±20℃,汽化潛熱(re)102.5-112.5千卡(ka)(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)子(zi),臨(lin)(lin)(lin)界(jie)溫度(du)4350℃,臨(lin)(lin)(lin)界(jie)壓(ya)力1130大氣壓(ya)。鈦(tai)的(de)(de)導(dao)熱(re)性和導(dao)電(dian)性能較差,近似(si)或(huo)略低于(yu)不銹鋼,鈦(tai)具(ju)有超(chao)導(dao)性,純鈦(tai)的(de)(de)超(chao)導(dao)臨(lin)(lin)(lin)界(jie)溫度(du)為0.38-0.4K。在25℃時,鈦(tai)的(de)(de)熱(re)容為0.126卡(ka)(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)子(zi)·度(du),熱(re)焓1149卡(ka)(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)子(zi),熵為7.33卡(ka)(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)子(zi)·度(du)。
鈦(tai)(tai)具(ju)有(you)可塑性(xing),高純鈦(tai)(tai)的(de)延(yan)伸(shen)率可達(da)(da)50-60%,斷面(mian)收(shou)縮率可達(da)(da)70-80%,但收(shou)縮強度低(即收(shou)縮時產生的(de)力(li)度)。鈦(tai)(tai)中(zhong)雜質(zhi)的(de)存在,對其(qi)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)能影(ying)響極大,特別(bie)是間(jian)隙雜質(zhi)(氧(yang)、氮、碳)可大大提(ti)高鈦(tai)(tai)的(de)強度,顯著降低其(qi)塑性(xing)。鈦(tai)(tai)作為結構材料所具(ju)有(you)的(de)良好(hao)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)能,就是通過嚴格控制其(qi)中(zhong)適當(dang)的(de)雜質(zhi)含量和(he)添加合金元素而達(da)(da)到的(de)。
純鈦是(shi)無磁(ci)性金屬,在(zai)很(hen)大的磁(ci)場中也難以被磁(ci)化,無毒且(qie)與人體組(zu)織及血(xue)液有好(hao)的相溶性,所(suo)以被醫療界采用(yong)。鈦合(he)金是(shi)順(shun)磁(ci)性物(wu)質,導磁(ci)率為1.00004。
鈦的抗拉(la)強(qiang)度(du)(du)與其屈服(fu)(fu)強(qiang)度(du)(du)接近說明了其屈強(qiang)比(bi)(抗拉(la)強(qiang)度(du)(du)/屈服(fu)(fu)強(qiang)度(du)(du))高,表示了金屬鈦材料在成形時塑(su)性(xing)(xing)變形差(cha)。由(you)于(yu)鈦的屈服(fu)(fu)極限與彈(dan)性(xing)(xing)模量的比(bi)值大,使鈦成型時的回彈(dan)能力大。
金屬鈦(tai)(tai)的(de)導熱(re)系數(shu)雖然(ran)比碳鋼和銅低,但由于鈦(tai)(tai)優異的(de)耐腐蝕性能(neng),所(suo)以(yi)壁厚可以(yi)大大減(jian)薄(bo),而且表面(mian)與(yu)蒸汽的(de)換熱(re)方(fang)式(shi)為(wei)滴(di)狀冷凝,減(jian)少了熱(re)阻(zu),鈦(tai)(tai)表面(mian)不結垢(gou)也可減(jian)少熱(re)阻(zu),使鈦(tai)(tai)的(de)換熱(re)性能(neng)顯著提高(gao)。
鈦的(de)彈性模量在常(chang)溫時(shi)為106.4GPa,為鋼的(de)57%。
下面是鈦的電離能(neng)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°
鈦是一種化學性質(zhi)非(fei)常活潑的(de)金屬,但(dan)熔(rong)點高達1668℃。鈦在較高的(de)溫(wen)度下,還可與許(xu)多元素和化合物發生反(fan)應。按其與鈦發生不同(tong)反(fan)應可分為(wei)以下四(si)類(lei):
第一類:鹵素和氧(yang)族元素與鈦生(sheng)成共價鍵與離子鍵化合物;
第二類:過(guo)渡元素(su)、氫、鈹、硼族(zu)、碳族(zu)和氮族(zu)元素(su)與鈦生成金屬間化(hua)物和有(you)限(xian)固溶體;
第三類:鋯、鉿(jia)、釩族(zu)、鉻(ge)族(zu)、鈧元素與鈦生成無限固溶體(ti);
第四(si)類:惰性氣體(ti)、堿金屬、堿土(tu)金屬、稀土(tu)元素(su)(除鈧外),錒、釷(tu)等不與鈦發生反(fan)應或基本上不發生反(fan)應。與化(hua)合物(wu)HF和(he)氟化(hua)物(wu)氟化(hua)氫氣體(ti)在加熱時與鈦發生反(fan)應生成(cheng)TiF4,反(fan)應式(shi)為
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡
鈦(tai)有良(liang)好(hao)的抗腐蝕(shi)性能(neng),不(bu)受大氣和海水(shui)的影響。在常溫下(xia)(xia),不(bu)會(hui)被7%以下(xia)(xia)鹽(yan)酸、5%以下(xia)(xia)硫(liu)酸、硝酸、王水(shui)或稀堿溶液(ye)所腐蝕(shi);只有氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸、濃(nong)(nong)鹽(yan)酸、濃(nong)(nong)硫(liu)酸等才可對(dui)它(ta)作用(yong)。不(bu)含水(shui)的氟(fu)(fu)化氫(qing)(qing)液(ye)體只可在鈦(tai)表面上生(sheng)成一層致(zhi)密的四氟(fu)(fu)化鈦(tai)膜,可防止HF浸(jin)入鈦(tai)的內部。氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸是鈦(tai)的最(zui)強溶劑。即使是濃(nong)(nong)度為1%的氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸,也能(neng)與(yu)鈦(tai)發(fa)生(sheng)激烈反應:
2Ti+6HF=2TiF3+3H2
無水的氟(fu)化(hua)物(wu)及其水溶液(ye)在低溫下(xia)不與(yu)鈦發生(sheng)反應,僅在高溫下(xia)熔融的氟(fu)化(hua)物(wu)與(yu)鈦發生(sheng)顯著反應。HCl和氯化(hua)物(wu)氯化(hua)氫氣體能(neng)腐蝕金屬鈦,干(gan)燥的氯化(hua)氫在>300℃時(shi)與(yu)鈦反應生(sheng)成TiCl4:
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡
濃度<5%的(de)鹽酸(suan)在室溫下(xia)不與鈦(tai)反應(ying),20%的(de)鹽酸(suan)在常溫下(xia)與鈦(tai)發生(sheng)反應(ying)生(sheng)成紫色的(de)TiCl3:
2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2
當溫度長高時,即使(shi)稀(xi)鹽(yan)酸(suan)也(ye)會腐(fu)蝕鈦(tai)(tai)。各(ge)種(zhong)無(wu)水的氯(lv)(lv)化物(wu),如鎂(mei)、錳、鐵、鎳、銅(tong)、鋅、汞、錫、鈣、鈉、鋇和NH4+離(li)子及其(qi)水溶液(ye),都(dou)不(bu)與鈦(tai)(tai)發生(sheng)反應(ying),鈦(tai)(tai)在這些氯(lv)(lv)化物(wu)中具(ju)有很好(hao)的穩定性。硫(liu)(liu)(liu)(liu)酸(suan)和硫(liu)(liu)(liu)(liu)化氫鈦(tai)(tai)與5%的硫(liu)(liu)(liu)(liu)酸(suan)有明顯的反應(ying),在常溫下,約40%的硫(liu)(liu)(liu)(liu)酸(suan)對鈦(tai)(tai)的腐(fu)蝕速度最快,當濃(nong)度大于40%,達(da)到60%時腐(fu)蝕速度反而變慢,80%又達(da)到最快。加熱的稀(xi)酸(suan)或50%的濃(nong)硫(liu)(liu)(liu)(liu)酸(suan)可與鈦(tai)(tai)反應(ying)生(sheng)成硫(liu)(liu)(liu)(liu)酸(suan)鈦(tai)(tai):
Ti+H2SO4=TiSO4+H2
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2
加熱的濃硫酸可被(bei)鈦(tai)還原,生成(cheng)SO2:
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡
常溫(wen)下鈦與(yu)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)氫反應(ying),在其表(biao)面生成一(yi)層保(bao)護膜,可(ke)阻止(zhi)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)氫與(yu)鈦的進一(yi)步反應(ying)。但(dan)在高溫(wen)下,硫(liu)(liu)化(hua)(hua)氫與(yu)鈦反應(ying)析出氫:
Ti+H2S=TiS+H2+70千卡
粉末鈦(tai)(tai)在(zai)600℃開始與硫化(hua)氫反(fan)應(ying)(ying)生成(cheng)鈦(tai)(tai)的(de)(de)硫化(hua)物,在(zai)900℃時反(fan)應(ying)(ying)產物主要(yao)為TiS,1200℃時為Ti2S3。硝酸和王水致(zhi)密的(de)(de)表面光滑的(de)(de)鈦(tai)(tai)對硝酸具(ju)有很好的(de)(de)穩(wen)定性(xing),這是由(you)于硝酸能快速在(zai)鈦(tai)(tai)表面生成(cheng)一層(ceng)牢固的(de)(de)氧化(hua)膜,但是表面粗糙,特別是海綿鈦(tai)(tai)或(huo)粉末鈦(tai)(tai),可(ke)與次、熱稀硝酸發生反(fan)應(ying)(ying):
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO
高于70℃的濃硝酸(suan)也可與鈦發生(sheng)反(fan)應:
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O
常溫下,鈦不與王水反(fan)應。溫度高(gao)時,鈦可與王水反(fan)應生(sheng)成(cheng)TiCl2。
綜上所述,鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性質(zhi)與(yu)(yu)(yu)溫(wen)度(du)及(ji)(ji)其存在(zai)形(xing)態、純度(du)有著極其密切的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系。致(zhi)密的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)鈦(tai)(tai)在(zai)自然界中是相當穩定的(de)(de)(de)(de)(de)(de),但是,粉末鈦(tai)(tai)在(zai)空氣中可(ke)引起自燃。鈦(tai)(tai)中雜(za)(za)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai),顯著的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理、化(hua)(hua)學性能(neng)(neng)(neng)、機械性能(neng)(neng)(neng)和耐腐蝕性能(neng)(neng)(neng)。特別(bie)(bie)是一(yi)些間隙雜(za)(za)質(zhi),它們可(ke)以使鈦(tai)(tai)晶格(ge)發生(sheng)畸變,而(er)影響(xiang)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)各種性能(neng)(neng)(neng)。常溫(wen)下(xia)(xia)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學活性很小,能(neng)(neng)(neng)與(yu)(yu)(yu)氫氟(fu)酸(suan)(suan)等少(shao)數幾(ji)種物質(zhi)發生(sheng)反(fan)應(ying),但溫(wen)度(du)增加(jia)(jia)時鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活性迅(xun)速增加(jia)(jia),特別(bie)(bie)是在(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)(xia)鈦(tai)(tai)可(ke)與(yu)(yu)(yu)許(xu)(xu)多(duo)物質(zhi)發生(sheng)劇烈反(fan)應(ying)。鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冶煉過程一(yi)般都在(zai)800℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)下(xia)(xia)進行,因此必須在(zai)真空中或在(zai)惰性氣氛保護下(xia)(xia)操作。金屬(shu)鈦(tai)(tai)在(zai)高(gao)溫(wen)環境中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)還(huan)原能(neng)(neng)(neng)力強,能(neng)(neng)(neng)與(yu)(yu)(yu)氧(yang)、碳、氮以及(ji)(ji)其他許(xu)(xu)多(duo)元素(su)化(hua)(hua)合(he),還(huan)能(neng)(neng)(neng)從(cong)部分金屬(shu)氧(yang)化(hua)(hua)物(比如氧(yang)化(hua)(hua)鋁)中奪取氧(yang)。常溫(wen)下(xia)(xia)鈦(tai)(tai)與(yu)(yu)(yu)氧(yang)氣化(hua)(hua)合(he)生(sheng)成(cheng)一(yi)層(ceng)極薄致(zhi)密的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo),這層(ceng)氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)常溫(wen)下(xia)(xia)不(bu)與(yu)(yu)(yu)硝(xiao)酸(suan)(suan),稀(xi)硫(liu)酸(suan)(suan),稀(xi)鹽(yan)酸(suan)(suan)反(fan)應(ying),以及(ji)(ji)酸(suan)(suan)中之王——王水(shui)。它與(yu)(yu)(yu)氫氟(fu)酸(suan)(suan)、濃(nong)鹽(yan)酸(suan)(suan)、濃(nong)硫(liu)酸(suan)(suan)反(fan)應(ying)。
在電(dian)化學中,鈦是單向閥型(xing)金屬,電(dian)位很負,通常(chang)無法用鈦作為(wei)陽(yang)極進(jin)行分解。
人們(men)利(li)用鈦(tai)在(zai)高溫下(xia)化合(he)(he)能(neng)力強的(de)(de)特(te)點,在(zai)煉鋼(gang)(gang)的(de)(de)時候(hou),氮很容易溶解在(zai)鋼(gang)(gang)水里(li),當鋼(gang)(gang)錠(ding)(ding)冷卻的(de)(de)時候(hou),鋼(gang)(gang)錠(ding)(ding)中就形成氣(qi)泡,影(ying)響鋼(gang)(gang)的(de)(de)質量。所以煉鋼(gang)(gang)工人往鋼(gang)(gang)水里(li)加進金屬鈦(tai),使它(ta)與氮化合(he)(he),變成爐渣——氮化鈦(tai),浮在(zai)鋼(gang)(gang)水表面,這樣鋼(gang)(gang)錠(ding)(ding)就比較純凈了。
當超音速飛機飛行時,它的機翼的溫(wen)度可(ke)以(yi)達到500℃。如用比(bi)較耐熱的鋁合(he)金制造機翼,一到二(er)三百(bai)度也會吃不(bu)消,必須有一種又(you)輕、又(you)韌、又(you)耐高溫(wen)的材料來代替鋁合(he)金而(er)鈦恰好能(neng)夠滿足這些(xie)要(yao)求(qiu)。鈦還能(neng)經得住(zhu)零下一百(bai)多度的考(kao)驗,在這種低溫(wen)下,鈦仍(reng)舊有很好的韌性而(er)不(bu)發脆。
鈦吸氣主要指高溫(wen)下與碳、氫、氮、氧(yang)發生反應。利(li)用鈦和鋯對空(kong)氣的強大吸收力(li),可(ke)以除(chu)去空(kong)氣,造成(cheng)真(zhen)空(kong)。比方,利(li)用鈦制成(cheng)的真(zhen)空(kong)泵(beng),可(ke)以把空(kong)氣抽(chou)到只剩下十(shi)萬億分之一。
鈦(tai)(tai)的最大缺點是(shi)難以提煉。主(zhu)要是(shi)因(yin)(yin)為鈦(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)高溫下化(hua)(hua)合能力強,可以與氧(yang)(yang)、碳、氮以及其他許多(duo)元(yuan)素化(hua)(hua)合。因(yin)(yin)此,不論在(zai)(zai)(zai)冶(ye)煉或(huo)者鑄造(zao)的時(shi)候,人們都小心地防止(zhi)這些元(yuan)素“侵襲”鈦(tai)(tai)。在(zai)(zai)(zai)冶(ye)煉鈦(tai)(tai)的時(shi)候,空(kong)氣與水當然(ran)是(shi)嚴格禁(jin)止(zhi)接近的,甚(shen)至連(lian)冶(ye)金上常用(yong)的氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)坩堝也禁(jin)止(zhi)使用(yong),因(yin)(yin)為鈦(tai)(tai)會從氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)里奪取氧(yang)(yang)。人們利(li)用(yong)鎂與四(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)惰性氣體——氦氣或(huo)氬氣中(zhong)相(xiang)作用(yong),來提煉鈦(tai)(tai)。
鈦(tai)(tai)的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物為二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai),是(shi)(shi)(shi)鈦(tai)(tai)的(de)最高(gao)價氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物。天然TiO2是(shi)(shi)(shi)金紅石,純凈的(de)TiO2是(shi)(shi)(shi)雪(xue)白(bai)的(de)粉末,是(shi)(shi)(shi)最好(hao)的(de)白(bai)色(se)顏料(liao),俗稱鈦(tai)(tai)白(bai),冷時為白(bai)色(se),熱時呈(cheng)淺黃色(se)。以前,人(ren)們開采(cai)鈦(tai)(tai)礦,主要目的(de)便(bian)是(shi)(shi)(shi)為了獲得二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)。鈦(tai)(tai)白(bai)的(de)粘附力(li)(li)強(qiang),不易(yi)起(qi)化(hua)(hua)學變化(hua)(hua),永遠(yuan)是(shi)(shi)(shi)雪(xue)白(bai)的(de),是(shi)(shi)(shi)良好(hao)的(de)白(bai)色(se)涂料(liao),它折射率高(gao),著色(se)力(li)(li)強(qiang),遮蓋力(li)(li)大(da),化(hua)(hua)學性(xing)能穩(wen)定。其他白(bai)色(se)涂料(liao),如鋅白(bai)ZnO和鉛白(bai)2PbCO3·Pb(OH)2等,不具(ju)有鈦(tai)(tai)白(bai)的(de)這些(xie)優(you)良性(xing)能。特別可貴的(de)是(shi)(shi)(shi)鈦(tai)(tai)白(bai)無(wu)毒。它的(de)熔點(dian)很高(gao),被(bei)用來制造耐(nai)火玻(bo)璃,釉(you)料(liao),琺瑯、陶土、耐(nai)高(gao)溫的(de)實驗(yan)器皿等。
二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)是世界(jie)(jie)上(shang)最(zui)白(bai)(bai)的(de)(de)東西,1克二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)可(ke)以把450多(duo)(duo)平(ping)方厘米(mi)的(de)(de)面積涂得雪白(bai)(bai)。它(ta)比常用(yong)的(de)(de)白(bai)(bai)顏(yan)料(liao)(liao)(liao)——鋅鋇白(bai)(bai)還要(yao)白(bai)(bai)5倍,因此是調制白(bai)(bai)油漆的(de)(de)最(zui)好(hao)顏(yan)料(liao)(liao)(liao)。世界(jie)(jie)上(shang)用(yong)作顏(yan)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai),一(yi)年(nian)多(duo)(duo)到幾十(shi)萬噸(dun)。二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)可(ke)以加在(zai)紙里(li),使紙變白(bai)(bai)并且不透明,效果比其(qi)他物(wu)質(zhi)大10倍,因此,鈔票紙和美術品用(yong)紙就要(yao)加二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)。此外,為了使塑(su)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)顏(yan)色變淺,使人造絲光澤(ze)柔和,有時也要(yao)添加二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)。在(zai)橡膠工業上(shang),二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)還被用(yong)作為白(bai)(bai)色橡膠的(de)(de)填(tian)料(liao)(liao)(liao)。
鈦(tai)(tai)的氫(qing)化(hua)物是氫(qing)化(hua)鈦(tai)(tai)。氫(qing)化(hua)鈦(tai)(tai)很脆,因而可用于(yu)制造粉末鈦(tai)(tai),它還(huan)用于(yu)焊接,二(er)氫(qing)化(hua)鈦(tai)(tai)受熱(re)分解,析(xi)出新生態氫(qing)和金屬(shu)鈦(tai)(tai),后(hou)者可促進焊接,并使焊縫強度增加(jia)。可用作聚合反應之催化(hua)劑。
四(si)氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)非常有趣,它(ta)在通常狀況下為(wei)無色(se)液體(熔點-25℃,沸點136.4℃),有刺鼻氣味,在濕空(kong)氣中便會(hui)大冒白(bai)煙——它(ta)水解了,變成白(bai)色(se)的二氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)的水凝膠。在水中則強烈水解為(wei)偏鈦(tai)(tai)(tai)酸(suan)H2TiO3。在軍(jun)事(shi)上(shang),人們便利用四(si)氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)的這(zhe)股怪脾氣,作為(wei)人造(zao)煙霧(wu)劑。特別是在海洋上(shang),水氣多,一(yi)(yi)放四(si)氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai),濃煙就(jiu)象(xiang)一(yi)(yi)道白(bai)色(se)的長城,擋住了敵(di)人的視線(xian)。在農業(ye)上(shang),人們利用四(si)氟化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)來防霜。
TiCl3是紫色晶(jing)體,其水(shui)溶(rong)液(ye)可用(yong)做還原劑。Ti3+比Sn2+有更強(qiang)的還原性。
鈦(tai)酸鋇(bei)晶體(ti)有(you)這(zhe)樣(yang)的(de)特性:當(dang)它(ta)受壓(ya)力而改變形(xing)狀的(de)時(shi)候(hou),會(hui)產生電(dian)流(liu),一通電(dian)又會(hui)改變形(xing)狀。于(yu)是(shi)(shi),人(ren)們把鈦(tai)酸鋇(bei)放在(zai)超聲(sheng)(sheng)波中(zhong),它(ta)受壓(ya)便產生電(dian)流(liu),由它(ta)所產生的(de)電(dian)流(liu)的(de)大小可(ke)以測知超聲(sheng)(sheng)波的(de)強弱。相反(fan),用高頻電(dian)流(liu)通過(guo)它(ta),則可(ke)以產生超聲(sheng)(sheng)波。幾乎(hu)所有(you)的(de)超聲(sheng)(sheng)波儀器中(zhong),都要(yao)用到(dao)鈦(tai)酸鋇(bei)。除此之外,鈦(tai)酸鋇(bei)還有(you)許多用途。例(li)如(ru):鐵路(lu)工人(ren)把它(ta)放在(zai)鐵軌下面,來測量火車通過(guo)時(shi)候(hou)的(de)壓(ya)力;醫生用它(ta)制成脈搏記錄(lu)器。用鈦(tai)酸鋇(bei)做的(de)水(shui)底探(tan)測器,是(shi)(shi)銳(rui)利的(de)水(shui)下眼睛,它(ta)不只能夠看到(dao)魚群,而且還可(ke)以看到(dao)水(shui)底下的(de)暗礁、冰山和敵人(ren)的(de)潛(qian)水(shui)艇(ting)等。
制(zhi)取金(jin)屬鈦(tai)的(de)原料主(zhu)要為金(jin)紅石,其中含TiO2大于(yu)96%。缺(que)少金(jin)紅石礦的(de)國家,例如蘇(su)聯,則采用鈦(tai)鐵礦制(zhi)成(cheng)的(de)"高(gao)鈦(tai)渣",其中含TiO290%左(zuo)右。因(yin)天(tian)然金(jin)紅石漲價和儲(chu)量日減,各國都趨向于(yu)用鈦(tai)鐵礦制(zhi)成(cheng)富鈦(tai)料,即高(gao)鈦(tai)渣和人造金(jin)紅石。鈦(tai)在(zai)(zai)1791年被(bei)發現,而第一(yi)次(ci)制(zhi)得純凈的(de)鈦(tai)卻是在(zai)(zai)1910年,中間經歷了一(yi)百余年。原因(yin)在(zai)(zai)于(yu):鈦(tai)在(zai)(zai)高(gao)溫下性質十分(fen)活潑,很易和氧(yang)、氮、碳等(deng)元素化(hua)合(he),要提煉(lian)出純鈦(tai)需要十分(fen)苛(ke)刻的(de)條件。
冶煉(lian)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)時,要經過復雜的(de)(de)步驟。把鈦(tai)(tai)(tai)(tai)鐵礦變(bian)成(cheng)(cheng)(cheng)四氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai),再放到(dao)密封的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼罐中,充以氬氣,使它(ta)(ta)們(men)與金屬鎂反應,就(jiu)得到(dao)“海(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)”。這(zhe)(zhe)種(zhong)多孔(kong)的(de)(de)“海(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)”是(shi)不(bu)(bu)能(neng)直(zhi)接(jie)使用的(de)(de),還必須把它(ta)(ta)們(men)在(zai)(zai)電(dian)爐中融化(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)液(ye)體,才能(neng)鑄(zhu)成(cheng)(cheng)(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)錠(ding)。但制造這(zhe)(zhe)種(zhong)電(dian)爐又談何容(rong)易(yi)!除了(le)(le)電(dian)爐的(de)(de)空氣必須抽干凈外(wai),更傷腦筋(jin)的(de)(de)是(shi),簡直(zhi)找不(bu)(bu)到(dao)盛裝液(ye)態(tai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)坩堝(guo),因為一般耐火(huo)材料都(dou)含有(you)氧化(hua)物,而其中的(de)(de)氧就(jiu)會被液(ye)態(tai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)奪走。后來(lai),人們(men)終(zhong)于(yu)發明了(le)(le)一種(zhong)“水冷銅坩堝(guo)”的(de)(de)電(dian)爐。這(zhe)(zhe)種(zhong)電(dian)爐只有(you)中央一部分區域很熱(re),其余部分都(dou)是(shi)冷的(de)(de),鈦(tai)(tai)(tai)(tai)在(zai)(zai)電(dian)爐中熔化(hua)后,流到(dao)用水冷卻的(de)(de)銅坩堝(guo)壁上,馬(ma)上凝成(cheng)(cheng)(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)錠(ding)。用這(zhe)(zhe)種(zhong)方法已經能(neng)夠生產幾噸重的(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)塊,但它(ta)(ta)的(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)本就(jiu)可(ke)想而知了(le)(le)。
工業上常用硫酸分解鈦(tai)(tai)(tai)鐵礦的(de)方法制(zhi)取二(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai),再(zai)由二(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)制(zhi)取金(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai)(tai)。濃硫酸處理磨(mo)碎的(de)鈦(tai)(tai)(tai)鐵礦(精礦),發生下(xia)面(mian)的(de)化(hua)(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+還原為Fe2+,然后將溶液冷卻至273K以下,使得FeSO4·7H2O(綠礬)作為副產品結晶析出。
Ti(SO4)2和(he)TiOSO4水解析出白色的(de)偏鈦酸沉淀(dian),反應是(shi):
Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4
鍛燒偏鈦(tai)酸即制(zhi)得二氧化鈦(tai):
H2TiO3= TiO2+H2O
工業上制金屬鈦采用金屬熱(re)還原法還原四(si)氯化鈦。將TiO2(或天然的金紅石)和(he)炭粉混合加熱(re)至1000~1100K,進行氯化處(chu)理,并使生成的TiCl4,蒸氣冷(leng)凝。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
在(zai)1070K用熔融的鎂在(zai)氬氣中還原(yuan)TiCl4可得多(duo)孔的海綿鈦:
TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti
這種海綿鈦經過粉碎、放(fang)入真空(kong)電弧爐里熔煉,最后制成(cheng)各種鈦材。
也可(ke)以通過反應:Ti+2CI2=TiCI4
得(de)到的TiCI4經過高(gao)溫(1250℃左(zuo)右)情況(kuang)下分解:
TiCI4=Ti+2CI2
由此得(de)到(dao)純鈦棒。
金屬鎂(mei)還原(yuan)四(si)氯(lv)(lv)化鈦。按摩(mo)爾(er)比將四(si)氯(lv)(lv)化鈦在惰性氣體中用金屬鎂(mei)還原(yuan),反應溫度控制(zhi)(zhi)在900℃左右,可(ke)制(zhi)(zhi)得海綿狀鈦。副產品氯(lv)(lv)化鎂(mei)可(ke)通過在1.33×10-2~1.33×10-4Pa真空(kong)、加熱1000℃的條件下從鈦中分離出來。
鈦耐腐蝕,所以在化學(xue)工業上常(chang)常(chang)要用(yong)(yong)到它(ta)。過(guo)去,化學(xue)反(fan)應器中裝熱硝(xiao)酸的(de)部(bu)件(jian)都用(yong)(yong)不(bu)銹鋼。不(bu)銹鋼也怕那強(qiang)烈的(de)腐蝕劑(ji)——熱硝(xiao)酸,每隔半年,這(zhe)種部(bu)件(jian)就要統統換掉(diao)。用(yong)(yong)鈦來制造這(zhe)些(xie)部(bu)件(jian),雖然成(cheng)本比不(bu)銹鋼部(bu)件(jian)貴一些(xie),但是它(ta)可以連續不(bu)斷地(di)使用(yong)(yong)五年,計算起來反(fan)而合(he)算得多。
鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)和(he)(he)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)(jin)大(da)(da)量用(yong)(yong)于航(hang)空(kong)(kong)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye),有(you)"空(kong)(kong)間(jian)金(jin)(jin)(jin)屬"之稱;另外,在(zai)造船工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)、化學工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)、制造機械部件(jian)(jian)、電訊器(qi)(qi)(qi)材(cai)、硬(ying)質(zhi)合(he)金(jin)(jin)(jin)等方面(mian)有(you)著日益廣(guang)泛(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)。純鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)是銀白(bai)色(se)的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬,它具有(you)許多(duo)優良(liang)性能。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)度(du)比(bi)鋼(gang)(gang)小43%,比(bi)久負盛名的(de)(de)(de)(de)(de)輕金(jin)(jin)(jin)屬鎂稍大(da)(da)一些。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)大(da)(da),純鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)抗拉強度(du)最(zui)高(gao)可(ke)達180kg/mm2,與(yu)鋼(gang)(gang)相(xiang)差(cha)不(bu)多(duo),比(bi)鋁(lv)大(da)(da)兩倍,比(bi)鎂大(da)(da)五倍。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)耐高(gao)溫(wen),熔點1942K,比(bi)黃金(jin)(jin)(jin)高(gao)近1000K,比(bi)鋼(gang)(gang)高(gao)近500K。有(you)些鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)高(gao)于鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)(jin),但(dan)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)強度(du)(抗拉強度(du)和(he)(he)密(mi)度(du)之比(bi))卻(que)超過優質(zhi)鋼(gang)(gang)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)(jin)有(you)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐熱強度(du)、低溫(wen)韌性和(he)(he)斷裂韌性,故多(duo)用(yong)(yong)作飛機發(fa)(fa)(fa)動(dong)機零件(jian)(jian)和(he)(he)火箭、導彈結構件(jian)(jian)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)(jin)還(huan)可(ke)作燃料(liao)(liao)和(he)(he)氧化劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)儲箱以(yi)(yi)及(ji)高(gao)壓容器(qi)(qi)(qi)。已有(you)用(yong)(yong)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)(jin)制造自動(dong)步槍,迫(po)擊炮座(zuo)板及(ji)無(wu)后座(zuo)力炮的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)射管。在(zai)石油工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)上主要作各(ge)種(zhong)容器(qi)(qi)(qi)、反應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)、熱交換器(qi)(qi)(qi)、蒸餾塔(ta)、管道(dao)、泵和(he)(he)閥等。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)可(ke)用(yong)(yong)作電極和(he)(he)發(fa)(fa)(fa)電站的(de)(de)(de)(de)(de)冷凝器(qi)(qi)(qi)以(yi)(yi)及(ji)環境污染(ran)控(kong)制裝置。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)鎳形狀記憶(yi)合(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)儀(yi)器(qi)(qi)(qi)儀(yi)表上已廣(guang)泛(fan)應(ying)(ying)用(yong)(yong)。在(zai)醫療中(zhong),鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)可(ke)作人(ren)造骨頭(tou)和(he)(he)各(ge)種(zhong)器(qi)(qi)(qi)具。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)還(huan)是煉鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)脫氧劑(ji)和(he)(he)不(bu)銹鋼(gang)(gang)以(yi)(yi)及(ji)合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)組元。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)粉是顏料(liao)(liao)和(he)(he)油漆的(de)(de)(de)(de)(de)良(liang)好(hao)原料(liao)(liao)。碳化鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai),氫化鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)是新(xin)型硬(ying)質(zhi)合(he)金(jin)(jin)(jin)材(cai)料(liao)(liao)。氮化鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)顏色(se)近于黃金(jin)(jin)(jin),在(zai)裝飾(shi)方面(mian)應(ying)(ying)用(yong)(yong)廣(guang)泛(fan)。
鈦屬于化學性(xing)質比較活(huo)潑的(de)金(jin)屬。加熱時能(neng)與(yu)O2、N2、H2、S和鹵(lu)素(su)等非金(jin)屬作(zuo)用。但在常溫下,鈦表面易生成(cheng)一層(ceng)極薄的(de)致密(mi)的(de)氧(yang)化物保護(hu)膜,可以抵(di)抗強(qiang)酸甚至王水的(de)作(zuo)用,表現出強(qiang)的(de)抗腐(fu)蝕性(xing)。因此,一般(ban)金(jin)屬在酸、堿、鹽的(de)溶液中變(bian)得(de)千瘡百孔而鈦卻安(an)然(ran)無恙。
液態鈦(tai)幾乎(hu)能溶解所有(you)的(de)(de)金屬,因此可(ke)以和(he)(he)多種金屬形(xing)成合(he)(he)金。鈦(tai)加入鋼(gang)中(zhong)制(zhi)(zhi)(zhi)得的(de)(de)鈦(tai)鋼(gang)堅韌而富有(you)彈性。鈦(tai)能與鐵、鋁、釩(fan)或(huo)鉬等其(qi)他元素熔成合(he)(he)金,造(zao)(zao)出(chu)高(gao)強度(du)的(de)(de)輕合(he)(he)金,在各方面有(you)著廣(guang)泛(fan)的(de)(de)應用(yong)(yong),包括航(hang)天(tian)(噴氣(qi)發(fa)動機(ji)、導彈及(ji)航(hang)天(tian)器(qi))、軍事、工(gong)(gong)業(ye)程序(化(hua)工(gong)(gong)與石油(you)制(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)、海(hai)水淡化(hua)及(ji)造(zao)(zao)紙)、汽車、農產食品(pin)、醫(yi)學(義肢、骨科(ke)移植及(ji)牙科(ke)器(qi)械(xie)與填充物)、廚(chu)房用(yong)(yong)具、運動用(yong)(yong)品(pin)、珠(zhu)寶及(ji)手機(ji)等等。鈦(tai)合(he)(he)金強度(du)高(gao),大(da)量(liang)用(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)軍用(yong)(yong)超音速飛機(ji)的(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)材(cai)料、噴氣(qi)發(fa)動機(ji)的(de)(de)壓縮部件(jian)、飛機(ji)機(ji)架(jia)的(de)(de)構(gou)(gou)件(jian)、機(ji)殼(ke)、隔(ge)火墻、鉚(liu)釘;空運裝備(bei)的(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)部件(jian);軍事設(she)施和(he)(he)軍用(yong)(yong)艦艇的(de)(de)裝甲板以及(ji)螺旋槳的(de)(de)葉(xie)片(pian)等。在民(min)用(yong)(yong)工(gong)(gong)業(ye)中(zhong),鈦(tai)及(ji)其(qi)合(he)(he)金可(ke)用(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)各種泵(beng)、閥門、過濾、蒸發(fa)設(she)備(bei)的(de)(de)金屬絲網和(he)(he)各種機(ji)器(qi)零件(jian)。粉(fen)(fen)末狀鈦(tai)可(ke)在電子管(guan)制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)工(gong)(gong)藝中(zhong)用(yong)(yong)作除(chu)氧(yang)劑。主要用(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)航(hang)天(tian)飛機(ji)、火箭導彈、潛艇、化(hua)工(gong)(gong)設(she)備(bei)、醫(yi)療(liao)器(qi)械(xie)、人工(gong)(gong)關節等,還用(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)(zhi)取鈦(tai)白粉(fen)(fen)。可(ke)用(yong)(yong)來制(zhi)(zhi)(zhi)作反(fan)應釜(fu),冷凝(ning)器(qi),發(fa)酵(jiao)罐和(he)(he)冷卻(que)器(qi)。
鈦合金(jin)制成(cheng)(cheng)飛機(ji)比(bi)其(qi)它金(jin)屬(shu)制成(cheng)(cheng)同(tong)樣重的飛機(ji)多載(zai)旅(lv)客100多人。制成(cheng)(cheng)的潛(qian)艇(ting),既能抗(kang)海水腐蝕,又能抗(kang)深(shen)層(ceng)壓力,其(qi)下潛(qian)深(shen)度比(bi)不(bu)銹(xiu)鋼潛(qian)艇(ting)增加80%。同(tong)時,鈦無(wu)磁性,不(bu)會被水雷發現,具有(you)很好的反(fan)監護作(zuo)用。
因為(wei)鈦(tai)具有“親生物”性(xing),在(zai)(zai)人(ren)體(ti)內,能抵(di)抗分泌物的腐(fu)蝕且無毒,對任何殺菌方法(fa)都適應。因此被廣泛用于制(zhi)醫療器械,制(zhi)人(ren)造(zao)髖關節(jie)、膝(xi)關節(jie)、肩關節(jie)、脅關節(jie)、頭(tou)蓋(gai)骨(gu)(gu)(gu),主動(dong)心瓣(ban)、骨(gu)(gu)(gu)骼固定(ding)夾。當(dang)新的肌肉(rou)纖維(wei)環包(bao)在(zai)(zai)這(zhe)些“鈦(tai)骨(gu)(gu)(gu)”上(shang)時(shi),這(zhe)些鈦(tai)骨(gu)(gu)(gu)就開始(shi)維(wei)系著人(ren)體(ti)的正常活動(dong)。
鈦在(zai)人體(ti)中(zhong)分布廣泛,正常(chang)人體(ti)中(zhong)的含量為每70kg體(ti)重不超(chao)過15mg,其作用(yong)尚不清楚。但鈦能刺激(ji)吞噬細胞,使免疫力增(zeng)強這一作用(yong)已(yi)被證實(shi)。
重(zhong)要的(de)鈦(tai)化合(he)物(wu)有:二氧化鈦(tai)(TiO2)、四(si)氯化鈦(tai)(TiCl4)、偏(pian)鈦(tai)酸鋇(bei)(BaTiO3)。
純凈(jing)的(de)二(er)氧化鈦(tai)是(shi)白(bai)(bai)(bai)色(se)粉末,是(shi)優良的(de)白(bai)(bai)(bai)色(se)顏(yan)料,商(shang)品名稱“鈦(tai)白(bai)(bai)(bai)”。它兼(jian)有(you)鉛白(bai)(bai)(bai)(PbCO3)的(de)遮蓋性能(neng)和鋅白(bai)(bai)(bai)(ZnO)的(de)持(chi)久(jiu)性能(neng)。因此,人(ren)們常把(ba)鈦(tai)白(bai)(bai)(bai)加在油漆中,制成高級白(bai)(bai)(bai)色(se)油漆。
在(zai)造紙(zhi)(zhi)工業中(zhong)作(zuo)為填充劑(ji)加(jia)在(zai)紙(zhi)(zhi)槳(jiang)中(zhong)。
紡織工(gong)業(ye)中作(zuo)為人造纖維的消光劑(ji)(ji);在(zai)玻璃、陶瓷、搪瓷工(gong)業(ye)上作(zuo)為添(tian)加劑(ji)(ji),改(gai)善(shan)其性能;在(zai)許(xu)多化(hua)學反應中用作(zuo)催化(hua)劑(ji)(ji)。在(zai)化(hua)學工(gong)業(ye)日益發展的今天,二氧化(hua)鈦及鈦系(xi)化(hua)合物作(zuo)為精細(xi)化(hua)工(gong)產品,有著很(hen)高的附加價值,前景十(shi)分誘(you)人。
四氯化鈦是一種無色液體;熔點250K、沸點409K,有刺(ci)激性氣味。它在水中或(huo)潮濕的(de)空氣中都極(ji)易水解,冒出大量的(de)白煙(yan)。
TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl
因此TiCl4在軍事上作為人造煙霧劑,猶(you)其是用(yong)在海洋(yang)戰爭中。在農業上,人們(men)用(yong)TiCl4形成的(de)濃霧地(di)面,減少夜間地(di)面熱(re)量的(de)散失,保護(hu)蔬菜(cai)和農作物不(bu)受(shou)嚴寒、霜凍的(de)危害。
將(jiang)TiO2和BaCO3一(yi)起熔融(rong)制得偏(pian)鈦酸(suan)鋇:
TiO2+BaCO3=BaTiO3十CO2
人(ren)工(gong)制得的(de)BaTiO3具有(you)高的(de)介(jie)電(dian)(dian)常數,由它制成的(de)電(dian)(dian)容器(qi)有(you)較(jiao)大(da)的(de)容量(liang),更重要的(de)是BaTiO3具有(you)顯著的(de)“壓電(dian)(dian)性能”,其晶體受壓會(hui)產生(sheng)電(dian)(dian)流,一通電(dian)(dian),又會(hui)改(gai)變(bian)形狀。人(ren)們(men)把它置于(yu)超聲波(bo)(bo)中(zhong),它受壓便產生(sheng)電(dian)(dian)流,通過(guo)測(ce)量(liang)電(dian)(dian)流強弱可測(ce)出超聲波(bo)(bo)強弱。幾(ji)乎所有(you)的(de)超聲波(bo)(bo)儀器(qi)中(zhong)都要用(yong)(yong)到它。隨著鈦酸鹽的(de)開發(fa)利用(yong)(yong),它愈來(lai)愈廣泛地用(yong)(yong)來(lai)制造(zao)非線性元件、介(jie)質(zhi)放大(da)器(qi)、電(dian)(dian)子計算機記憶(yi)元件、微(wei)型電(dian)(dian)容器(qi)、電(dian)(dian)鍍(du)材料、航空材料、強磁、半導體材料、光學儀器(qi)、試(shi)劑等(deng)。
鈦(tai)、鈦(tai)合(he)金及(ji)鈦(tai)化合(he)物的(de)(de)優良(liang)性能促使人類(lei)迫(po)切需要它們。然(ran)而,生(sheng)產成本之高,使應用受到(dao)限制。相信在(zai)不久的(de)(de)將來,隨(sui)著鈦(tai)的(de)(de)冶煉技術不斷改(gai)進和(he)提高,鈦(tai)、鈦(tai)合(he)金及(ji)鈦(tai)的(de)(de)化合(he)物的(de)(de)應用將會得到(dao)更大的(de)(de)發展。
鈦(tai)的(de)抗腐(fu)蝕(shi)性鋯是一(yi)種應用(yong)(yong)于原(yuan)子能(neng)工業和在(zai)高溫高壓下用(yong)(yong)作耐蝕(shi)化工材料,但(dan)在(zai)溶液中(zhong)其活潑性僅次于鈉(na)。在(zai)氫氧化鈦(tai)溶液里加(jia)入活潑的(de)硝(xiao)酸(suan)鋯溶液,會發現(xian)鈦(tai)把硝(xiao)酸(suan)鋯拒(ju)之門外。而且氫氧化鈦(tai)的(de)密度小于硝(xiao)酸(suan)鋯,但(dan)依然能(neng)保持明(ming)顯的(de)分層(ceng),并把硝(xiao)酸(suan)鋯停留在(zai)上層(ceng),這證明(ming)了鈦(tai)的(de)抗腐(fu)蝕(shi)性。
根據(ju)實驗(yan),鈦(tai)放(fang)入(ru)海底20~50年均不會被腐蝕。
截至1995年(nian)底,世(shi)界金紅石(包括(kuo)銳鈦(tai)礦)儲量(liang)(liang)(liang)和儲量(liang)(liang)(liang)基(ji)(ji)礎分別(bie)為(wei)(wei)3330萬噸和16440萬噸,資源(yuan)總(zong)量(liang)(liang)(liang)約2.3億(yi)噸(TiO2含(han)量(liang)(liang)(liang),下同),主要集中(zhong)在(zai)南非、印(yin)度、斯(si)里蘭卡、澳(ao)大(da)利(li)亞。世(shi)界鈦(tai)鐵礦(TiO2)儲量(liang)(liang)(liang)和儲量(liang)(liang)(liang)基(ji)(ji)礎分別(bie)為(wei)(wei)2.743億(yi)噸和4.353億(yi)噸,資源(yuan)總(zong)量(liang)(liang)(liang)約10億(yi)噸;主要集中(zhong)在(zai)南非、挪(nuo)威、澳(ao)大(da)利(li)亞、加(jia)拿大(da)和印(yin)度。
截至1996年底中(zhong)(zhong)國保(bao)有原(yuan)生(sheng)鈦(磁)鐵礦(折TiO2)儲量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)礦物儲量3803.19萬(wan)噸(dun)(dun)(其中(zhong)(zhong)A+B+C級2147.17萬(wan)噸(dun)(dun));金紅(hong)石(shi)礦物儲量256.86萬(wan)噸(dun)(dun)(其中(zhong)(zhong)A+B+C級73.73萬(wan)噸(dun)(dun));金紅(hong)石(shi)TiO2儲量750.86萬(wan)噸(dun)(dun)(其中(zhong)(zhong)A+B+C級242.43萬(wan)噸(dun)(dun))。
若(ruo)將中國1996年保有鈦(tai)鐵礦砂礦的(de)(de)A+B+C級(ji)礦物(wu)儲(chu)(chu)量(liang)(liang)(liang)2147.17萬(wan)噸(dun),按含TiO2 48%折算,則其TiO2儲(chu)(chu)量(liang)(liang)(liang)為1030.64萬(wan)噸(dun),僅占同年世(shi)界(jie)鈦(tai)鐵礦(TiO2)27000萬(wan)噸(dun)的(de)(de)3.83%;若(ruo)再將其與原(yuan)生鈦(tai)磁鐵礦巖(yan)礦(TiO2)的(de)(de)A+B+C級(ji)儲(chu)(chu)量(liang)(liang)(liang)(23191.50萬(wan)噸(dun))中可(ke)利用的(de)(de)約占50%以粒狀鈦(tai)鐵礦產(chan)出的(de)(de)(TiO2)儲(chu)(chu)量(liang)(liang)(liang)11595.75萬(wan)噸(dun)相加,其TiO2總(zong)儲(chu)(chu)量(liang)(liang)(liang)為12626.4萬(wan)噸(dun),則占世(shi)界(jie)鈦(tai)鐵礦(TiO2)儲(chu)(chu)量(liang)(liang)(liang)27000萬(wan)噸(dun)的(de)(de)47.76%,從這(zhe)個意義上說(shuo),中國可(ke)稱為世(shi)界(jie)鈦(tai)鐵礦資源最豐富的(de)(de)國家。
若(ruo)將中國1996年(nian)保(bao)有(you)金(jin)紅(hong)(hong)石(shi)(shi)礦物的A+B+C級儲(chu)(chu)量73.73萬(wan)噸按含TiO2 94%折(zhe)算(suan)成TiO2儲(chu)(chu)量為(wei)69.31萬(wan)噸,再加上(shang)同年(nian)金(jin)紅(hong)(hong)石(shi)(shi)(TiO2)的A+B+C級儲(chu)(chu)量242.43萬(wan)噸,合計為(wei)311.74萬(wan)噸,則(ze)占同年(nian)世(shi)界金(jin)紅(hong)(hong)石(shi)(shi)(TiO2)儲(chu)(chu)量3330萬(wan)噸的9.36%,由此可見(jian)中國金(jin)紅(hong)(hong)石(shi)(shi)資(zi)源并(bing)不豐富。
中(zhong)國(guo)鈦(tai)資源(yuan)總(zong)量9.65億噸,居世界之首,占世界探明儲量的(de)38.85%,主要集中(zhong)在四川、云南、廣(guang)東、廣(guang)西(xi)及海南等地,其(qi)中(zhong)攀西(xi)(攀枝花西(xi)昌)地區是中(zhong)國(guo)最大的(de)鈦(tai)資源(yuan)基地,鈦(tai)資源(yuan)量為8.7億噸。
中國(guo)探(tan)明(ming)的(de)鈦資源分布(bu)在21個省(自治(zhi)區、直轄市)共108個礦區。主要產區為四川(chuan),次有河北(bei)、海(hai)南、廣東、湖北(bei)、廣西、云南、陜西、山西等省(區)。
鈦磁(ci)鐵(tie)礦巖(yan)礦:主要礦床分布在四川省(sheng)(sheng)攀枝花的(de)(de)(de)(de)(de)鹽邊紅格(ge)和(he)(he)米易白馬,西(xi)(xi)昌的(de)(de)(de)(de)(de)太和(he)(he);河(he)北省(sheng)(sheng)承德(de)的(de)(de)(de)(de)(de)大廟、黑山(shan),豐寧(ning)的(de)(de)(de)(de)(de)招兵(bing)溝,崇(chong)禮的(de)(de)(de)(de)(de)南天門;山(shan)西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)左權的(de)(de)(de)(de)(de)桐峪;陜(shan)西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)洋縣(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)畢機溝;新疆的(de)(de)(de)(de)(de)尾亞(ya);河(he)南省(sheng)(sheng)舞(wu)陽的(de)(de)(de)(de)(de)趙案莊;廣(guang)東省(sheng)(sheng)興寧(ning)的(de)(de)(de)(de)(de)霞嵐;黑龍(long)江省(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)呼(hu)瑪;北京市昌平的(de)(de)(de)(de)(de)上莊和(he)(he)懷柔的(de)(de)(de)(de)(de)新地。其中(zhong)四川省(sheng)(sheng)表內(nei)儲量(TiO2 44256.32萬(wan)(wan)t)占(zhan)全國(guo)同類(lei)儲量(TiO2 46522.83萬(wan)(wan)t)的(de)(de)(de)(de)(de)95.1%,河(he)北省(sheng)(sheng)(TiO2 1544.46萬(wan)(wan)t)占(zhan)3.3%,陜(shan)西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)占(zhan)0.46%,山(shan)西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)占(zhan)0.35%。
金紅(hong)石巖(yan)礦(kuang)(kuang)主要礦(kuang)(kuang)床分布(bu)在湖(hu)北省(sheng)(sheng)(sheng)棗陽的(de)(de)(de)大阜山(shan)(shan);山(shan)(shan)西(xi)(xi)(xi)省(sheng)(sheng)(sheng)代縣(xian)(xian)的(de)(de)(de)碾(nian)子溝;河南省(sheng)(sheng)(sheng)新縣(xian)(xian)的(de)(de)(de)楊沖(chong);山(shan)(shan)東(dong)省(sheng)(sheng)(sheng)萊西(xi)(xi)(xi)縣(xian)(xian)的(de)(de)(de)劉家莊。其中湖(hu)北省(sheng)(sheng)(sheng)金紅(hong)石(TiO2)表(biao)內儲(chu)量(534.43萬(wan)t)占(zhan)全國(guo)同類儲(chu)量(750.86萬(wan)t)的(de)(de)(de)71.2%,山(shan)(shan)西(xi)(xi)(xi)省(sheng)(sheng)(sheng)(154.79萬(wan)t)占(zhan)20.6%,陜西(xi)(xi)(xi)省(sheng)(sheng)(sheng)(44.4萬(wan)t)占(zhan)5.9%。
鈦(tai)的(de)(de)主要礦(kuang)(kuang)石(shi)是(shi)金(jin)(jin)紅(hong)石(shi)TiO2和鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)FeTiO3,它的(de)(de)發現也正是(shi)從這兩(liang)種(zhong)礦(kuang)(kuang)石(shi)的(de)(de)分(fen)析而來(lai)。早在1791年(nian)(nian)英(ying)國英(ying)格(ge)蘭西南端康沃(wo)爾(er)(Cornwall)郡門拉(la)陳(Menacan)教區(qu)(qu)的(de)(de)牧(mu)師格(ge)累(lei)高爾(er),也是(shi)一(yi)位科學家,分(fen)析出(chu)產(chan)在他教區(qu)(qu)內的(de)(de)一(yi)種(zhong)黑色(se)礦(kuang)(kuang)砂,也就是(shi)今天成為(wei)鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)的(de)(de)礦(kuang)(kuang)石(shi)時(shi)發現了(le)一(yi)種(zhong)新的(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)物質并命名(ming)為(wei)menacenite。三年(nian)(nian)后,1795年(nian)(nian),克(ke)(ke)拉(la)普羅(luo)特(te)分(fen)析了(le)匈牙利布伊尼克(ke)(ke)(Boinik)地區(qu)(qu)出(chu)產(chan)的(de)(de)金(jin)(jin)紅(hong)石(shi),認識到它是(shi)一(yi)種(zhong)新金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)氧化物,具(ju)有抵抗酸、堿溶液的(de)(de)特(te)性,借用希臘神話(hua)中大地的(de)(de)第一(yi)代兒子們泰坦(tan)神族Titans,命名(ming)這個金(jin)(jin)屬(shu)為(wei)titanium,元素符號定為(wei)Ti。兩(liang)年(nian)(nian)后,克(ke)(ke)拉(la)普羅(luo)特(te)證(zheng)實格(ge)累(lei)高爾(er)發現的(de)(de)menacenite就是(shi)鈦(tai)。
鈦(tai)(tai)屬(shu)(shu)于稀有金(jin)屬(shu)(shu),實際上鈦(tai)(tai)并不(bu)稀有,其在地殼中的豐(feng)度占(zhan)第七(qi)位,占(zhan)0.45%,遠(yuan)遠(yuan)高于許多常見的金(jin)屬(shu)(shu)。但(dan)由(you)于鈦(tai)(tai)的性質活(huo)潑,對冶(ye)煉工(gong)藝要求(qiu)高,使得(de)人們長期(qi)無法制(zhi)得(de)大(da)量的鈦(tai)(tai),從而被歸類為“稀有”的金(jin)屬(shu)(shu)。用于冶(ye)煉鈦(tai)(tai)的礦(kuang)物(wu)主(zhu)要有鈦(tai)(tai)鐵礦(kuang)(FeTiO3)、金(jin)紅石(shi)(shi)(TiO2)和(he)鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)等(deng)。礦(kuang)石(shi)(shi)經處理得(de)到易(yi)揮(hui)發(fa)的四(si)氯化鈦(tai)(tai),再用鎂還原而制(zhi)得(de)純鈦(tai)(tai)。
地(di)(di)球(qiu)表面十(shi)公里厚(hou)的(de)地(di)(di)層(ceng)中(zhong),含鈦達千分(fen)之(zhi)六,比銅(tong)多61倍,在(zai)地(di)(di)殼(ke)中(zhong)的(de)含量排第十(shi)位(地(di)(di)殼(ke)中(zhong)元素(su)排行:氧(yang)、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫(qing)、鈦),隨便從地(di)(di)下抓起一(yi)把(ba)泥(ni)土,其中(zhong)都含有千分(fen)之(zhi)幾的(de)鈦,世界上儲量超過一(yi)千萬噸的(de)鈦礦并不稀罕(han)。
元素在海(hai)水中的含量:0.00048ppm
元素在太陽中的含量:4ppm
地(di)殼中含量:5600ppm
皮(pi)(pi)膚接觸:脫去(qu)污染的衣著(zhu),用肥皂水(shui)和(he)清水(shui)徹底(di)沖洗皮(pi)(pi)膚。
眼睛接(jie)觸(粉末):提起眼瞼,用流動(dong)清(qing)水(shui)(shui)或生理鹽水(shui)(shui)沖洗。就醫(yi)。
吸(xi)(xi)入(粉末):迅(xun)速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼(hu)吸(xi)(xi)道通(tong)暢(chang)。如呼(hu)吸(xi)(xi)困難,給輸氧。如呼(hu)吸(xi)(xi)停(ting)止(zhi),立(li)即進(jin)行人工呼(hu)吸(xi)(xi)。就醫。
食入(ru):飲足量溫水(shui),催吐(tu)。就醫。
呼吸(xi)系(xi)統防(fang)護:可能接觸其粉(fen)塵時,必須佩戴自吸(xi)過濾式防(fang)塵口(kou)罩。
眼睛防護(粉末):戴安全(quan)防護眼鏡。
身(shen)體防護:穿透氣型防毒服。
手(shou)防護:戴防毒物滲透(tou)手(shou)套。
其(qi)他防護:工作(zuo)(zuo)現場禁止吸煙、進食和飲水。工作(zuo)(zuo)完畢(bi),淋浴更衣。注意個人清潔衛生。
泄(xie)(xie)漏應急(ji)處(chu)理(li):隔離(li)泄(xie)(xie)漏污染區(qu),限制出(chu)入。切斷火(huo)源。建議應急(ji)處(chu)理(li)人員(yuan)戴防塵面(mian)具(ju)(ju)(全面(mian)罩),穿防毒(du)服(fu)。不要直接(jie)接(jie)觸(chu)泄(xie)(xie)漏物。小量泄(xie)(xie)漏:避免揚塵,用潔凈的鏟(chan)子收集(ji)于干(gan)燥(zao)、潔凈、有蓋(gai)的容器中。轉移(yi)回(hui)(hui)收。大量泄(xie)(xie)漏:用塑料布、帆布覆蓋(gai)。使用無火(huo)花(hua)工具(ju)(ju)轉移(yi)回(hui)(hui)收。
有(you)害燃燒產物:氧(yang)化(hua)鈦。
滅火(huo)方法:采用干粉、干砂滅火(huo)。嚴禁用水(shui)、泡沫(mo)、二氧化碳撲(pu)救。高熱或劇烈(lie)燃燒時,用水(shui)撲(pu)救可能會引起爆炸。
操(cao)作(zuo)(zuo)的管理:密閉操(cao)作(zuo)(zuo),局部排風。操(cao)作(zuo)(zuo)人(ren)員(yuan)必須經過(guo)(guo)專(zhuan)門培訓(xun),嚴格遵守操(cao)作(zuo)(zuo)規程。建議操(cao)作(zuo)(zuo)人(ren)員(yuan)佩戴(dai)自吸過(guo)(guo)濾式防塵口罩(zhao),戴(dai)安全防護眼鏡(jing),穿透氣型(xing)防毒服,戴(dai)防毒物滲透手套。遠離火種、熱源,工作(zuo)(zuo)場所(suo)嚴禁吸煙。使(shi)用防爆(bao)型(xing)的通風系統和(he)設(she)備。避免(mian)產生粉塵。避免(mian)與氧化(hua)劑(ji)、酸類、鹵素接(jie)觸。在氬氣中操(cao)作(zuo)(zuo)處(chu)(chu)置。搬(ban)運時(shi)要(yao)輕裝(zhuang)輕卸,防止包裝(zhuang)及(ji)(ji)容器(qi)損壞。配備相(xiang)應品種和(he)數量的消防器(qi)材及(ji)(ji)泄漏應急處(chu)(chu)理設(she)備。倒空的容器(qi)可能(neng)殘留有害物。
儲(chu)(chu)存(cun)(cun)(cun)的(de)(de)管(guan)理:為安全起(qi)見,儲(chu)(chu)存(cun)(cun)(cun)時常以不(bu)少(shao)于25%的(de)(de)水潤濕(shi)、鈍化。儲(chu)(chu)存(cun)(cun)(cun)于陰涼(liang)、通風(feng)的(de)(de)庫房。遠(yuan)離火種、熱源。庫溫不(bu)超過30℃,相(xiang)對(dui)濕(shi)度不(bu)超過80%。保(bao)持容(rong)器密封,嚴禁與(yu)空氣接觸。應與(yu)氧化劑、酸類、鹵素等分開存(cun)(cun)(cun)放(fang),切忌混儲(chu)(chu)。配備(bei)相(xiang)應品種和數(shu)量的(de)(de)消防器材。儲(chu)(chu)區應備(bei)有(you)合適(shi)的(de)(de)材料收容(rong)泄漏物。
運(yun)輸(shu)的(de)管理:運(yun)輸(shu)時運(yun)輸(shu)車(che)輛應(ying)配備(bei)相應(ying)品(pin)種和(he)數量(liang)的(de)消防(fang)器(qi)材及泄(xie)漏(lou)應(ying)急處理設備(bei)。裝運(yun)該(gai)品(pin)的(de)車(che)輛排氣(qi)管須有阻火(huo)(huo)裝置。運(yun)輸(shu)過(guo)程中(zhong)要確保(bao)容器(qi)不(bu)(bu)(bu)泄(xie)漏(lou)、不(bu)(bu)(bu)倒塌、不(bu)(bu)(bu)墜落、不(bu)(bu)(bu)損(sun)壞。嚴禁(jin)與氧化(hua)劑、酸類、鹵素、食用化(hua)學品(pin)等(deng)混(hun)裝混(hun)運(yun)。運(yun)輸(shu)途(tu)(tu)中(zhong)應(ying)防(fang)曝曬、雨淋(lin),防(fang)高溫。中(zhong)途(tu)(tu)停(ting)留時應(ying)遠離火(huo)(huo)種、熱源。車(che)輛運(yun)輸(shu)完畢應(ying)進行(xing)徹(che)底(di)清掃。鐵路運(yun)輸(shu)時要禁(jin)止溜放。
廢棄的管理(li):恢復材料的原狀態,以便重(zhong)新使用。
主要用(yong)(yong)(yong)途及接觸(chu)機會:鈦(tai)(tai)(tai)用(yong)(yong)(yong)于制(zhi)造特(te)種鋼(gang)、合金(jin)、鈦(tai)(tai)(tai)陶瓷及玻璃纖維。金(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai)(tai)也(ye)用(yong)(yong)(yong)于飛(fei)機、導(dao)彈制(zhi)造及原子反應堆。還(huan)用(yong)(yong)(yong)于生產耐火材料(liao)、焊條、建(jian)筑材料(liao)和塑料(liao)等。上述工業中可接觸(chu)金(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai)(tai),二氧化鈦(tai)(tai)(tai)的(de)粉塵和煙塵。四氯化鈦(tai)(tai)(tai)及其(qi)部分水解(jie)物,還(huan)常(chang)夾雜氯及其(qi)氧化物。在機械處理(li)金(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai)(tai)過程(cheng)中也(ye)接觸(chu)鈦(tai)(tai)(tai)氧化物的(de)煙塵。
侵入(ru)途徑:吸入(ru)、食入(ru)。
人體危害:吸(xi)入后對(dui)上呼(hu)吸(xi)道有(you)刺(ci)激(ji)性(xing),引(yin)起(qi)(qi)咳嗽、胸部(bu)緊束感或疼痛(tong)。長期(qi)吸(xi)入TiO2粉(fen)塵(chen)的工人,肺部(bu)無任何變化(hua)。在生產(chan)鈦金屬過程,接觸四(si)氯(lv)(lv)化(hua)鈦及(ji)其水解產(chan)物對(dui)眼和上呼(hu)吸(xi)道粘膜(mo)(mo)有(you)刺(ci)激(ji)作用(yong)。長期(qi)作用(yong)可形成(cheng)慢(man)性(xing)支(zhi)(zhi)氣(qi)管(guan)炎(yan)。TiO2曾(ceng)用(yong)作閃(shan)光灼(zhuo)傷(shang)(shang)的皮膚防護劑,未見(jian)產(chan)生接觸性(xing)皮炎(yan)、變態反應(ying)和經皮吸(xi)收。100℃氯(lv)(lv)氮(dan)化(hua)鈦的飛濺和吸(xi)入鈦酸及(ji)氯(lv)(lv)氮(dan)化(hua)鈦煙(yan)引(yin)起(qi)(qi)皮膚燒(shao)傷(shang)(shang)并(bing)致疤痕(hen)形成(cheng)和咽、聲(sheng)帶、氣(qi)管(guan)粘膜(mo)(mo)充血,由于(yu)形成(cheng)瘢痕(hen)引(yin)起(qi)(qi)喉狹窄。眼短期(qi)接觸氯(lv)(lv)氮(dan)化(hua)鈦引(yin)起(qi)(qi)結(jie)膜(mo)(mo)炎(yan)和角膜(mo)(mo)炎(yan)。此外,四(si)氯(lv)(lv)化(hua)鈦吸(xi)入可引(yin)起(qi)(qi)彌散性(xing)支(zhi)(zhi)氣(qi)管(guan)內息肉。
處理(li)原(yuan)則:皮膚接觸(chu)四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)后應(ying)盡快(kuai)用(yong)軟紙或(huo)布擦掉(diao),然后用(yong)水沖洗,防止(zhi)四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)遇(yu)水放出(chu)大(da)量熱及鹽(yan)酸,加重及擴大(da)灼傷范(fan)圍。吸(xi)入四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)應(ying)立即霧(wu)化(hua)吸(xi)入5%碳(tan)酸氫鈉溶液,以中和(he)四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)水解產生的鹽(yan)酸;吸(xi)氧(yang)、保持(chi)呼吸(xi)進(jin)通暢.安(an)靜休息,減少氧(yang)的消(xiao)耗;早(zao)期給(gei)予足量糖皮質激素,并給(gei)抗生素預防繼發(fa)感染及抗支(zhi)氣管痙攣(luan)藥(yao)(yao)物、祛痰藥(yao)(yao)對癥治療。嚴(yan)密(mi)觀察,防治肺水腫。
預(yu)防(fang)措(cuo)施(shi):接觸四(si)(si)(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)及其水解產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)物的(de)工(gong)種,應注意皮(pi)膚、粘(zhan)膜和(he)呼(hu)(hu)吸(xi)道(dao)的(de)防(fang)護(hu)。產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)鈦(tai)(tai)及其化(hua)(hua)合物粉塵(chen)的(de)工(gong)作地點,亦須加強(qiang)防(fang)塵(chen)措(cuo)施(shi)。大量微小鈦(tai)(tai)粉塵(chen)可著火(huo)(huo)爆(bao)炸,因此鈦(tai)(tai)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)、澆(jiao)鑄(zhu)、加工(gong)應有良好(hao)通風(feng)防(fang)塵(chen)設施(shi),及應有防(fang)火(huo)(huo)防(fang)爆(bao)設備。四(si)(si)(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)過程(cheng)應盡(jin)量密閉,防(fang)止其煙氣逸出及“跑、冒(mao)、滴(di)、漏”。加強(qiang)個人防(fang)護(hu),四(si)(si)(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)設備開蓋、清洗、維(wei)修時應截防(fang)毒(du)面其、防(fang)護(hu)眼鏡(jing)。穿防(fang)酸防(fang)護(hu)衣帽。定期對(dui)接觸四(si)(si)(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)工(gong)人進行休檢,有慢(man)性(xing)呼(hu)(hu)吸(xi)道(dao)疾病患(huan)者(zhe)不(bu)能(neng)從事接觸四(si)(si)(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)的(de)工(gong)作。
急性毒性
金(jin)屬(shu)鈦、二氧化鈦和碳化鈦屬(shu)低毒類。大鼠一次氣管內注(zhu)入(ru)20-50mg二氧化鈦和兔(tu)注(zhu)入(ru)400mg后肺部(bu)無(wu)特異反應。
亞急性和慢性毒性
大(da)鼠氣管(guan)內(nei)注入(ru)(ru)(ru)氫(qing)化(hua)(hua)鈦(tai)后(hou)6和12個月,只見(jian)肺(fei)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)化(hua)(hua)效應(ying)(ying)。大(da)鼠吸入(ru)(ru)(ru)二氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)塵(chen)每天4次,每周5d,歷時13個月,停(ting)止吸入(ru)(ru)(ru)后(hou)7個月,肺(fei)無(wu)任何病理反應(ying)(ying);但豚鼠反復吸入(ru)(ru)(ru)二氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)觀(guan)察到纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)化(hua)(hua)效應(ying)(ying)和嗜酸性(xing)自細胞(bao)浸潤。氣管(guan)內(nei)注入(ru)(ru)(ru)金屬(shu)鈦(tai)無(wu)肺(fei)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)化(hua)(hua)發生。大(da)鼠氣管(guan)內(nei)一次注入(ru)(ru)(ru)氫(qing)化(hua)(hua)鈦(tai)、碳化(hua)(hua)鈦(tai)、硼化(hua)(hua)鈦(tai)和一氮化(hua)(hua)鈦(tai)后(hou)觀(guan)察到肺(fei)部輕(qing)(qing)度纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)化(hua)(hua)。大(da)鼠吸入(ru)(ru)(ru)氫(qing)化(hua)(hua)鈦(tai)16個月亦見(jian)輕(qing)(qing)度纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)化(hua)(hua)。
代謝
人(ren)體(ti)(ti)一般(ban)飲食中(zhong)每日約(yue)(yue)(yue)攝(she)入(ru)(ru)300μg鈦(tai),大部分從糞(fen)排出,其中(zhong)約(yue)(yue)(yue)3%吸(xi)收(shou)入(ru)(ru)血(xue)液。進入(ru)(ru)體(ti)(ti)內的鈦(tai)蓄(xu)積于脾、腎上腺、橫紋肌、肺、皮膚及肝(gan)臟(zang)等(deng)部位。吸(xi)收(shou)入(ru)(ru)體(ti)(ti)內的鈦(tai)主要由尿排出。正常人(ren)血(xue)漿中(zhong)鈦(tai)濃度約(yue)(yue)(yue)3μg/dL,尿鈦(tai)濃度為10μg/L左右。
中毒機理
金(jin)屬鈦(tai)(tai)(tai),氧化鈦(tai)(tai)(tai),碳化鈦(tai)(tai)(tai)(titanium carbonide)等(deng)不溶(rong)(rong)性鈦(tai)(tai)(tai)毒性低,口(kou)服吸收量少,不顯(xian)示毒性反應。金(jin)屬鈦(tai)(tai)(tai)植入(ru)機體未(wei)見(jian)有(you)病理反應。吸入(ru)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)不溶(rong)(rong)性化合物(wu),未(wei)見(jian)肺部有(you)嚴重(zhong)損害,其致(zhi)纖維化作(zuo)用甚微。用含鈦(tai)(tai)(tai)飲水長期飼養動物(wu)未(wei)見(jian)對生長發育有(you)影響,也未(wei)見(jian)腫瘤發生。
致癌性
大(da)鼠肌肉(rou)(rou)注射(she)溶于三(san)辛素(su)的鈦(tai)金屬(shu)粉,引起纖維肉(rou)(rou)瘤(liu)和淋巴(ba)肉(rou)(rou)瘤(liu)增加。注射(she)有機鈦(tai),注射(she)部位出現纖維肉(rou)(rou)瘤(liu),發生肝細(xi)胞瘤(liu)和脾的惡性淋巴(ba)瘤(liu)。鈦(tai)塊沒有致癌性,給(gei)病人(ren)安裝鈦(tai)制人(ren)造(zao)關(guan)節兩(liang)周後,未出現腫瘤(liu)細(xi)胞。
燃爆危險
該(gai)品可燃,具刺激性。
為安全起見(jian),儲存(cun)時(shi)以不少于(yu)25%的(de)水潤濕、鈍化(hua)。儲存(cun)于(yu)陰涼、通(tong)風的(de)庫(ku)(ku)房。遠(yuan)離火種、熱源。庫(ku)(ku)溫不超過(guo)35℃,保持容器(qi)密封,嚴禁(jin)與空(kong)氣接觸。應(ying)與氧化(hua)劑、酸類、鹵素(su)等(deng)分開存(cun)放(fang),切忌混儲。配備相應(ying)品種和數量的(de)消防器(qi)材。儲區應(ying)備有合(he)適(shi)的(de)材料收(shou)容泄漏物。