鈦(tai)(Titanium)是一種(zhong)(zhong)金屬(shu)化(hua)(hua)學元(yuan)素(su)(su),化(hua)(hua)學符號Ti,原子序數22,在(zai)化(hua)(hua)學元(yuan)素(su)(su)周(zhou)期表(biao)中(zhong)(zhong)位于第4周(zhou)期、第IVB族。由格雷戈(ge)爾于1791年發(fa)現(xian)。是一種(zhong)(zhong)銀白色(se)的(de)過渡金屬(shu),其特征為重量(liang)輕、強(qiang)度(du)(du)高(gao)、具金屬(shu)光澤(ze),耐濕氯(lv)氣腐蝕。但鈦(tai)不(bu)能(neng)應(ying)用于干氯(lv)氣中(zhong)(zhong),即使是溫(wen)度(du)(du)0℃以下的(de)干氯(lv)氣,也(ye)會(hui)發(fa)生(sheng)(sheng)劇烈的(de)化(hua)(hua)學反應(ying),生(sheng)(sheng)成四氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai),再分解生(sheng)(sheng)成二(er)氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai),甚至燃燒。只有(you)當氯(lv)氣中(zhong)(zhong)的(de)含水量(liang)高(gao)于0.5%的(de)時候(hou),鈦(tai)在(zai)其中(zhong)(zhong)才能(neng)保持可靠的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。α型鈦(tai)為六方晶系(xi)、β型鈦(tai)為立方晶系(xi)。轉(zhuan)變溫(wen)度(du)(du)為882.5℃。熔點(1660±10)℃,沸點3287℃,密(mi)度(du)(du)為4.506g/cm3。溶(rong)于稀酸,不(bu)溶(rong)于冷水和熱水。耐海水腐蝕性(xing)很強(qiang)。已知的(de)鈦(tai)的(de)同(tong)位素(su)(su)有(you)13種(zhong)(zhong),包(bao)括鈦(tai)-41至鈦(tai)-53。其中(zhong)(zhong)鈦(tai)的(de)穩(wen)定(ding)同(tong)位素(su)(su)有(you)鈦(tai)-46,鈦(tai)-47,鈦(tai)-48,鈦(tai)-49,鈦(tai)-50共(gong)五種(zhong)(zhong),其余的(de)同(tong)位素(su)(su)均有(you)放射性(xing)。
鈦(tai)(tai)被認為(wei)是一種稀有金屬,這是由于(yu)(yu)在(zai)自然界中(zhong)其(qi)(qi)存在(zai)分(fen)散并難以提取。但(dan)其(qi)(qi)相對(dui)豐富,在(zai)所有元素中(zhong)居第十位。鈦(tai)(tai)的礦(kuang)石主(zhu)要(yao)有鈦(tai)(tai)鐵礦(kuang)及(ji)金紅(hong)石,廣布于(yu)(yu)地殼及(ji)巖石圈(quan)之中(zhong)。鈦(tai)(tai)亦同時存在(zai)于(yu)(yu)幾乎所有生(sheng)物、巖石、水體(ti)及(ji)土壤中(zhong)。從主(zhu)要(yao)礦(kuang)石中(zhong)萃取出(chu)鈦(tai)(tai)需要(yao)用(yong)到克羅爾法或(huo)亨特法。鈦(tai)(tai)最(zui)常(chang)見的化(hua)合(he)物是二氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai),可用(yong)于(yu)(yu)制(zhi)造白色顏料。其(qi)(qi)他化(hua)合(he)物還(huan)包括四(si)氯化(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl4)(作催化(hua)劑(ji)和用(yong)于(yu)(yu)制(zhi)造煙幕作空中(zhong)掩護)及(ji)三氯化(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl3)(用(yong)于(yu)(yu)催化(hua)聚丙烯的生(sheng)產)。
1、格(ge)(ge)雷戈(ge)爾(er)(er)(Reverend William Gregor,1762—1817):1791年,鈦(tai)以(yi)含(han)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)物(wu)的(de)(de)(de)(de)形式在英(ying)格(ge)(ge)蘭的(de)(de)(de)(de)康沃爾(er)(er)郡被(bei)發現,發現者是英(ying)格(ge)(ge)蘭業余礦(kuang)(kuang)物(wu)學(xue)(xue)家(jia)(jia)格(ge)(ge)雷戈(ge)爾(er)(er)(Reverend William Gregor),當時(shi)正業為負(fu)責(ze)康沃爾(er)(er)郡的(de)(de)(de)(de)克里特(Creed)教區的(de)(de)(de)(de)牧師。他(ta)(ta)在鄰近的(de)(de)(de)(de)馬納(na)坎(Manaccan)教區中小溪旁找到了(le)一(yi)(yi)些黑沙,后(hou)來(lai)他(ta)(ta)發現了(le)那些沙會被(bei)磁鐵(tie)(tie)吸(xi)引,他(ta)(ta)意識到這(zhe)種(zhong)礦(kuang)(kuang)物(wu)(鈦(tai)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang))包含(han)著一(yi)(yi)種(zhong)新的(de)(de)(de)(de)元素(su)。經過分(fen)析,發現沙里面有兩種(zhong)金屬氧(yang)(yang)化(hua)物(wu):氧(yang)(yang)化(hua)鐵(tie)(tie)(沙受磁鐵(tie)(tie)吸(xi)引的(de)(de)(de)(de)原因)及(ji)一(yi)(yi)種(zhong)他(ta)(ta)無(wu)法(fa)辨(bian)識的(de)(de)(de)(de)白(bai)色金屬氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)。意識到這(zhe)種(zhong)未(wei)被(bei)辨(bian)識的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)含(han)有一(yi)(yi)種(zhong)未(wei)被(bei)發現的(de)(de)(de)(de)金屬,格(ge)(ge)雷戈(ge)爾(er)(er)對康沃爾(er)(er)郡皇家(jia)(jia)地質學(xue)(xue)會及(ji)德國的(de)(de)(de)(de)《化(hua)學(xue)(xue)年刊》發表了(le)這(zhe)次的(de)(de)(de)(de)發現。大約就在同時(shi),米勒(le)·馮(feng)·賴興(xing)斯泰因(Franz-Joseph Müller von Reichenstein)也制造(zao)出類似的(de)(de)(de)(de)物(wu)質,但卻無(wu)法(fa)辨(bian)識它。
2、克拉(la)普(pu)(pu)(pu)羅(luo)(luo)特(te)(te)(Martin Heinrich Klaproth,1743—1817):1795年德國化學家克拉(la)普(pu)(pu)(pu)羅(luo)(luo)特(te)(te)在分析匈牙利產的(de)紅色金紅石時也發(fa)現(xian)了這種(zhong)氧化物(wu)。他主(zhu)張采(cai)取為(wei)鈾(you)(1789年由克拉(la)普(pu)(pu)(pu)羅(luo)(luo)特(te)(te)發(fa)現(xian)的(de))命(ming)名的(de)方法,引用希臘神(shen)(shen)話中泰坦神(shen)(shen)族“Titanic”的(de)名字給這種(zhong)新元素起名叫“Titanium”。中文按(an)其譯(yi)音定名為(wei)鈦。當他聽聞到格(ge)雷戈爾較早前的(de)發(fa)現(xian)之后,克拉(la)普(pu)(pu)(pu)羅(luo)(luo)特(te)(te)取得了一些(xie)馬納坎(kan)礦物(wu)的(de)樣本,并(bing)證(zheng)實它含鈦。
3、亨特(Matthew A.Hunter):格雷戈爾(er)和克拉普羅特當時所發現(xian)的鈦(tai)(tai)是粉末狀的二氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai),而不是金(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai)。因(yin)為鈦(tai)(tai)的氧(yang)化(hua)物極其穩定,而且金(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai)能與氧(yang)、氮、氫(qing)、碳(tan)等直(zhi)接激烈(lie)地化(hua)合,所以單(dan)質鈦(tai)(tai)很難制取。直(zhi)到1910年才被美(mei)國化(hua)學家亨特第(di)一次用鈉還原(yuan)TiCl4制得(de)純(chun)度(du)達99.9%的金(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai)。
1940年盧(lu)森堡科學家W.J.Kroll用鎂還(huan)(huan)原TiCl4制得(de)了(le)純鈦(tai)。從此,鎂還(huan)(huan)原法(又稱為(wei)克勞(lao)爾法)和鈉(na)還(huan)(huan)原法(又稱為(wei)亨特法)成為(wei)生產(chan)海綿(mian)鈦(tai)的工業方法。美(mei)國在1948年用鎂還(huan)(huan)原法制出2噸海綿(mian)鈦(tai),從此開始了(le)鈦(tai)的工業化(hua)生產(chan)。
1947年(nian)(nian),人(ren)們才開始在(zai)工廠里冶(ye)煉鈦(tai)(tai)(tai)。當年(nian)(nian),產量(liang)(liang)只(zhi)有2噸。1955年(nian)(nian)產量(liang)(liang)激增到2萬噸。1972年(nian)(nian),年(nian)(nian)產量(liang)(liang)達(da)到了20萬噸。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)屈服(fu)強(qiang)度(du)比(bi)(bi)鋼(gang)鐵(tie)要高(gao),而它的(de)(de)(de)重量(liang)(liang)幾(ji)乎(hu)只(zhi)有同體(ti)積的(de)(de)(de)鋼(gang)鐵(tie)的(de)(de)(de)一(yi)半,鈦(tai)(tai)(tai)雖然(ran)稍(shao)稍(shao)比(bi)(bi)鋁(lv)重一(yi)點,它的(de)(de)(de)屈服(fu)強(qiang)度(du)卻比(bi)(bi)鋁(lv)大2倍(bei)。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)強(qiang)度(du)高(gao)于鋁(lv)和鋼(gang),比(bi)(bi)模量(liang)(liang)與鋁(lv)、鋼(gang)十分(fen)接(jie)近。在(zai)宇宙火箭和導彈中,就大量(liang)(liang)用鈦(tai)(tai)(tai)代替鋼(gang)鐵(tie)。由于鈦(tai)(tai)(tai)非(fei)常(chang)結(jie)實,能承受很高(gao)的(de)(de)(de)壓力(li),所以人(ren)們開始用鈦(tai)(tai)(tai)來制(zhi)造(zao)潛(qian)(qian)艇(ting)(ting)——鈦(tai)(tai)(tai)潛(qian)(qian)艇(ting)(ting)。這種潛(qian)(qian)艇(ting)(ting)可(ke)以在(zai)深達(da)4500米的(de)(de)(de)深海中航行(xing)。
據統(tong)計(ji),世(shi)界上(shang)(shang)每年用于宇(yu)宙航(hang)行(xing)的鈦,已(yi)達(da)一千(qian)噸以(yi)上(shang)(shang)。極(ji)細的鈦粉,還(huan)是(shi)火箭的好燃(ran)料,所(suo)以(yi)鈦被譽(yu)為(wei)宇(yu)宙金屬,空間金屬。
中國(guo)(guo)鈦(tai)(tai)工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)起步(bu)于(yu)20世(shi)紀50年(nian)代。1954年(nian),北(bei)京(jing)有色(se)金(jin)(jin)屬研究總(zong)院開始進(jin)行海(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)制備(bei)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝研究,1956年(nian)中國(guo)(guo)把鈦(tai)(tai)當作戰略金(jin)(jin)屬列(lie)入了12年(nian)發展規(gui)劃(hua),1958年(nian)在撫(fu)順鋁廠實現了海(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)試驗,成立(li)了中國(guo)(guo)第一個海(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)生(sheng)產(chan)車(che)間,同時在沈陽有色(se)金(jin)(jin)屬加工(gong)(gong)(gong)(gong)廠成立(li)了中國(guo)(guo)第一個鈦(tai)(tai)板帶加工(gong)(gong)(gong)(gong)材生(sheng)產(chan)試驗車(che)間。寶雞鈦(tai)(tai)材加工(gong)(gong)(gong)(gong)裝備(bei)、技術水平及生(sheng)產(chan)能(neng)力(li)均(jun)居全(quan)國(guo)(guo)第一,生(sheng)產(chan)能(neng)力(li)占(zhan)全(quan)中國(guo)(guo)的60%左右,市場(chang)份額占(zhan)中國(guo)(guo)國(guo)(guo)內鈦(tai)(tai)加工(gong)(gong)(gong)(gong)材市場(chang)85%,占(zhan)世(shi)界(jie)產(chan)量的22%,承擔著(zhu)中國(guo)(guo)90%以上(shang)高端鈦(tai)(tai)材產(chan)品的生(sheng)產(chan)任務,號稱中國(guo)(guo)鈦(tai)(tai)谷。
20世紀60-70年(nian)代,在(zai)中國(guo)的統一(yi)規劃(hua)下,先(xian)后建設了(le)以遵義鈦(tai)廠(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)為(wei)(wei)代表的10余家(jia)海綿鈦(tai)生(sheng)產(chan)單位;在(zai)1967年(nian)在(zai)洛(luo)陽(yang)銅加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)成(cheng)立了(le)中國(guo)第(di)一(yi)個(ge)鈦(tai)管棒加(jia)(jia)工(gong)(gong)材(cai)(cai)(cai)生(sheng)產(chan)試驗車間(jian)(jian)和(he)第(di)二條鈦(tai)板帶(dai)材(cai)(cai)(cai)生(sheng)產(chan)試驗車間(jian)(jian),并為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)承(cheng)擔了(le)當時國(guo)內第(di)一(yi)艘核潛艇(ting)、第(di)一(yi)艘導彈驅逐(zhu)艦及航空(kong)用鈦(tai)材(cai)(cai)(cai)的試制開發任務,直到1972年(nian)寶(bao)雞有(you)色(se)金(jin)屬加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)建成(cheng)投產(chan)后,洛(luo)陽(yang)銅加(jia)(jia)工(gong)(gong)將工(gong)(gong)藝資料移交北(bei)(bei)京有(you)色(se)研究總院(yuan),按(an)照(zhao)冶金(jin)部的專(zhuan)業劃(hua)分,不再承(cheng)擔鈦(tai)材(cai)(cai)(cai)料的開發試制工(gong)(gong)作;以北(bei)(bei)京有(you)色(se)研究總院(yuan)、沈陽(yang)鋁鎂(mei)院(yuan)、撫順鋁廠(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)、沈陽(yang)有(you)色(se)金(jin)屬加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)、東北(bei)(bei)輕合金(jin)加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)、洛(luo)陽(yang)銅加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)等單位為(wei)(wei)主(zhu)(zhu),援建了(le)寶(bao)雞有(you)色(se)金(jin)屬加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)和(he)寶(bao)雞貴金(jin)屬所(suo),從此按(an)照(zhao)行業劃(hua)分,以寶(bao)雞有(you)色(se)金(jin)屬加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)(chang)和(he)寶(bao)雞貴金(jin)屬所(suo)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu),承(cheng)擔了(le)國(guo)內大部分鈦(tai)加(jia)(jia)工(gong)(gong)材(cai)(cai)(cai)料的生(sheng)產(chan)開發試制工(gong)(gong)作。同(tong)時中國(guo)也(ye)成(cheng)為(wei)(wei)繼美國(guo)、前蘇聯和(he)日本(ben)之后的第(di)四個(ge)具有(you)完整鈦(tai)工(gong)(gong)業體系的國(guo)家(jia)。
1980年(nian)前后,中(zhong)國海綿鈦(tai)(tai)(tai)產量(liang)達到(dao)2800噸,然而(er)由(you)于(yu)當(dang)(dang)時大多數人對鈦(tai)(tai)(tai)金屬認識不足(zu),鈦(tai)(tai)(tai)材的(de)高價格也限制了鈦(tai)(tai)(tai)的(de)應(ying)用,鈦(tai)(tai)(tai)加工材的(de)產量(liang)僅200噸左右,中(zhong)國鈦(tai)(tai)(tai)工業陷入困境。在這種情況下,由(you)當(dang)(dang)時國務院副(fu)總理方毅同志(zhi)倡導,朱镕基(ji)和(he)袁寶華同志(zhi)支持,于(yu)1982年(nian)7月成立了跨部(bu)委的(de)全(quan)國鈦(tai)(tai)(tai)應(ying)用推(tui)廣領導小組(zu),專(zhuan)門協調鈦(tai)(tai)(tai)工業的(de)發(fa)展(zhan)事宜(yi),促(cu)成了20世(shi)紀(ji)80年(nian)代(dai)(dai)至90年(nian)代(dai)(dai)初期中(zhong)國海綿鈦(tai)(tai)(tai)和(he)鈦(tai)(tai)(tai)加工材產銷兩旺、鈦(tai)(tai)(tai)工業快速平穩發(fa)展(zhan)的(de)良(liang)好局面(mian)。
2011年是中國(guo)(guo)(guo)“十二(er)五”規劃的(de)第一(yi)年,在(zai)這一(yi)年里(li),中國(guo)(guo)(guo)海綿鈦和鈦加工材的(de)產量繼(ji)續慣性增(zeng)長。根據中國(guo)(guo)(guo)有色(se)金屬工業(ye)協會(hui)(hui)鈦鋯鉿分會(hui)(hui)統計,國(guo)(guo)(guo)內14家海綿鈦生產企業(ye)2011年總產量為64952t,同比增(zeng)加了12.4%。根據30家企業(ye)的(de)統計,2011年中國(guo)(guo)(guo)共生產鈦加工材50962t,同比增(zeng)長33.0%。
2014年9月,中國(guo)第一爐(lu)“電子級低(di)氧(yang)(yang)超(chao)高純鈦(tai)”已在浙江省余姚(yao)市成功(gong)研發投產(chan),一舉打破了中國(guo)國(guo)外的(de)(de)(de)(de)(de)壟(long)斷。低(di)氧(yang)(yang)超(chao)高純鈦(tai)主(zhu)要(yao)應用(yong)在半導體(ti)用(yong)濺(jian)射靶材(cai)(cai)、航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天、海洋石油等(deng)核心工(gong)業領域(yu),戰略意義重(zhong)大(da)。作(zuo)為高端戰略性金(jin)屬材(cai)(cai)料,美日(ri)政(zheng)府(fu)嚴(yan)格限(xian)制對中國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)出口。中國(guo)在超(chao)高純鈦(tai)領域(yu)經常要(yao)看美日(ri)的(de)(de)(de)(de)(de)“臉色”。寧波(bo)創(chuang)潤新材(cai)(cai)料有限(xian)公司"年產(chan)250噸電子級低(di)氧(yang)(yang)超(chao)高純鈦(tai)項目"的(de)(de)(de)(de)(de)投產(chan),填補了中國(guo)高端鈦(tai)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)技術空白,意味(wei)著(zhu)中國(guo)已具(ju)備(bei)低(di)氧(yang)(yang)超(chao)高純鈦(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)主(zhu)生產(chan)能力,實現了這一戰略金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)(de)獨立自(zi)給,徹(che)底擺脫了對國(guo)外的(de)(de)(de)(de)(de)依賴。壟(long)斷打破后(hou),直接受益的(de)(de)(de)(de)(de)就是航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天領域(yu)。
衡量(liang)(liang)一個(ge)國(guo)家鈦(tai)工(gong)業(ye)規模(mo)有兩(liang)個(ge)重要指標:海(hai)綿鈦(tai)產(chan)(chan)量(liang)(liang)和(he)鈦(tai)材產(chan)(chan)量(liang)(liang),其中海(hai)綿鈦(tai)產(chan)(chan)量(liang)(liang)反映(ying)原料生(sheng)產(chan)(chan)能力,鈦(tai)材產(chan)(chan)量(liang)(liang)反映(ying)的是深加工(gong)能力。鈦(tai)工(gong)業(ye)已形成中國(guo)、美國(guo)、獨聯體、日本(ben)和(he)歐洲五大(da)生(sheng)產(chan)(chan)和(he)消費主(zhu)體。
綜上所述(shu),中(zhong)國(guo)鈦工業大致經歷了(le)三個發(fa)(fa)(fa)展(zhan)期(qi)(qi):即20世(shi)紀50年代(dai)的開創期(qi)(qi),60-70年代(dai)的建設期(qi)(qi)和(he)80-90年代(dai)的初(chu)步發(fa)(fa)(fa)展(zhan)期(qi)(qi)。在新世(shi)紀,得(de)益于國(guo)民經濟的持續(xu)、快(kuai)(kuai)速(su)發(fa)(fa)(fa)展(zhan),中(zhong)國(guo)鈦工業也進入了(le)一個快(kuai)(kuai)速(su)成長期(qi)(qi)。
鈦的原(yuan)(yuan)子序數(shu)為(wei)(wei)22,核外(wai)電(dian)(dian)子數(shu)共有22個,其電(dian)(dian)子構型為(wei)(wei)1s22s22p?3s23p?3d24s2([Ar]3d24s2)。鈦單質(zhi)有兩種同素異構體(ti):α-Ti和β-Ti。α-Ti是六(liu)方(fang)(fang)(fang)晶(jing)(jing)系,原(yuan)(yuan)子堆(dui)積(ji)方(fang)(fang)(fang)式為(wei)(wei)六(liu)方(fang)(fang)(fang)密堆(dui)積(ji),原(yuan)(yuan)子空間(jian)(jian)利用(yong)率為(wei)(wei)74%。β-Ti為(wei)(wei)立方(fang)(fang)(fang)晶(jing)(jing)格,原(yuan)(yuan)子堆(dui)積(ji)方(fang)(fang)(fang)式為(wei)(wei)體(ti)心立方(fang)(fang)(fang)密堆(dui)積(ji),原(yuan)(yuan)子空間(jian)(jian)利用(yong)率為(wei)(wei)68%。另外(wai),當鈦晶(jing)(jing)體(ti)中出現少量的缺陷時會影(ying)響晶(jing)(jing)體(ti)的性質(zhi),如機械強度、導電(dian)(dian)性等。
鈦(tai)具有金屬(shu)光澤,有延展性。聲音在其(qi)中的傳(chuan)播(bo)速率(lv)為5090m/s。鈦(tai)的主要特點是(shi)密度(du)小、機械強度(du)大、容易加工。
新型鈦(tai)合金耐(nai)熱性能好,可在(zai)600℃或更(geng)高的溫度下(xia)長期使用。
鈦(tai)(tai)合(he)金的(de)(de)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性能好,鈦(tai)(tai)合(he)金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)鈦(tai)(tai)合(he)金,其強(qiang)度(du)隨溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)降低(di)而(er)提(ti)高,但(dan)塑性變化卻(que)不大。在-196-253℃低(di)溫(wen)(wen)下保持較好的(de)(de)延性及韌性,避免(mian)了(le)金屬冷脆性,是低(di)溫(wen)(wen)容(rong)器,貯箱等設備(bei)的(de)(de)理(li)想材料。
金屬(shu)鈦的(de)抗阻尼性能(neng)強,受到(dao)機械振(zhen)動(dong)、電振(zhen)動(dong)后,與(yu)鋼、銅金屬(shu)相比,其自身振(zhen)動(dong)衰(shuai)減時間最長。利用鈦的(de)這一性能(neng)可作音叉、醫(yi)學(xue)上的(de)超聲粉碎機振(zhen)動(dong)元件和高(gao)級(ji)音響揚(yang)聲器的(de)振(zhen)動(dong)薄(bo)膜等。
鈦(tai)是鋼與合金中重要的(de)合金元素,但比強度(du)(du)位(wei)于金屬(shu)之首。熔點1668℃,熔化潛熱(re)3.7-5.0千(qian)(qian)卡(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi),沸(fei)點3260±20℃,汽(qi)化潛熱(re)102.5-112.5千(qian)(qian)卡(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi),臨界溫度(du)(du)4350℃,臨界壓(ya)力1130大氣壓(ya)。鈦(tai)的(de)導熱(re)性和導電(dian)性能(neng)較差,近似(si)或略(lve)低(di)于不銹鋼,鈦(tai)具(ju)有超導性,純鈦(tai)的(de)超導臨界溫度(du)(du)為(wei)0.38-0.4K。在25℃時,鈦(tai)的(de)熱(re)容為(wei)0.126卡(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)·度(du)(du),熱(re)焓1149卡(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi),熵為(wei)7.33卡(ka)/克(ke)(ke)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)·度(du)(du)。
鈦具有可塑性(xing),高(gao)純鈦的(de)(de)(de)延伸率可達50-60%,斷面收縮率可達70-80%,但收縮強(qiang)(qiang)度低(即收縮時(shi)產生的(de)(de)(de)力度)。鈦中(zhong)雜質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)存在,對其(qi)機(ji)械性(xing)能影響(xiang)極(ji)大(da),特別是(shi)(shi)間隙雜質(zhi)(zhi)(氧、氮、碳)可大(da)大(da)提高(gao)鈦的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度,顯(xian)著降低其(qi)塑性(xing)。鈦作為結構材料所具有的(de)(de)(de)良好機(ji)械性(xing)能,就是(shi)(shi)通過(guo)嚴格控制其(qi)中(zhong)適當(dang)的(de)(de)(de)雜質(zhi)(zhi)含量和(he)添(tian)加合金元(yuan)素而達到的(de)(de)(de)。
純鈦(tai)是無磁(ci)(ci)性(xing)金屬,在(zai)很(hen)大的(de)磁(ci)(ci)場(chang)中也(ye)難以(yi)被磁(ci)(ci)化,無毒且(qie)與人體組織(zhi)及血液有好(hao)的(de)相溶性(xing),所(suo)以(yi)被醫(yi)療界采用(yong)。鈦(tai)合金是順磁(ci)(ci)性(xing)物質,導磁(ci)(ci)率為1.00004。
鈦(tai)的(de)抗拉強(qiang)度(du)與其屈(qu)(qu)服強(qiang)度(du)接近(jin)說明了其屈(qu)(qu)強(qiang)比(bi)(抗拉強(qiang)度(du)/屈(qu)(qu)服強(qiang)度(du))高,表示(shi)了金屬鈦(tai)材料在(zai)成形(xing)(xing)時塑(su)性(xing)變形(xing)(xing)差(cha)。由于鈦(tai)的(de)屈(qu)(qu)服極(ji)限與彈(dan)性(xing)模量的(de)比(bi)值大,使鈦(tai)成型時的(de)回(hui)彈(dan)能力(li)大。
金屬鈦(tai)的導(dao)熱系(xi)數雖然比碳(tan)鋼和(he)銅低,但由于鈦(tai)優異的耐腐蝕性能,所以壁厚可(ke)以大(da)大(da)減薄,而且表(biao)面與蒸汽的換(huan)熱方式為滴狀冷凝(ning),減少(shao)了熱阻,鈦(tai)表(biao)面不結(jie)垢(gou)也可(ke)減少(shao)熱阻,使鈦(tai)的換(huan)熱性能顯著(zhu)提高。
鈦的彈性模(mo)量在常溫時為106.4GPa,為鋼(gang)的57%。
下面(mian)是鈦的電(dian)離能數據(單(dan)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(tai)是一種化(hua)學性質非常(chang)活潑的金屬,但熔(rong)點高達(da)1668℃。鈦(tai)在較(jiao)高的溫度下,還可(ke)與許多元素和化(hua)合物發生反應(ying)。按其與鈦(tai)發生不(bu)同反應(ying)可(ke)分(fen)為以下四類:
第一類:鹵素和氧族元素與(yu)鈦生成共價鍵與(yu)離子鍵化(hua)合物;
第二類:過渡元素、氫、鈹(pi)、硼族(zu)、碳族(zu)和(he)氮族(zu)元素與鈦生成金屬(shu)間(jian)化物(wu)和(he)有(you)限固溶體;
第(di)三類:鋯、鉿、釩族(zu)、鉻(ge)族(zu)、鈧元素與(yu)鈦(tai)生成無限(xian)固(gu)溶體;
第四類:惰性(xing)氣體、堿(jian)金屬、堿(jian)土(tu)金屬、稀土(tu)元素(除(chu)鈧外),錒、釷等不(bu)與(yu)(yu)(yu)鈦(tai)發(fa)生(sheng)(sheng)反應(ying)或(huo)基本(ben)上不(bu)發(fa)生(sheng)(sheng)反應(ying)。與(yu)(yu)(yu)化合物HF和氟(fu)化物氟(fu)化氫氣體在(zai)加熱時與(yu)(yu)(yu)鈦(tai)發(fa)生(sheng)(sheng)反應(ying)生(sheng)(sheng)成TiF4,反應(ying)式(shi)為(wei)
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡(ka)
鈦有良(liang)好(hao)的(de)(de)抗(kang)腐蝕性能,不(bu)受大氣和(he)海水(shui)的(de)(de)影響。在(zai)常溫(wen)下,不(bu)會被(bei)7%以(yi)下鹽酸(suan)、5%以(yi)下硫酸(suan)、硝酸(suan)、王水(shui)或(huo)稀堿溶液所(suo)腐蝕;只(zhi)有氫(qing)(qing)氟(fu)酸(suan)、濃鹽酸(suan)、濃硫酸(suan)等才可對它作用。不(bu)含水(shui)的(de)(de)氟(fu)化氫(qing)(qing)液體只(zhi)可在(zai)鈦表面上生成(cheng)一層(ceng)致密(mi)的(de)(de)四氟(fu)化鈦膜,可防止HF浸(jin)入鈦的(de)(de)內部。氫(qing)(qing)氟(fu)酸(suan)是(shi)(shi)鈦的(de)(de)最(zui)強溶劑。即使是(shi)(shi)濃度為1%的(de)(de)氫(qing)(qing)氟(fu)酸(suan),也能與(yu)鈦發生激烈反應:
2Ti+6HF=2TiF3+3H2
無水的(de)氟化(hua)物及(ji)其水溶液在低溫下不與(yu)鈦(tai)發生反應,僅(jin)在高(gao)溫下熔融的(de)氟化(hua)物與(yu)鈦(tai)發生顯著反應。HCl和氯(lv)化(hua)物氯(lv)化(hua)氫(qing)氣體能腐蝕金屬(shu)鈦(tai),干燥的(de)氯(lv)化(hua)氫(qing)在>300℃時與(yu)鈦(tai)反應生成(cheng)TiCl4:
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千(qian)卡(ka)
濃度<5%的鹽酸(suan)在室溫下不與鈦(tai)反應,20%的鹽酸(suan)在常(chang)溫下與鈦(tai)發生(sheng)反應生(sheng)成紫色的TiCl3:
2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2
當(dang)溫(wen)度(du)長高時,即使稀鹽酸(suan)(suan)也(ye)會腐(fu)蝕(shi)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)。各種無水(shui)(shui)的氯化(hua)(hua)物,如鎂、錳(meng)、鐵、鎳、銅(tong)、鋅、汞、錫(xi)、鈣、鈉、鋇和NH4+離子(zi)及其水(shui)(shui)溶液,都(dou)不與鈦(tai)(tai)(tai)(tai)發生(sheng)反應,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)在這(zhe)些氯化(hua)(hua)物中具有很(hen)好(hao)的穩定性。硫(liu)酸(suan)(suan)和硫(liu)化(hua)(hua)氫鈦(tai)(tai)(tai)(tai)與5%的硫(liu)酸(suan)(suan)有明顯的反應,在常溫(wen)下(xia),約40%的硫(liu)酸(suan)(suan)對鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的腐(fu)蝕(shi)速度(du)最快,當(dang)濃(nong)度(du)大于40%,達到60%時腐(fu)蝕(shi)速度(du)反而變慢(man),80%又達到最快。加(jia)熱的稀酸(suan)(suan)或50%的濃(nong)硫(liu)酸(suan)(suan)可與鈦(tai)(tai)(tai)(tai)反應生(sheng)成硫(liu)酸(suan)(suan)鈦(tai)(tai)(tai)(tai):
Ti+H2SO4=TiSO4+H2
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2
加熱的濃硫酸可被(bei)鈦(tai)還(huan)原,生成SO2:
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡
常溫(wen)下(xia)鈦(tai)與硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)反應,在其表面生成一層保護膜,可阻止硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)與鈦(tai)的進一步反應。但在高(gao)溫(wen)下(xia),硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)與鈦(tai)反應析出(chu)氫(qing):
Ti+H2S=TiS+H2+70千卡
粉(fen)末鈦在(zai)(zai)600℃開(kai)始與硫化(hua)氫反(fan)應(ying)(ying)生成鈦的硫化(hua)物,在(zai)(zai)900℃時反(fan)應(ying)(ying)產物主要為TiS,1200℃時為Ti2S3。硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)和王水致(zhi)密的表(biao)面(mian)光滑的鈦對硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)具有很好的穩定性,這是由于硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)能快速(su)在(zai)(zai)鈦表(biao)面(mian)生成一(yi)層牢固的氧化(hua)膜,但是表(biao)面(mian)粗糙,特別是海綿鈦或(huo)粉(fen)末鈦,可與次、熱稀(xi)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)發生反(fan)應(ying)(ying):
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO
高(gao)于70℃的(de)濃硝酸也可與鈦(tai)發生反(fan)應:
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O
常溫(wen)下,鈦不(bu)與王水反應(ying)。溫(wen)度高時,鈦可與王水反應(ying)生成TiCl2。
綜上(shang)所(suo)述,鈦(tai)的(de)(de)(de)性(xing)質與(yu)(yu)溫(wen)度及(ji)其存在(zai)(zai)形態、純度有著極其密切的(de)(de)(de)關系。致密的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)鈦(tai)在(zai)(zai)自然界中(zhong)是相當穩定的(de)(de)(de),但是,粉末鈦(tai)在(zai)(zai)空氣中(zhong)可引起自燃。鈦(tai)中(zhong)雜(za)質的(de)(de)(de)存在(zai)(zai),顯著的(de)(de)(de)影響(xiang)鈦(tai)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)、化(hua)(hua)學(xue)性(xing)能(neng)(neng)、機械性(xing)能(neng)(neng)和(he)耐腐蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)。特別(bie)是一些間隙雜(za)質,它們(men)可以(yi)使(shi)鈦(tai)晶格發生(sheng)(sheng)畸變,而(er)影響(xiang)鈦(tai)的(de)(de)(de)各種(zhong)性(xing)能(neng)(neng)。常(chang)溫(wen)下(xia)鈦(tai)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)活性(xing)很(hen)小,能(neng)(neng)與(yu)(yu)氫氟酸(suan)等少數幾種(zhong)物(wu)質發生(sheng)(sheng)反應(ying)(ying),但溫(wen)度增加時鈦(tai)的(de)(de)(de)活性(xing)迅速(su)增加,特別(bie)是在(zai)(zai)高溫(wen)下(xia)鈦(tai)可與(yu)(yu)許(xu)多物(wu)質發生(sheng)(sheng)劇(ju)烈反應(ying)(ying)。鈦(tai)的(de)(de)(de)冶煉過程一般都在(zai)(zai)800℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高溫(wen)下(xia)進(jin)行,因此必須(xu)在(zai)(zai)真空中(zhong)或在(zai)(zai)惰性(xing)氣氛保(bao)護(hu)下(xia)操(cao)作(zuo)。金(jin)屬(shu)鈦(tai)在(zai)(zai)高溫(wen)環境中(zhong)的(de)(de)(de)還(huan)原(yuan)能(neng)(neng)力強(qiang),能(neng)(neng)與(yu)(yu)氧(yang)、碳、氮(dan)以(yi)及(ji)其他許(xu)多元素化(hua)(hua)合,還(huan)能(neng)(neng)從部分(fen)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(比如氧(yang)化(hua)(hua)鋁)中(zhong)奪取氧(yang)。常(chang)溫(wen)下(xia)鈦(tai)與(yu)(yu)氧(yang)氣化(hua)(hua)合生(sheng)(sheng)成一層極薄致密的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo),這層氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)常(chang)溫(wen)下(xia)不(bu)與(yu)(yu)硝酸(suan),稀硫酸(suan),稀鹽(yan)酸(suan)反應(ying)(ying),以(yi)及(ji)酸(suan)中(zhong)之王(wang)——王(wang)水(shui)。它與(yu)(yu)氫氟酸(suan)、濃鹽(yan)酸(suan)、濃硫酸(suan)反應(ying)(ying)。
在(zai)電化學中,鈦(tai)是單向閥型金屬(shu),電位(wei)很負(fu),通常無(wu)法用鈦(tai)作(zuo)為陽極進行分解。
人(ren)們(men)利用(yong)鈦(tai)在(zai)高(gao)溫(wen)下化合能力(li)強(qiang)的(de)特點,在(zai)煉鋼(gang)(gang)的(de)時候(hou)(hou),氮很容易溶解在(zai)鋼(gang)(gang)水(shui)里,當(dang)鋼(gang)(gang)錠冷卻的(de)時候(hou)(hou),鋼(gang)(gang)錠中就形成(cheng)氣泡,影響鋼(gang)(gang)的(de)質(zhi)量。所以煉鋼(gang)(gang)工(gong)人(ren)往鋼(gang)(gang)水(shui)里加進金屬鈦(tai),使它與氮化合,變成(cheng)爐渣——氮化鈦(tai),浮在(zai)鋼(gang)(gang)水(shui)表(biao)面,這樣鋼(gang)(gang)錠就比較純凈了。
當超音(yin)速(su)飛機飛行時,它的(de)機翼(yi)的(de)溫度可以(yi)達到500℃。如用(yong)比(bi)較(jiao)耐(nai)熱(re)的(de)鋁合金制造機翼(yi),一到二三百(bai)度也(ye)會(hui)吃不消,必須(xu)有一種(zhong)又(you)輕、又(you)韌、又(you)耐(nai)高溫的(de)材料(liao)來代替鋁合金而鈦恰好能夠滿足這些要求(qiu)。鈦還能經得住零下一百(bai)多度的(de)考驗,在這種(zhong)低溫下,鈦仍舊(jiu)有很好的(de)韌性而不發脆。
鈦(tai)吸氣主(zhu)要(yao)指高溫(wen)下與碳、氫、氮(dan)、氧發生反應。利用鈦(tai)和(he)鋯對空氣的(de)強大(da)吸收力(li),可(ke)以除去空氣,造(zao)成真空。比方,利用鈦(tai)制成的(de)真空泵,可(ke)以把空氣抽(chou)到(dao)只剩下十(shi)萬億分之(zhi)一。
鈦(tai)(tai)的(de)最大缺點是難以提煉(lian)。主(zhu)要是因為(wei)鈦(tai)(tai)在(zai)高溫(wen)下(xia)化(hua)合(he)能力(li)強,可以與氧(yang)、碳、氮以及其他許多元素(su)化(hua)合(he)。因此(ci),不論在(zai)冶(ye)(ye)(ye)煉(lian)或者鑄造的(de)時候(hou),人們都小心地防(fang)止(zhi)這(zhe)些元素(su)“侵襲”鈦(tai)(tai)。在(zai)冶(ye)(ye)(ye)煉(lian)鈦(tai)(tai)的(de)時候(hou),空氣(qi)(qi)(qi)與水當然是嚴格禁止(zhi)接近的(de),甚(shen)至連冶(ye)(ye)(ye)金上(shang)常用的(de)氧(yang)化(hua)鋁(lv)坩堝也禁止(zhi)使用,因為(wei)鈦(tai)(tai)會(hui)從(cong)氧(yang)化(hua)鋁(lv)里奪取氧(yang)。人們利用鎂與四氯化(hua)鈦(tai)(tai)在(zai)惰性氣(qi)(qi)(qi)體——氦(hai)氣(qi)(qi)(qi)或氬氣(qi)(qi)(qi)中相(xiang)作用,來提煉(lian)鈦(tai)(tai)。
鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化物為二氧(yang)(yang)化鈦(tai)(tai)(tai)(tai),是(shi)(shi)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)最(zui)高(gao)(gao)價氧(yang)(yang)化物。天然TiO2是(shi)(shi)金紅石,純凈的(de)(de)(de)TiO2是(shi)(shi)雪白(bai)(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)(de)粉(fen)末,是(shi)(shi)最(zui)好的(de)(de)(de)白(bai)(bai)(bai)(bai)(bai)色顏料(liao),俗稱(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)(bai),冷(leng)時(shi)為白(bai)(bai)(bai)(bai)(bai)色,熱(re)時(shi)呈淺黃色。以前,人們(men)開采(cai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦,主要目的(de)(de)(de)便是(shi)(shi)為了獲(huo)得二氧(yang)(yang)化鈦(tai)(tai)(tai)(tai)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)(de)粘(zhan)附力強,不易(yi)起化學變化,永遠(yuan)是(shi)(shi)雪白(bai)(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)(de),是(shi)(shi)良(liang)好的(de)(de)(de)白(bai)(bai)(bai)(bai)(bai)色涂(tu)料(liao),它折(zhe)射(she)率高(gao)(gao),著色力強,遮(zhe)蓋力大,化學性能穩(wen)定。其他白(bai)(bai)(bai)(bai)(bai)色涂(tu)料(liao),如(ru)鋅(xin)白(bai)(bai)(bai)(bai)(bai)ZnO和(he)鉛白(bai)(bai)(bai)(bai)(bai)2PbCO3·Pb(OH)2等,不具有鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)(de)這(zhe)些優良(liang)性能。特(te)別可貴的(de)(de)(de)是(shi)(shi)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)(bai)無毒。它的(de)(de)(de)熔點很高(gao)(gao),被用來制造(zao)耐火(huo)玻璃,釉料(liao),琺瑯(lang)、陶(tao)土、耐高(gao)(gao)溫的(de)(de)(de)實驗器皿等。
二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)是世(shi)界上(shang)(shang)最白(bai)的(de)(de)東(dong)西,1克二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)可以把450多平方(fang)厘米的(de)(de)面積涂得雪白(bai)。它比(bi)常(chang)用的(de)(de)白(bai)顏料(liao)——鋅鋇白(bai)還要(yao)白(bai)5倍,因(yin)此(ci)是調制白(bai)油漆的(de)(de)最好顏料(liao)。世(shi)界上(shang)(shang)用作(zuo)顏料(liao)的(de)(de)二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鈦(tai)(tai),一年多到幾(ji)十萬(wan)噸。二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)可以加(jia)在(zai)紙(zhi)(zhi)里,使(shi)(shi)紙(zhi)(zhi)變(bian)白(bai)并(bing)且不透(tou)明,效果(guo)比(bi)其(qi)他(ta)物質大10倍,因(yin)此(ci),鈔(chao)票(piao)紙(zhi)(zhi)和(he)美術品用紙(zhi)(zhi)就要(yao)加(jia)二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)。此(ci)外,為了使(shi)(shi)塑料(liao)的(de)(de)顏色變(bian)淺,使(shi)(shi)人造絲光澤柔和(he),有時也要(yao)添加(jia)二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)。在(zai)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)工業上(shang)(shang),二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)還被用作(zuo)為白(bai)色橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)填料(liao)。
鈦(tai)(tai)的氫(qing)(qing)化物(wu)是氫(qing)(qing)化鈦(tai)(tai)。氫(qing)(qing)化鈦(tai)(tai)很脆(cui),因而可(ke)用于(yu)制造(zao)粉末鈦(tai)(tai),它還用于(yu)焊接,二(er)氫(qing)(qing)化鈦(tai)(tai)受熱分解,析出新生態氫(qing)(qing)和金屬鈦(tai)(tai),后者可(ke)促進焊接,并使焊縫強度(du)增加。可(ke)用作聚合(he)反應之催(cui)化劑。
四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)非常有(you)趣,它在(zai)通常狀況(kuang)下為無色(se)液體(熔點-25℃,沸點136.4℃),有(you)刺鼻氣(qi)味(wei),在(zai)濕(shi)空氣(qi)中便會大冒白煙——它水解了(le),變(bian)成白色(se)的(de)二氧化(hua)鈦(tai)(tai)的(de)水凝膠。在(zai)水中則強烈水解為偏鈦(tai)(tai)酸H2TiO3。在(zai)軍(jun)事上,人們便利用四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)的(de)這(zhe)股(gu)怪脾(pi)氣(qi),作為人造煙霧(wu)劑。特別是在(zai)海洋上,水氣(qi)多,一放四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai),濃煙就象一道白色(se)的(de)長城,擋(dang)住(zhu)了(le)敵(di)人的(de)視線。在(zai)農業上,人們利用四(si)氟(fu)化(hua)鈦(tai)(tai)來防(fang)霜。
TiCl3是紫色(se)晶體(ti),其(qi)水溶液可用做還(huan)原劑。Ti3+比(bi)Sn2+有更(geng)強(qiang)的還(huan)原性(xing)。
鈦酸(suan)(suan)鋇(bei)晶體有(you)這樣(yang)的(de)特性:當它(ta)受壓(ya)力而改變形(xing)狀(zhuang)(zhuang)的(de)時候,會產(chan)生(sheng)電(dian)(dian)流(liu),一通電(dian)(dian)又會改變形(xing)狀(zhuang)(zhuang)。于是,人們(men)把鈦酸(suan)(suan)鋇(bei)放(fang)在超聲(sheng)波(bo)(bo)中(zhong)(zhong),它(ta)受壓(ya)便產(chan)生(sheng)電(dian)(dian)流(liu),由它(ta)所(suo)(suo)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)(dian)流(liu)的(de)大(da)小可以(yi)測(ce)知超聲(sheng)波(bo)(bo)的(de)強弱。相反,用(yong)(yong)高頻電(dian)(dian)流(liu)通過它(ta),則可以(yi)產(chan)生(sheng)超聲(sheng)波(bo)(bo)。幾乎所(suo)(suo)有(you)的(de)超聲(sheng)波(bo)(bo)儀器中(zhong)(zhong),都要(yao)用(yong)(yong)到(dao)鈦酸(suan)(suan)鋇(bei)。除此之外(wai),鈦酸(suan)(suan)鋇(bei)還有(you)許多用(yong)(yong)途。例如:鐵路(lu)工(gong)人把它(ta)放(fang)在鐵軌下(xia)面(mian),來測(ce)量火車(che)通過時候的(de)壓(ya)力;醫生(sheng)用(yong)(yong)它(ta)制(zhi)成脈搏記(ji)錄器。用(yong)(yong)鈦酸(suan)(suan)鋇(bei)做的(de)水底探測(ce)器,是銳利的(de)水下(xia)眼(yan)睛,它(ta)不只能夠(gou)看到(dao)魚群,而且還可以(yi)看到(dao)水底下(xia)的(de)暗礁(jiao)、冰山和敵人的(de)潛水艇(ting)等。
制(zhi)取金(jin)屬鈦(tai)(tai)的(de)原(yuan)料主要(yao)為金(jin)紅(hong)石(shi)(shi),其(qi)中(zhong)含TiO2大于96%。缺少金(jin)紅(hong)石(shi)(shi)礦的(de)國(guo)家,例(li)如蘇聯(lian),則采用(yong)(yong)鈦(tai)(tai)鐵(tie)(tie)礦制(zhi)成的(de)"高鈦(tai)(tai)渣(zha)(zha)",其(qi)中(zhong)含TiO290%左右(you)。因(yin)天然金(jin)紅(hong)石(shi)(shi)漲價和儲(chu)量日減,各國(guo)都趨向于用(yong)(yong)鈦(tai)(tai)鐵(tie)(tie)礦制(zhi)成富鈦(tai)(tai)料,即(ji)高鈦(tai)(tai)渣(zha)(zha)和人造金(jin)紅(hong)石(shi)(shi)。鈦(tai)(tai)在1791年(nian)被(bei)發現(xian),而第一(yi)(yi)次制(zhi)得(de)純(chun)凈(jing)的(de)鈦(tai)(tai)卻是在1910年(nian),中(zhong)間經歷了一(yi)(yi)百余(yu)年(nian)。原(yuan)因(yin)在于:鈦(tai)(tai)在高溫下(xia)性質十分活潑,很(hen)易和氧、氮、碳(tan)等元素化合,要(yao)提煉出純(chun)鈦(tai)(tai)需要(yao)十分苛刻的(de)條件。
冶煉鈦(tai)(tai)時,要經過(guo)復雜的(de)步驟。把鈦(tai)(tai)鐵礦變成(cheng)四氯化鈦(tai)(tai),再放到(dao)密封的(de)不(bu)銹鋼罐(guan)中,充以氬氣(qi),使它(ta)們(men)與金屬鎂反應,就(jiu)得到(dao)“海綿鈦(tai)(tai)”。這(zhe)(zhe)種(zhong)多(duo)孔的(de)“海綿鈦(tai)(tai)”是不(bu)能直接(jie)使用的(de),還必須把它(ta)們(men)在(zai)(zai)電(dian)(dian)爐中融化成(cheng)液(ye)體,才能鑄成(cheng)鈦(tai)(tai)錠。但(dan)制造這(zhe)(zhe)種(zhong)電(dian)(dian)爐又談何容易!除(chu)了(le)電(dian)(dian)爐的(de)空氣(qi)必須抽干凈(jing)外,更(geng)傷腦筋的(de)是,簡(jian)直找(zhao)不(bu)到(dao)盛裝液(ye)態鈦(tai)(tai)的(de)坩堝(guo),因為一(yi)般耐火材料都含(han)有氧化物,而其中的(de)氧就(jiu)會被液(ye)態鈦(tai)(tai)奪(duo)走。后(hou)(hou)來,人(ren)們(men)終于(yu)發(fa)明(ming)了(le)一(yi)種(zhong)“水(shui)(shui)冷(leng)銅坩堝(guo)”的(de)電(dian)(dian)爐。這(zhe)(zhe)種(zhong)電(dian)(dian)爐只有中央(yang)一(yi)部分區域很熱,其余部分都是冷(leng)的(de),鈦(tai)(tai)在(zai)(zai)電(dian)(dian)爐中熔(rong)化后(hou)(hou),流到(dao)用水(shui)(shui)冷(leng)卻的(de)銅坩堝(guo)壁上,馬上凝成(cheng)鈦(tai)(tai)錠。用這(zhe)(zhe)種(zhong)方法已經能夠生(sheng)產幾噸重(zhong)的(de)鈦(tai)(tai)塊(kuai),但(dan)它(ta)的(de)成(cheng)本就(jiu)可想而知了(le)。
工業上常(chang)用硫酸分解鈦鐵礦的(de)方法(fa)制(zhi)(zhi)取二(er)氧化鈦,再由二(er)氧化鈦制(zhi)(zhi)取金屬鈦。濃(nong)硫酸處理磨碎的(de)鈦鐵礦(精礦),發生下面的(de)化學反應:
FeTiO3+3H2SO4 = Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4 = TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4 = FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2O
為了(le)除去雜(za)質(zhi)Fe2(SO4)3,加入(ru)鐵屑,Fe3+還原為Fe2+,然后將溶液冷(leng)卻至273K以下,使(shi)得FeSO4·7H2O(綠礬)作為副產品結晶析出。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦(tai)酸沉淀,反(fan)應是(shi):
Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4
鍛燒偏鈦酸即制得二氧化鈦:
H2TiO3= TiO2+H2O
工業上制金(jin)屬鈦采用(yong)金(jin)屬熱還原(yuan)法還原(yuan)四氯(lv)化鈦。將TiO2(或(huo)天然的金(jin)紅石)和炭(tan)粉(fen)混(hun)合加熱至1000~1100K,進行氯(lv)化處(chu)理(li),并使生(sheng)成的TiCl4,蒸氣(qi)冷凝。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
在1070K用(yong)熔融的鎂在氬氣中(zhong)還原TiCl4可(ke)得多(duo)孔的海綿鈦:
TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti
這種海綿鈦經過粉碎、放入(ru)真空電弧爐(lu)里熔煉,最(zui)后制(zhi)成各種鈦材。
也可(ke)以(yi)通(tong)過反應:Ti+2CI2=TiCI4
得到的TiCI4經過高溫(1250℃左(zuo)右)情況(kuang)下分解:
TiCI4=Ti+2CI2
由此(ci)得到純(chun)鈦棒(bang)。
金(jin)(jin)屬(shu)鎂還(huan)(huan)原四(si)(si)氯(lv)化鈦。按摩爾比將(jiang)四(si)(si)氯(lv)化鈦在(zai)惰性氣體中用金(jin)(jin)屬(shu)鎂還(huan)(huan)原,反應溫度控制在(zai)900℃左(zuo)右(you),可(ke)制得海(hai)綿狀鈦。副產品(pin)氯(lv)化鎂可(ke)通過在(zai)1.33×10-2~1.33×10-4Pa真空、加熱1000℃的條件(jian)下從(cong)鈦中分離出來。
鈦耐腐(fu)蝕(shi),所以在化(hua)學工業上常常要(yao)用到它(ta)。過去,化(hua)學反應器中裝熱(re)硝(xiao)酸的(de)部(bu)件都用不(bu)銹鋼(gang)。不(bu)銹鋼(gang)也怕那強烈的(de)腐(fu)蝕(shi)劑——熱(re)硝(xiao)酸,每隔(ge)半年,這(zhe)種部(bu)件就要(yao)統統換(huan)掉。用鈦來(lai)制造這(zhe)些(xie)部(bu)件,雖然成本(ben)比(bi)不(bu)銹鋼(gang)部(bu)件貴一些(xie),但是它(ta)可以連續(xu)不(bu)斷地使用五年,計算起來(lai)反而合算得多。
鈦(tai)和(he)(he)(he)鈦(tai)的(de)(de)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)大(da)量用于(yu)航空(kong)工業(ye),有(you)(you)(you)"空(kong)間金(jin)(jin)(jin)屬"之稱;另外,在(zai)(zai)造(zao)船工業(ye)、化學工業(ye)、制(zhi)造(zao)機(ji)械(xie)部件、電訊器(qi)材、硬(ying)質(zhi)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)等(deng)方(fang)面有(you)(you)(you)著日(ri)益廣(guang)泛(fan)的(de)(de)應用。純鈦(tai)是(shi)銀白色的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬,它具有(you)(you)(you)許多優良(liang)性能。鈦(tai)的(de)(de)密(mi)度(du)比(bi)鋼(gang)(gang)(gang)小(xiao)43%,比(bi)久(jiu)負盛名的(de)(de)輕金(jin)(jin)(jin)屬鎂稍(shao)大(da)一些。鈦(tai)的(de)(de)強(qiang)度(du)大(da),純鈦(tai)抗拉強(qiang)度(du)最高可(ke)(ke)達180kg/mm2,與鋼(gang)(gang)(gang)相(xiang)差不多,比(bi)鋁大(da)兩倍,比(bi)鎂大(da)五倍。鈦(tai)耐(nai)高溫,熔點1942K,比(bi)黃金(jin)(jin)(jin)高近1000K,比(bi)鋼(gang)(gang)(gang)高近500K。有(you)(you)(you)些鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)強(qiang)度(du)高于(yu)鈦(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin),但鈦(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)比(bi)強(qiang)度(du)(抗拉強(qiang)度(du)和(he)(he)(he)密(mi)度(du)之比(bi))卻超過優質(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)。鈦(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)有(you)(you)(you)好(hao)的(de)(de)耐(nai)熱強(qiang)度(du)、低溫韌(ren)性和(he)(he)(he)斷裂韌(ren)性,故多用作(zuo)(zuo)飛機(ji)發動機(ji)零件和(he)(he)(he)火箭、導彈(dan)結構件。鈦(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)還可(ke)(ke)作(zuo)(zuo)燃(ran)料和(he)(he)(he)氧化劑的(de)(de)儲箱以(yi)及高壓(ya)容(rong)器(qi)。已有(you)(you)(you)用鈦(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)制(zhi)造(zao)自動步(bu)槍,迫(po)擊炮(pao)座板及無后(hou)座力炮(pao)的(de)(de)發射管(guan)。在(zai)(zai)石油(you)(you)工業(ye)上主要作(zuo)(zuo)各(ge)種容(rong)器(qi)、反(fan)應器(qi)、熱交換器(qi)、蒸(zheng)餾塔、管(guan)道、泵和(he)(he)(he)閥(fa)等(deng)。鈦(tai)可(ke)(ke)用作(zuo)(zuo)電極和(he)(he)(he)發電站的(de)(de)冷凝器(qi)以(yi)及環境污染控制(zhi)裝(zhuang)置。鈦(tai)鎳形狀記(ji)憶(yi)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)(zai)儀器(qi)儀表上已廣(guang)泛(fan)應用。在(zai)(zai)醫療中,鈦(tai)可(ke)(ke)作(zuo)(zuo)人造(zao)骨(gu)頭(tou)和(he)(he)(he)各(ge)種器(qi)具。鈦(tai)還是(shi)煉鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)脫氧劑和(he)(he)(he)不銹鋼(gang)(gang)(gang)以(yi)及合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)組(zu)元。鈦(tai)白粉是(shi)顏(yan)料和(he)(he)(he)油(you)(you)漆(qi)的(de)(de)良(liang)好(hao)原料。碳(tan)化鈦(tai),氫(qing)化鈦(tai)是(shi)新型硬(ying)質(zhi)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)材料。氮化鈦(tai)顏(yan)色近于(yu)黃金(jin)(jin)(jin),在(zai)(zai)裝(zhuang)飾方(fang)面應用廣(guang)泛(fan)。
鈦屬(shu)于化學性質比較活潑的(de)(de)金屬(shu)。加熱時能(neng)與O2、N2、H2、S和鹵(lu)素等非金屬(shu)作(zuo)用。但在常(chang)溫下,鈦表面易生成一層極薄的(de)(de)致密(mi)的(de)(de)氧化物保護膜,可以抵抗強酸甚(shen)至王(wang)水的(de)(de)作(zuo)用,表現(xian)出(chu)強的(de)(de)抗腐蝕性。因此,一般(ban)金屬(shu)在酸、堿、鹽(yan)的(de)(de)溶液中(zhong)變得千瘡百孔(kong)而鈦卻(que)安然無恙。
液態鈦(tai)幾乎(hu)能溶解所有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu),因此可以(yi)和(he)(he)多種金(jin)(jin)屬(shu)形成(cheng)合(he)金(jin)(jin)。鈦(tai)加入(ru)鋼中(zhong)制(zhi)(zhi)得的(de)(de)(de)(de)(de)鈦(tai)鋼堅(jian)韌而富有(you)彈(dan)性。鈦(tai)能與鐵(tie)、鋁、釩(fan)或鉬(mu)等(deng)(deng)其他(ta)元素(su)熔成(cheng)合(he)金(jin)(jin),造(zao)出(chu)高強(qiang)度的(de)(de)(de)(de)(de)輕(qing)合(he)金(jin)(jin),在各(ge)方面有(you)著廣泛(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong),包括航天(噴(pen)氣(qi)(qi)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)、導(dao)(dao)彈(dan)及(ji)航天器(qi))、軍(jun)事(shi)、工(gong)業(ye)程(cheng)序(化(hua)工(gong)與石(shi)油制(zhi)(zhi)品(pin)、海水(shui)淡(dan)化(hua)及(ji)造(zao)紙)、汽車、農產食品(pin)、醫學(義肢、骨科(ke)移植及(ji)牙科(ke)器(qi)械(xie)與填(tian)充(chong)物)、廚房(fang)用(yong)(yong)(yong)具、運(yun)動用(yong)(yong)(yong)品(pin)、珠(zhu)寶(bao)及(ji)手機(ji)(ji)(ji)(ji)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)強(qiang)度高,大量用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)制(zhi)(zhi)造(zao)軍(jun)用(yong)(yong)(yong)超音(yin)速(su)飛(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)結構材料、噴(pen)氣(qi)(qi)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)壓縮部件、飛(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)(ji)架(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)構件、機(ji)(ji)(ji)(ji)殼、隔(ge)火墻、鉚釘;空運(yun)裝(zhuang)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)結構部件;軍(jun)事(shi)設(she)施和(he)(he)軍(jun)用(yong)(yong)(yong)艦艇的(de)(de)(de)(de)(de)裝(zhuang)甲板以(yi)及(ji)螺(luo)旋槳的(de)(de)(de)(de)(de)葉片等(deng)(deng)。在民用(yong)(yong)(yong)工(gong)業(ye)中(zhong),鈦(tai)及(ji)其合(he)金(jin)(jin)可用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)制(zhi)(zhi)造(zao)各(ge)種泵(beng)、閥門(men)、過(guo)濾(lv)、蒸(zheng)發(fa)設(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)絲網和(he)(he)各(ge)種機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)零件。粉末狀(zhuang)鈦(tai)可在電子管制(zhi)(zhi)造(zao)工(gong)藝中(zhong)用(yong)(yong)(yong)作除氧劑。主要(yao)用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)制(zhi)(zhi)造(zao)航天飛(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)、火箭導(dao)(dao)彈(dan)、潛艇、化(hua)工(gong)設(she)備(bei)、醫療器(qi)械(xie)、人工(gong)關節等(deng)(deng),還(huan)用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)制(zhi)(zhi)取鈦(tai)白粉。可用(yong)(yong)(yong)來制(zhi)(zhi)作反應釜,冷凝器(qi),發(fa)酵罐(guan)和(he)(he)冷卻器(qi)。
鈦(tai)合金制成飛機比其它金屬制成同樣(yang)重的(de)飛機多載旅客100多人(ren)。制成的(de)潛艇,既能抗海水腐蝕,又能抗深(shen)層壓力,其下潛深(shen)度(du)比不(bu)銹鋼潛艇增加(jia)80%。同時,鈦(tai)無(wu)磁性,不(bu)會被水雷發(fa)現,具有很好的(de)反(fan)監護作用。
因為鈦(tai)具有“親生物”性,在人體內,能(neng)抵抗分泌物的腐蝕(shi)且無毒(du),對任何殺菌(jun)方(fang)法都適應。因此被廣泛用于制醫療器械,制人造髖關(guan)節(jie)、膝關(guan)節(jie)、肩關(guan)節(jie)、脅關(guan)節(jie)、頭蓋骨,主動心(xin)瓣(ban)、骨骼(ge)固定(ding)夾。當(dang)新的肌肉纖維環包(bao)在這些“鈦(tai)骨”上時,這些鈦(tai)骨就(jiu)開始維系著人體的正(zheng)常活動。
鈦在人體(ti)(ti)中(zhong)分(fen)布廣(guang)泛,正(zheng)常人體(ti)(ti)中(zhong)的含量為每70kg體(ti)(ti)重不(bu)超過15mg,其(qi)作(zuo)用(yong)尚不(bu)清(qing)楚(chu)。但鈦能(neng)刺激吞(tun)噬細胞,使(shi)免疫(yi)力增強(qiang)這一作(zuo)用(yong)已被證(zheng)實。
重要的(de)鈦(tai)化合物有:二(er)氧化鈦(tai)(TiO2)、四氯(lv)化鈦(tai)(TiCl4)、偏鈦(tai)酸鋇(BaTiO3)。
純凈的二氧化鈦(tai)是白色粉末,是優良的白色顏料,商品名稱(cheng)“鈦(tai)白”。它兼有(you)鉛白(PbCO3)的遮蓋性(xing)能和鋅白(ZnO)的持(chi)久性(xing)能。因(yin)此,人們常把鈦(tai)白加(jia)在油漆中(zhong),制成高級白色油漆。
在造紙(zhi)工業中作(zuo)為填充劑加在紙(zhi)槳中。
紡織工(gong)業中作(zuo)(zuo)為人造(zao)纖維的消(xiao)光(guang)劑;在玻璃、陶瓷、搪(tang)瓷工(gong)業上作(zuo)(zuo)為添(tian)加(jia)劑,改善其性能;在許多化(hua)學反應(ying)中用作(zuo)(zuo)催化(hua)劑。在化(hua)學工(gong)業日益發展(zhan)的今天,二氧化(hua)鈦及鈦系化(hua)合物作(zuo)(zuo)為精細(xi)化(hua)工(gong)產品(pin),有著很(hen)高的附加(jia)價(jia)值(zhi),前景十分誘人。
四氯化鈦是一種無色液體;熔點250K、沸(fei)點409K,有刺激性氣味。它在水中或潮濕的(de)空氣中都極易水解,冒出大量的(de)白煙(yan)。
TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl
因此TiCl4在軍(jun)事上作(zuo)(zuo)為人(ren)造煙(yan)霧劑,猶(you)其是(shi)用在海洋戰爭中。在農業上,人(ren)們用TiCl4形成(cheng)的(de)(de)濃霧地面,減少夜間地面熱量的(de)(de)散失,保護蔬菜和(he)農作(zuo)(zuo)物不受嚴寒、霜凍(dong)的(de)(de)危(wei)害(hai)。
將TiO2和BaCO3一起熔融制(zhi)得偏(pian)鈦酸(suan)鋇:
TiO2+BaCO3=BaTiO3十CO2
人工制(zhi)得的(de)(de)BaTiO3具有(you)高的(de)(de)介電常數,由它(ta)(ta)(ta)制(zhi)成的(de)(de)電容(rong)(rong)器有(you)較大的(de)(de)容(rong)(rong)量,更重要的(de)(de)是(shi)BaTiO3具有(you)顯著(zhu)(zhu)的(de)(de)“壓(ya)電性能(neng)”,其晶體受壓(ya)會產生(sheng)電流,一通電,又會改變形狀。人們把它(ta)(ta)(ta)置于超聲(sheng)波中,它(ta)(ta)(ta)受壓(ya)便產生(sheng)電流,通過測量電流強(qiang)(qiang)弱可測出超聲(sheng)波強(qiang)(qiang)弱。幾(ji)乎所有(you)的(de)(de)超聲(sheng)波儀器中都要用(yong)(yong)到(dao)它(ta)(ta)(ta)。隨著(zhu)(zhu)鈦(tai)酸鹽(yan)的(de)(de)開發利(li)用(yong)(yong),它(ta)(ta)(ta)愈(yu)來(lai)愈(yu)廣(guang)泛地用(yong)(yong)來(lai)制(zhi)造非(fei)線性元件(jian)、介質放大器、電子計算機記憶元件(jian)、微(wei)型電容(rong)(rong)器、電鍍材料、航空(kong)材料、強(qiang)(qiang)磁、半導體材料、光學儀器、試(shi)劑等。
鈦(tai)(tai)(tai)、鈦(tai)(tai)(tai)合(he)金及鈦(tai)(tai)(tai)化合(he)物(wu)的優良性(xing)能促使(shi)人類迫切需要它(ta)們(men)。然而,生產成本之高(gao),使(shi)應(ying)用(yong)受到(dao)限制。相信(xin)在不(bu)(bu)久的將來,隨著鈦(tai)(tai)(tai)的冶煉技術(shu)不(bu)(bu)斷改(gai)進和(he)提高(gao),鈦(tai)(tai)(tai)、鈦(tai)(tai)(tai)合(he)金及鈦(tai)(tai)(tai)的化合(he)物(wu)的應(ying)用(yong)將會得到(dao)更大(da)的發展。
鈦(tai)(tai)的抗腐蝕性(xing)鋯(gao)是一種應用(yong)于原子(zi)能工(gong)業和(he)在高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)下用(yong)作耐(nai)蝕化(hua)(hua)工(gong)材料(liao),但在溶(rong)液中其(qi)活(huo)潑性(xing)僅次(ci)于鈉。在氫氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)溶(rong)液里加入活(huo)潑的硝酸(suan)鋯(gao)溶(rong)液,會發現鈦(tai)(tai)把(ba)硝酸(suan)鋯(gao)拒之門(men)外。而且氫氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)的密度小于硝酸(suan)鋯(gao),但依然能保持明(ming)顯的分層,并把(ba)硝酸(suan)鋯(gao)停(ting)留在上層,這證明(ming)了鈦(tai)(tai)的抗腐蝕性(xing)。
根(gen)據實驗,鈦(tai)放入海底20~50年均(jun)不會被腐(fu)蝕。
截至(zhi)1995年底,世界金紅(hong)石(包括銳鈦礦(kuang)(kuang))儲(chu)量(liang)(liang)(liang)和(he)儲(chu)量(liang)(liang)(liang)基礎(chu)(chu)分(fen)別為(wei)3330萬(wan)(wan)噸(dun)和(he)16440萬(wan)(wan)噸(dun),資(zi)源(yuan)總(zong)量(liang)(liang)(liang)約2.3億(yi)噸(dun)(TiO2含量(liang)(liang)(liang),下同),主要(yao)集(ji)中(zhong)在南(nan)非(fei)、印度、斯里蘭卡、澳大利亞。世界鈦鐵礦(kuang)(kuang)(TiO2)儲(chu)量(liang)(liang)(liang)和(he)儲(chu)量(liang)(liang)(liang)基礎(chu)(chu)分(fen)別為(wei)2.743億(yi)噸(dun)和(he)4.353億(yi)噸(dun),資(zi)源(yuan)總(zong)量(liang)(liang)(liang)約10億(yi)噸(dun);主要(yao)集(ji)中(zhong)在南(nan)非(fei)、挪威、澳大利亞、加拿大和(he)印度。
截至1996年底中(zhong)國保有(you)原生鈦(磁)鐵礦(kuang)(折(zhe)TiO2)儲(chu)量(liang)35704.09萬(wan)(wan)噸(其(qi)中(zhong)A+B+C級(ji)(ji)(ji)23191.50萬(wan)(wan)噸);鈦鐵礦(kuang)(砂(sha)礦(kuang))礦(kuang)物儲(chu)量(liang)3803.19萬(wan)(wan)噸(其(qi)中(zhong)A+B+C級(ji)(ji)(ji)2147.17萬(wan)(wan)噸);金紅(hong)石礦(kuang)物儲(chu)量(liang)256.86萬(wan)(wan)噸(其(qi)中(zhong)A+B+C級(ji)(ji)(ji)73.73萬(wan)(wan)噸);金紅(hong)石TiO2儲(chu)量(liang)750.86萬(wan)(wan)噸(其(qi)中(zhong)A+B+C級(ji)(ji)(ji)242.43萬(wan)(wan)噸)。
若(ruo)將中(zhong)國(guo)1996年(nian)保有鈦鐵(tie)礦(kuang)(kuang)砂礦(kuang)(kuang)的(de)(de)(de)A+B+C級(ji)礦(kuang)(kuang)物儲(chu)量(liang)2147.17萬(wan)噸(dun),按含TiO2 48%折(zhe)算,則(ze)其TiO2儲(chu)量(liang)為1030.64萬(wan)噸(dun),僅占(zhan)(zhan)同年(nian)世界鈦鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(TiO2)27000萬(wan)噸(dun)的(de)(de)(de)3.83%;若(ruo)再將其與原生鈦磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)巖礦(kuang)(kuang)(TiO2)的(de)(de)(de)A+B+C級(ji)儲(chu)量(liang)(23191.50萬(wan)噸(dun))中(zhong)可利用(yong)的(de)(de)(de)約占(zhan)(zhan)50%以粒(li)狀(zhuang)鈦鐵(tie)礦(kuang)(kuang)產出的(de)(de)(de)(TiO2)儲(chu)量(liang)11595.75萬(wan)噸(dun)相(xiang)加(jia),其TiO2總(zong)儲(chu)量(liang)為12626.4萬(wan)噸(dun),則(ze)占(zhan)(zhan)世界鈦鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(TiO2)儲(chu)量(liang)27000萬(wan)噸(dun)的(de)(de)(de)47.76%,從這(zhe)個意義上說,中(zhong)國(guo)可稱為世界鈦鐵(tie)礦(kuang)(kuang)資源最豐(feng)富的(de)(de)(de)國(guo)家。
若將中(zhong)國(guo)1996年保有(you)金(jin)(jin)紅(hong)石礦物的A+B+C級儲量(liang)73.73萬(wan)(wan)噸按含TiO2 94%折算成TiO2儲量(liang)為(wei)69.31萬(wan)(wan)噸,再加上(shang)同年金(jin)(jin)紅(hong)石(TiO2)的A+B+C級儲量(liang)242.43萬(wan)(wan)噸,合(he)計(ji)為(wei)311.74萬(wan)(wan)噸,則占同年世(shi)界金(jin)(jin)紅(hong)石(TiO2)儲量(liang)3330萬(wan)(wan)噸的9.36%,由此可見(jian)中(zhong)國(guo)金(jin)(jin)紅(hong)石資源并不豐(feng)富。
中(zhong)國鈦資(zi)源總量(liang)(liang)9.65億(yi)噸,居世界之(zhi)首,占世界探明儲量(liang)(liang)的38.85%,主要(yao)集中(zhong)在四川、云(yun)南、廣東、廣西(xi)及(ji)海南等(deng)地,其中(zhong)攀西(xi)(攀枝花西(xi)昌)地區(qu)是中(zhong)國最大(da)的鈦資(zi)源基地,鈦資(zi)源量(liang)(liang)為8.7億(yi)噸。
中國探明的鈦(tai)資源分布在21個(ge)省(sheng)(自治(zhi)區(qu)(qu)、直轄市)共108個(ge)礦區(qu)(qu)。主要產區(qu)(qu)為四川,次有河北(bei)(bei)、海南、廣東(dong)、湖北(bei)(bei)、廣西、云南、陜西、山(shan)西等省(sheng)(區(qu)(qu))。
鈦磁鐵(tie)礦(kuang)巖(yan)礦(kuang):主要礦(kuang)床分布在四川(chuan)省(sheng)(sheng)攀(pan)枝花的(de)鹽邊紅格(ge)和(he)米易白(bai)馬(ma),西昌的(de)太(tai)和(he);河北省(sheng)(sheng)承(cheng)德的(de)大廟、黑(hei)山,豐寧的(de)招兵溝,崇禮的(de)南(nan)天門;山西省(sheng)(sheng)左權的(de)桐峪(yu);陜(shan)西省(sheng)(sheng)洋縣的(de)畢機(ji)溝;新疆的(de)尾亞;河南(nan)省(sheng)(sheng)舞(wu)陽(yang)的(de)趙案(an)莊;廣東(dong)省(sheng)(sheng)興(xing)寧的(de)霞嵐;黑(hei)龍江(jiang)省(sheng)(sheng)的(de)呼瑪;北京(jing)市昌平的(de)上(shang)莊和(he)懷柔的(de)新地。其中四川(chuan)省(sheng)(sheng)表內儲量(TiO2 44256.32萬(wan)t)占全國同類儲量(TiO2 46522.83萬(wan)t)的(de)95.1%,河北省(sheng)(sheng)(TiO2 1544.46萬(wan)t)占3.3%,陜(shan)西省(sheng)(sheng)占0.46%,山西省(sheng)(sheng)占0.35%。
金紅(hong)石巖礦(kuang)主(zhu)要礦(kuang)床分布在(zai)湖北省(sheng)棗陽(yang)的(de)大(da)阜山(shan)(shan);山(shan)(shan)西(xi)(xi)(xi)省(sheng)代(dai)縣的(de)碾子溝;河(he)南(nan)省(sheng)新(xin)縣的(de)楊沖;山(shan)(shan)東省(sheng)萊(lai)西(xi)(xi)(xi)縣的(de)劉家莊。其中湖北省(sheng)金紅(hong)石(TiO2)表內儲量(534.43萬t)占全國同類儲量(750.86萬t)的(de)71.2%,山(shan)(shan)西(xi)(xi)(xi)省(sheng)(154.79萬t)占20.6%,陜(shan)西(xi)(xi)(xi)省(sheng)(44.4萬t)占5.9%。
鈦的(de)主要礦(kuang)(kuang)石是(shi)金紅石TiO2和鈦鐵礦(kuang)(kuang)FeTiO3,它的(de)發現(xian)也正是(shi)從(cong)這(zhe)兩種(zhong)礦(kuang)(kuang)石的(de)分析(xi)而來(lai)。早(zao)在1791年(nian)英(ying)國英(ying)格蘭西南(nan)端康沃爾(er)(Cornwall)郡門(men)拉陳(Menacan)教區(qu)的(de)牧師(shi)格累高爾(er),也是(shi)一(yi)位科學家(jia),分析(xi)出產在他教區(qu)內的(de)一(yi)種(zhong)黑色(se)礦(kuang)(kuang)砂,也就是(shi)今天成為鈦鐵礦(kuang)(kuang)的(de)礦(kuang)(kuang)石時發現(xian)了一(yi)種(zhong)新的(de)金屬物(wu)質(zhi)并命名為menacenite。三年(nian)后(hou),1795年(nian),克拉普(pu)羅(luo)特(te)(te)(te)分析(xi)了匈牙(ya)利布伊尼克(Boinik)地區(qu)出產的(de)金紅石,認識到它是(shi)一(yi)種(zhong)新金屬的(de)氧化物(wu),具(ju)有抵抗(kang)酸(suan)、堿溶(rong)液的(de)特(te)(te)(te)性,借(jie)用希臘(la)神(shen)(shen)話中大(da)地的(de)第一(yi)代兒子們泰坦神(shen)(shen)族Titans,命名這(zhe)個(ge)金屬為titanium,元素符(fu)號定為Ti。兩年(nian)后(hou),克拉普(pu)羅(luo)特(te)(te)(te)證實格累高爾(er)發現(xian)的(de)menacenite就是(shi)鈦。
鈦(tai)(tai)屬于稀(xi)有金屬,實際上(shang)鈦(tai)(tai)并不稀(xi)有,其在地殼中的(de)(de)(de)(de)豐度占第(di)七位,占0.45%,遠(yuan)遠(yuan)高于許多常見的(de)(de)(de)(de)金屬。但由于鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)性質活潑,對冶(ye)煉(lian)工藝要求高,使得(de)人們長期無法制得(de)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)鈦(tai)(tai),從而被(bei)歸類為“稀(xi)有”的(de)(de)(de)(de)金屬。用(yong)于冶(ye)煉(lian)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)礦(kuang)物(wu)主要有鈦(tai)(tai)鐵礦(kuang)(FeTiO3)、金紅石(TiO2)和鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)等。礦(kuang)石經處理得(de)到易揮發(fa)的(de)(de)(de)(de)四氯化(hua)鈦(tai)(tai),再(zai)用(yong)鎂還原而制得(de)純(chun)鈦(tai)(tai)。
地(di)(di)球表面十(shi)公里厚的(de)(de)地(di)(di)層(ceng)中(zhong),含鈦達(da)千分(fen)之(zhi)六,比銅多61倍,在地(di)(di)殼中(zhong)的(de)(de)含量排第(di)十(shi)位(地(di)(di)殼中(zhong)元素排行:氧、硅、鋁(lv)、鐵(tie)、鈣、鈉、鉀、鎂、氫、鈦),隨便從地(di)(di)下抓起一把泥土,其中(zhong)都含有千分(fen)之(zhi)幾的(de)(de)鈦,世界(jie)上儲量超過一千萬噸的(de)(de)鈦礦并不稀罕。
元素在(zai)海水中(zhong)的含量(liang):0.00048ppm
元素在太(tai)陽(yang)中(zhong)的(de)含量:4ppm
地殼中(zhong)含量:5600ppm
皮(pi)膚(fu)接觸(chu):脫去污染的衣著,用肥皂水和清水徹底(di)沖(chong)洗(xi)皮(pi)膚(fu)。
眼睛接觸(粉末(mo)):提起眼瞼(jian),用流動清水(shui)或生理(li)鹽(yan)水(shui)沖洗(xi)。就醫。
吸入(粉(fen)末):迅速脫離現(xian)場至空氣新鮮處。保持(chi)呼(hu)吸道通(tong)暢。如呼(hu)吸困難(nan),給輸氧。如呼(hu)吸停(ting)止,立即(ji)進行(xing)人工呼(hu)吸。就醫(yi)。
食入:飲足量溫水,催(cui)吐。就醫(yi)。
呼吸系統防(fang)護:可能接(jie)觸其粉塵(chen)時,必須(xu)佩(pei)戴自吸過濾式防(fang)塵(chen)口罩(zhao)。
眼睛防護(粉末):戴安全防護眼鏡。
身體防護:穿(chuan)透氣(qi)型防毒服。
手防(fang)護(hu):戴防(fang)毒物滲透手套。
其他防護:工(gong)作現場禁(jin)止吸煙、進食和(he)飲水。工(gong)作完畢,淋浴更衣。注意個人清(qing)潔衛生。
泄(xie)(xie)漏(lou)(lou)應急處理:隔離泄(xie)(xie)漏(lou)(lou)污染區,限制出(chu)入(ru)。切(qie)斷(duan)火源。建議應急處理人員戴防(fang)塵(chen)面(mian)具(全(quan)面(mian)罩),穿防(fang)毒(du)服。不要直接(jie)接(jie)觸泄(xie)(xie)漏(lou)(lou)物(wu)。小量(liang)泄(xie)(xie)漏(lou)(lou):避免(mian)揚塵(chen),用(yong)潔凈的鏟子收(shou)(shou)集于干燥(zao)、潔凈、有蓋的容(rong)器中。轉移回(hui)收(shou)(shou)。大量(liang)泄(xie)(xie)漏(lou)(lou):用(yong)塑料布(bu)、帆(fan)布(bu)覆(fu)蓋。使用(yong)無火花工具轉移回(hui)收(shou)(shou)。
有害(hai)燃燒產物:氧化鈦。
滅(mie)火方法:采用干粉、干砂滅(mie)火。嚴禁用水、泡沫、二氧化碳撲救。高熱或劇烈燃燒時,用水撲救可能會引起爆炸。
操(cao)作(zuo)的管理:密閉(bi)操(cao)作(zuo),局部排風。操(cao)作(zuo)人員必(bi)須經過(guo)專門培(pei)訓,嚴格遵守操(cao)作(zuo)規程。建議(yi)操(cao)作(zuo)人員佩戴自吸過(guo)濾式防(fang)(fang)塵口罩,戴安全防(fang)(fang)護眼(yan)鏡,穿透氣型(xing)防(fang)(fang)毒服,戴防(fang)(fang)毒物(wu)(wu)滲透手套。遠離火種(zhong)、熱源,工作(zuo)場(chang)所(suo)嚴禁吸煙。使用防(fang)(fang)爆型(xing)的通風系(xi)統和設備。避(bi)免(mian)產生(sheng)粉塵。避(bi)免(mian)與氧化劑、酸類、鹵素接觸。在氬氣中操(cao)作(zuo)處置。搬運時要輕裝(zhuang)輕卸,防(fang)(fang)止包裝(zhuang)及容(rong)器(qi)損壞(huai)。配備相應品種(zhong)和數量的消防(fang)(fang)器(qi)材(cai)及泄(xie)漏應急處理設備。倒(dao)空的容(rong)器(qi)可能殘留有害物(wu)(wu)。
儲存(cun)的(de)管(guan)理:為(wei)安全起見,儲存(cun)時(shi)常以不(bu)少于(yu)25%的(de)水(shui)潤濕(shi)、鈍化(hua)。儲存(cun)于(yu)陰涼、通(tong)風(feng)的(de)庫(ku)房(fang)。遠離火種、熱源。庫(ku)溫不(bu)超(chao)過(guo)30℃,相對(dui)濕(shi)度(du)不(bu)超(chao)過(guo)80%。保持容器密(mi)封,嚴禁與(yu)(yu)空氣(qi)接觸。應與(yu)(yu)氧化(hua)劑(ji)、酸類、鹵素等分開存(cun)放(fang),切忌混儲。配(pei)備相應品種和(he)數量的(de)消防器材。儲區應備有(you)合適的(de)材料收容泄漏物(wu)。
運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)的(de)(de)管(guan)理:運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)時(shi)運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)車輛(liang)應(ying)(ying)(ying)配備(bei)相應(ying)(ying)(ying)品種和(he)數量的(de)(de)消防(fang)器材及(ji)泄(xie)漏(lou)應(ying)(ying)(ying)急處理設(she)備(bei)。裝(zhuang)運(yun)(yun)該(gai)品的(de)(de)車輛(liang)排氣管(guan)須有(you)阻火(huo)裝(zhuang)置。運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)過程(cheng)中(zhong)要確保容器不(bu)泄(xie)漏(lou)、不(bu)倒塌、不(bu)墜落(luo)、不(bu)損壞。嚴禁與氧化劑、酸類(lei)、鹵素、食用化學品等(deng)混(hun)裝(zhuang)混(hun)運(yun)(yun)。運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)途中(zhong)應(ying)(ying)(ying)防(fang)曝曬、雨淋(lin),防(fang)高溫。中(zhong)途停(ting)留時(shi)應(ying)(ying)(ying)遠(yuan)離火(huo)種、熱源。車輛(liang)運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)完畢應(ying)(ying)(ying)進行徹底清掃。鐵路運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)時(shi)要禁止溜放。
廢棄的(de)管理:恢復材料的(de)原狀態,以便重(zhong)新使用(yong)。
主要用(yong)(yong)途及(ji)(ji)接(jie)觸(chu)機會:鈦(tai)(tai)用(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)造(zao)特種鋼、合(he)金(jin)(jin)、鈦(tai)(tai)陶瓷及(ji)(ji)玻璃纖維。金(jin)(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai)也(ye)用(yong)(yong)于飛機、導(dao)彈(dan)制(zhi)(zhi)造(zao)及(ji)(ji)原子反應堆。還用(yong)(yong)于生產耐火(huo)材料、焊條、建(jian)筑材料和塑料等(deng)。上述(shu)工業中(zhong)可接(jie)觸(chu)金(jin)(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai),二氧化(hua)鈦(tai)(tai)的粉塵(chen)和煙(yan)塵(chen)。四氯化(hua)鈦(tai)(tai)及(ji)(ji)其(qi)部分水解(jie)物,還常夾雜氯及(ji)(ji)其(qi)氧化(hua)物。在(zai)機械處理金(jin)(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai)過程中(zhong)也(ye)接(jie)觸(chu)鈦(tai)(tai)氧化(hua)物的煙(yan)塵(chen)。
侵入途徑:吸(xi)入、食入。
人體危害:吸(xi)入后對(dui)上呼(hu)吸(xi)道有刺激性(xing)(xing),引起(qi)咳嗽、胸(xiong)部緊束(shu)感或疼痛。長期(qi)吸(xi)入TiO2粉塵的工(gong)人,肺部無任(ren)何變化(hua)。在生(sheng)產(chan)鈦(tai)金屬過(guo)程,接觸(chu)(chu)四氯(lv)(lv)化(hua)鈦(tai)及(ji)(ji)其水解產(chan)物對(dui)眼(yan)和(he)上呼(hu)吸(xi)道粘(zhan)膜(mo)有刺激作用。長期(qi)作用可(ke)形(xing)成慢性(xing)(xing)支氣管炎。TiO2曾(ceng)用作閃(shan)光灼傷的皮膚防護劑(ji),未見產(chan)生(sheng)接觸(chu)(chu)性(xing)(xing)皮炎、變態反(fan)應和(he)經皮吸(xi)收。100℃氯(lv)(lv)氮(dan)化(hua)鈦(tai)的飛(fei)濺和(he)吸(xi)入鈦(tai)酸及(ji)(ji)氯(lv)(lv)氮(dan)化(hua)鈦(tai)煙(yan)引起(qi)皮膚燒傷并致疤痕(hen)(hen)形(xing)成和(he)咽、聲(sheng)帶、氣管粘(zhan)膜(mo)充血,由于形(xing)成瘢痕(hen)(hen)引起(qi)喉狹(xia)窄。眼(yan)短期(qi)接觸(chu)(chu)氯(lv)(lv)氮(dan)化(hua)鈦(tai)引起(qi)結膜(mo)炎和(he)角膜(mo)炎。此外,四氯(lv)(lv)化(hua)鈦(tai)吸(xi)入可(ke)引起(qi)彌散(san)性(xing)(xing)支氣管內息肉。
處理原則:皮膚接觸四氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈦后應(ying)盡(jin)快用軟紙或布擦掉,然(ran)后用水(shui)沖洗,防止四氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈦遇水(shui)放出大(da)量(liang)熱及鹽(yan)(yan)酸,加重及擴大(da)灼傷范圍(wei)。吸入四氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈦應(ying)立(li)即(ji)霧化(hua)(hua)吸入5%碳酸氫鈉溶液,以中和四氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈦水(shui)解產生的(de)鹽(yan)(yan)酸;吸氧、保(bao)持呼(hu)吸進通暢.安靜休息,減(jian)少氧的(de)消耗(hao);早期給予足量(liang)糖皮質(zhi)激素,并給抗生素預防繼發感染及抗支氣管(guan)痙攣藥物、祛痰(tan)藥對癥治療。嚴密觀察(cha),防治肺(fei)水(shui)腫。
預防(fang)措施:接觸(chu)四氯(lv)化鈦(tai)(tai)及其(qi)水解產(chan)(chan)(chan)物的工種,應(ying)注(zhu)意皮膚(fu)、粘(zhan)膜(mo)和(he)呼(hu)吸道的防(fang)護(hu)。產(chan)(chan)(chan)生鈦(tai)(tai)及其(qi)化合物粉(fen)塵的工作地(di)點,亦須加(jia)強防(fang)塵措施。大量微小鈦(tai)(tai)粉(fen)塵可(ke)著火爆炸,因(yin)此鈦(tai)(tai)的生產(chan)(chan)(chan)、澆鑄(zhu)、加(jia)工應(ying)有(you)(you)良好通(tong)風(feng)防(fang)塵設(she)施,及應(ying)有(you)(you)防(fang)火防(fang)爆設(she)備。四氯(lv)化鈦(tai)(tai)生產(chan)(chan)(chan)過程應(ying)盡量密閉,防(fang)止(zhi)其(qi)煙氣逸出及“跑、冒、滴、漏”。加(jia)強個人防(fang)護(hu),四氯(lv)化鈦(tai)(tai)生產(chan)(chan)(chan)設(she)備開蓋、清洗、維(wei)修時應(ying)截防(fang)毒面其(qi)、防(fang)護(hu)眼鏡。穿防(fang)酸防(fang)護(hu)衣帽。定期對接觸(chu)四氯(lv)化鈦(tai)(tai)的生產(chan)(chan)(chan)工人進行(xing)休檢,有(you)(you)慢性呼(hu)吸道疾(ji)病(bing)患(huan)者不能(neng)從事接觸(chu)四氯(lv)化鈦(tai)(tai)的工作。
急性毒性
金屬(shu)鈦、二氧(yang)化鈦和(he)碳化鈦屬(shu)低(di)毒類。大鼠一次(ci)氣管(guan)內(nei)注入20-50mg二氧(yang)化鈦和(he)兔注入400mg后肺(fei)部無特異反應。
亞急性和慢性毒性
大(da)鼠氣管內注入(ru)(ru)(ru)氫化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)后(hou)6和(he)12個月(yue),只見肺(fei)(fei)纖維化(hua)(hua)(hua)效(xiao)應(ying)。大(da)鼠吸入(ru)(ru)(ru)二氧化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)塵每天4次,每周5d,歷時13個月(yue),停(ting)止(zhi)吸入(ru)(ru)(ru)后(hou)7個月(yue),肺(fei)(fei)無任何病理反應(ying);但豚鼠反復吸入(ru)(ru)(ru)二氧化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)觀(guan)察到纖維化(hua)(hua)(hua)效(xiao)應(ying)和(he)嗜(shi)酸性自細胞浸潤。氣管內注入(ru)(ru)(ru)金屬鈦(tai)(tai)(tai)無肺(fei)(fei)纖維化(hua)(hua)(hua)發生。大(da)鼠氣管內一次注入(ru)(ru)(ru)氫化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)、碳(tan)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)、硼化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)和(he)一氮化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)后(hou)觀(guan)察到肺(fei)(fei)部輕度纖維化(hua)(hua)(hua)。大(da)鼠吸入(ru)(ru)(ru)氫化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)16個月(yue)亦(yi)見輕度纖維化(hua)(hua)(hua)。
代謝
人體(ti)一般飲(yin)食中每日約(yue)攝入(ru)(ru)300μg鈦(tai),大部(bu)分從糞排出,其(qi)中約(yue)3%吸(xi)收入(ru)(ru)血液。進入(ru)(ru)體(ti)內(nei)(nei)的鈦(tai)蓄積于脾(pi)、腎上腺、橫紋肌、肺、皮膚及肝臟等部(bu)位。吸(xi)收入(ru)(ru)體(ti)內(nei)(nei)的鈦(tai)主(zhu)要(yao)由(you)尿排出。正常人血漿中鈦(tai)濃(nong)度(du)約(yue)3μg/dL,尿鈦(tai)濃(nong)度(du)為10μg/L左右。
中毒機理
金(jin)屬鈦,氧(yang)化(hua)(hua)鈦,碳化(hua)(hua)鈦(titanium carbonide)等不(bu)溶(rong)性鈦毒性低,口(kou)服吸(xi)(xi)收量少,不(bu)顯示毒性反應。金(jin)屬鈦植入機體未(wei)見有(you)病理反應。吸(xi)(xi)入鈦的(de)不(bu)溶(rong)性化(hua)(hua)合物,未(wei)見肺(fei)部有(you)嚴重(zhong)損(sun)害(hai),其致纖維化(hua)(hua)作用甚微。用含鈦飲水長期(qi)飼養(yang)動(dong)物未(wei)見對生長發(fa)育有(you)影響,也未(wei)見腫瘤(liu)發(fa)生。
致癌性
大鼠肌肉(rou)注射(she)溶于三辛素的鈦金屬(shu)粉(fen),引起纖維肉(rou)瘤(liu)(liu)(liu)和淋(lin)巴肉(rou)瘤(liu)(liu)(liu)增加。注射(she)有機鈦,注射(she)部位出現(xian)纖維肉(rou)瘤(liu)(liu)(liu),發生肝(gan)細胞(bao)瘤(liu)(liu)(liu)和脾的惡性淋(lin)巴瘤(liu)(liu)(liu)。鈦塊沒有致癌性,給(gei)病人安裝鈦制人造關(guan)節兩(liang)周後,未(wei)出現(xian)腫瘤(liu)(liu)(liu)細胞(bao)。
燃爆危險
該品(pin)可燃,具刺激性(xing)。
為(wei)安(an)全起見,儲(chu)存時以(yi)不少于(yu)25%的(de)(de)水潤(run)濕、鈍化。儲(chu)存于(yu)陰涼、通風的(de)(de)庫(ku)房(fang)。遠(yuan)離火種(zhong)、熱源。庫(ku)溫(wen)不超過35℃,保持容器(qi)密封,嚴禁與(yu)空氣接觸。應與(yu)氧化劑、酸類、鹵(lu)素等分開存放,切忌混儲(chu)。配備(bei)相應品種(zhong)和數量的(de)(de)消防(fang)器(qi)材。儲(chu)區應備(bei)有合適的(de)(de)材料收(shou)容泄漏物。