鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(Titanium)是(shi)(shi)(shi)一(yi)種(zhong)金屬(shu)化(hua)學(xue)(xue)(xue)元素(su)(su)(su),化(hua)學(xue)(xue)(xue)符號(hao)Ti,原子(zi)序數22,在(zai)化(hua)學(xue)(xue)(xue)元素(su)(su)(su)周期(qi)表中位于(yu)(yu)(yu)(yu)第4周期(qi)、第IVB族(zu)。由格雷戈(ge)爾于(yu)(yu)(yu)(yu)1791年發現(xian)。是(shi)(shi)(shi)一(yi)種(zhong)銀白色的(de)(de)過渡金屬(shu),其(qi)(qi)(qi)特征(zheng)為(wei)(wei)重量輕、強度(du)(du)高、具(ju)金屬(shu)光澤,耐濕氯(lv)氣(qi)(qi)腐(fu)蝕(shi)。但(dan)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)不能(neng)應用于(yu)(yu)(yu)(yu)干(gan)氯(lv)氣(qi)(qi)中,即使是(shi)(shi)(shi)溫度(du)(du)0℃以下的(de)(de)干(gan)氯(lv)氣(qi)(qi),也(ye)會發生劇烈(lie)的(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)(xue)反(fan)應,生成四氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai),再分解生成二氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai),甚至燃燒。只有(you)當氯(lv)氣(qi)(qi)中的(de)(de)含水量高于(yu)(yu)(yu)(yu)0.5%的(de)(de)時候(hou),鈦(tai)(tai)(tai)(tai)在(zai)其(qi)(qi)(qi)中才能(neng)保(bao)持(chi)可靠的(de)(de)穩(wen)定性(xing)(xing)。α型鈦(tai)(tai)(tai)(tai)為(wei)(wei)六方晶(jing)系、β型鈦(tai)(tai)(tai)(tai)為(wei)(wei)立方晶(jing)系。轉變(bian)溫度(du)(du)為(wei)(wei)882.5℃。熔點(1660±10)℃,沸點3287℃,密度(du)(du)為(wei)(wei)4.506g/cm3。溶于(yu)(yu)(yu)(yu)稀酸,不溶于(yu)(yu)(yu)(yu)冷(leng)水和熱水。耐海水腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)很(hen)強。已知的(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)同位素(su)(su)(su)有(you)13種(zhong),包括鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-41至鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-53。其(qi)(qi)(qi)中鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)穩(wen)定同位素(su)(su)(su)有(you)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-46,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-47,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-48,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-49,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)-50共五種(zhong),其(qi)(qi)(qi)余的(de)(de)同位素(su)(su)(su)均有(you)放(fang)射性(xing)(xing)。
鈦(tai)(tai)被認為(wei)是(shi)一種(zhong)稀有(you)金(jin)屬,這(zhe)是(shi)由于(yu)在(zai)自然界(jie)中其存(cun)在(zai)分(fen)散并(bing)難以提取。但(dan)其相對(dui)豐富,在(zai)所(suo)有(you)元(yuan)素中居(ju)第十位。鈦(tai)(tai)的礦石(shi)(shi)主要(yao)(yao)有(you)鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦及(ji)(ji)(ji)金(jin)紅(hong)石(shi)(shi),廣布于(yu)地殼(ke)及(ji)(ji)(ji)巖石(shi)(shi)圈(quan)之中。鈦(tai)(tai)亦同時存(cun)在(zai)于(yu)幾乎(hu)所(suo)有(you)生(sheng)(sheng)物、巖石(shi)(shi)、水(shui)體及(ji)(ji)(ji)土(tu)壤中。從主要(yao)(yao)礦石(shi)(shi)中萃取出鈦(tai)(tai)需要(yao)(yao)用(yong)到克羅(luo)爾(er)法(fa)(fa)或亨特(te)法(fa)(fa)。鈦(tai)(tai)最(zui)常見的化(hua)(hua)合物是(shi)二(er)氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai),可用(yong)于(yu)制造(zao)白色顏料。其他(ta)化(hua)(hua)合物還(huan)包括四氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl4)(作催化(hua)(hua)劑和用(yong)于(yu)制造(zao)煙幕作空(kong)中掩護(hu))及(ji)(ji)(ji)三氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl3)(用(yong)于(yu)催化(hua)(hua)聚丙烯的生(sheng)(sheng)產)。
1、格雷戈(ge)爾(Reverend William Gregor,1762—1817):1791年(nian),鈦以含鈦礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)形式在(zai)英格蘭的(de)(de)(de)康沃(wo)爾郡被發(fa)現(xian),發(fa)現(xian)者是英格蘭業余礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)學家格雷戈(ge)爾(Reverend William Gregor),當(dang)時正業為負責康沃(wo)爾郡的(de)(de)(de)克里特(te)(Creed)教(jiao)區的(de)(de)(de)牧(mu)師。他(ta)(ta)在(zai)鄰近的(de)(de)(de)馬納坎(Manaccan)教(jiao)區中小溪旁找(zhao)到了(le)一些黑沙(sha)(sha),后來他(ta)(ta)發(fa)現(xian)了(le)那些沙(sha)(sha)會被磁(ci)鐵(tie)吸(xi)引,他(ta)(ta)意識(shi)到這(zhe)種(zhong)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)(鈦鐵(tie)礦(kuang)(kuang))包含著一種(zhong)新的(de)(de)(de)元素。經(jing)過分析(xi),發(fa)現(xian)沙(sha)(sha)里面有(you)兩種(zhong)金屬氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu):氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鐵(tie)(沙(sha)(sha)受磁(ci)鐵(tie)吸(xi)引的(de)(de)(de)原因(yin))及一種(zhong)他(ta)(ta)無(wu)(wu)法辨(bian)識(shi)的(de)(de)(de)白色金屬氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu)。意識(shi)到這(zhe)種(zhong)未被辨(bian)識(shi)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu)含有(you)一種(zhong)未被發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)金屬,格雷戈(ge)爾對康沃(wo)爾郡皇家地質學會及德國的(de)(de)(de)《化(hua)學年(nian)刊》發(fa)表了(le)這(zhe)次的(de)(de)(de)發(fa)現(xian)。大(da)約就在(zai)同時,米勒·馮(feng)·賴興斯泰因(yin)(Franz-Joseph Müller von Reichenstein)也(ye)制造出類似(si)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)質,但(dan)卻(que)無(wu)(wu)法辨(bian)識(shi)它。
2、克拉普羅特(te)(Martin Heinrich Klaproth,1743—1817):1795年德國(guo)化學家克拉普羅特(te)在分析匈牙利產(chan)的(de)紅(hong)色(se)金紅(hong)石(shi)時也(ye)發現(xian)(xian)了這(zhe)種氧化物。他(ta)主張(zhang)采取為(wei)鈾(1789年由克拉普羅特(te)發現(xian)(xian)的(de))命名(ming)的(de)方法,引(yin)用(yong)希(xi)臘神話中(zhong)泰坦神族“Titanic”的(de)名(ming)字給這(zhe)種新元(yuan)素起名(ming)叫“Titanium”。中(zhong)文按其譯(yi)音定名(ming)為(wei)鈦(tai)。當他(ta)聽聞(wen)到格雷戈爾較早前的(de)發現(xian)(xian)之后,克拉普羅特(te)取得了一些馬(ma)納(na)坎礦物的(de)樣本,并證實它含鈦(tai)。
3、亨特(te)(Matthew A.Hunter):格雷戈(ge)爾和(he)克拉普羅特(te)當時(shi)所(suo)發現(xian)的(de)鈦(tai)是粉末(mo)狀的(de)二氧(yang)化鈦(tai),而不(bu)是金屬(shu)(shu)鈦(tai)。因為鈦(tai)的(de)氧(yang)化物(wu)極其穩(wen)定,而且金屬(shu)(shu)鈦(tai)能與(yu)氧(yang)、氮、氫、碳等直接激(ji)烈地化合,所(suo)以單(dan)質鈦(tai)很難制取。直到1910年才被美國(guo)化學家亨特(te)第一(yi)次(ci)用鈉還原TiCl4制得純度達(da)99.9%的(de)金屬(shu)(shu)鈦(tai)。
1940年盧森堡科學家(jia)W.J.Kroll用鎂還(huan)原(yuan)(yuan)TiCl4制(zhi)得了純鈦(tai)。從此,鎂還(huan)原(yuan)(yuan)法(fa)(又(you)稱(cheng)為克勞爾法(fa))和鈉還(huan)原(yuan)(yuan)法(fa)(又(you)稱(cheng)為亨(heng)特法(fa))成(cheng)為生產海綿鈦(tai)的(de)(de)工業方法(fa)。美國在(zai)1948年用鎂還(huan)原(yuan)(yuan)法(fa)制(zhi)出2噸海綿鈦(tai),從此開始了鈦(tai)的(de)(de)工業化生產。
1947年(nian),人(ren)們才開始在(zai)(zai)工廠里冶煉鈦(tai)。當年(nian),產(chan)量(liang)只(zhi)有2噸。1955年(nian)產(chan)量(liang)激(ji)增(zeng)到2萬噸。1972年(nian),年(nian)產(chan)量(liang)達到了20萬噸。鈦(tai)的(de)屈服(fu)強度比(bi)(bi)鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)要高,而(er)它(ta)的(de)重量(liang)幾乎只(zhi)有同體積的(de)鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)的(de)一半,鈦(tai)雖然稍(shao)稍(shao)比(bi)(bi)鋁(lv)重一點,它(ta)的(de)屈服(fu)強度卻比(bi)(bi)鋁(lv)大(da)2倍。鈦(tai)的(de)比(bi)(bi)強度高于鋁(lv)和(he)鋼(gang)(gang)(gang),比(bi)(bi)模量(liang)與鋁(lv)、鋼(gang)(gang)(gang)十(shi)分接近。在(zai)(zai)宇宙火(huo)箭(jian)和(he)導彈(dan)中(zhong),就大(da)量(liang)用鈦(tai)代(dai)替鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)。由于鈦(tai)非常結實,能(neng)承(cheng)受很高的(de)壓力,所以人(ren)們開始用鈦(tai)來制造潛艇——鈦(tai)潛艇。這種潛艇可以在(zai)(zai)深(shen)達4500米(mi)的(de)深(shen)海中(zhong)航行。
據統計,世(shi)界上每年用(yong)于宇宙航行(xing)的鈦,已達(da)一千噸以(yi)上。極細的鈦粉,還是火箭的好燃料,所以(yi)鈦被譽為宇宙金屬(shu),空間金屬(shu)。
中(zhong)國(guo)(guo)鈦(tai)(tai)工(gong)業起步于20世(shi)紀50年(nian)代。1954年(nian),北京有(you)色金屬(shu)研(yan)究總院開始(shi)進行(xing)海綿鈦(tai)(tai)制備工(gong)藝研(yan)究,1956年(nian)中(zhong)國(guo)(guo)把(ba)鈦(tai)(tai)當作戰略金屬(shu)列(lie)入了12年(nian)發(fa)展規(gui)劃(hua),1958年(nian)在撫順鋁廠(chang)實(shi)現了海綿鈦(tai)(tai)工(gong)業試(shi)驗(yan),成立了中(zhong)國(guo)(guo)第(di)一個(ge)海綿鈦(tai)(tai)生(sheng)產(chan)(chan)車(che)間(jian),同時(shi)在沈陽(yang)有(you)色金屬(shu)加工(gong)廠(chang)成立了中(zhong)國(guo)(guo)第(di)一個(ge)鈦(tai)(tai)板帶加工(gong)材(cai)生(sheng)產(chan)(chan)試(shi)驗(yan)車(che)間(jian)。寶(bao)雞鈦(tai)(tai)材(cai)加工(gong)裝備、技術(shu)水平(ping)及生(sheng)產(chan)(chan)能力(li)均居全(quan)國(guo)(guo)第(di)一,生(sheng)產(chan)(chan)能力(li)占全(quan)中(zhong)國(guo)(guo)的(de)60%左右,市場(chang)份額(e)占中(zhong)國(guo)(guo)國(guo)(guo)內鈦(tai)(tai)加工(gong)材(cai)市場(chang)85%,占世(shi)界產(chan)(chan)量的(de)22%,承擔著(zhu)中(zhong)國(guo)(guo)90%以上高端鈦(tai)(tai)材(cai)產(chan)(chan)品的(de)生(sheng)產(chan)(chan)任務(wu),號稱中(zhong)國(guo)(guo)鈦(tai)(tai)谷(gu)。
20世紀60-70年代,在(zai)中國(guo)的(de)統一(yi)(yi)規劃下,先后建(jian)(jian)(jian)設(she)了(le)以遵義鈦(tai)(tai)廠為(wei)代表的(de)10余家(jia)海(hai)綿鈦(tai)(tai)生產單位(wei);在(zai)1967年在(zai)洛陽銅加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠成(cheng)立了(le)中國(guo)第(di)(di)(di)一(yi)(yi)個鈦(tai)(tai)管棒(bang)加(jia)(jia)工(gong)(gong)材生產試(shi)驗車間和(he)第(di)(di)(di)二條鈦(tai)(tai)板帶材生產試(shi)驗車間,并為(wei)主承(cheng)擔了(le)當時國(guo)內第(di)(di)(di)一(yi)(yi)艘核潛艇、第(di)(di)(di)一(yi)(yi)艘導彈(dan)驅逐艦(jian)及航空(kong)用鈦(tai)(tai)材的(de)試(shi)制開發(fa)任(ren)務,直到1972年寶(bao)雞(ji)(ji)有(you)(you)色金(jin)(jin)屬(shu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠建(jian)(jian)(jian)成(cheng)投產后,洛陽銅加(jia)(jia)工(gong)(gong)將工(gong)(gong)藝(yi)資(zi)料(liao)移交北(bei)京有(you)(you)色研究(jiu)總院(yuan),按照(zhao)冶金(jin)(jin)部的(de)專業(ye)劃分(fen),不再承(cheng)擔鈦(tai)(tai)材料(liao)的(de)開發(fa)試(shi)制工(gong)(gong)作;以北(bei)京有(you)(you)色研究(jiu)總院(yuan)、沈(shen)陽鋁鎂院(yuan)、撫順鋁廠、沈(shen)陽有(you)(you)色金(jin)(jin)屬(shu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠、東(dong)北(bei)輕合金(jin)(jin)加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠、洛陽銅加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠等單位(wei)為(wei)主,援建(jian)(jian)(jian)了(le)寶(bao)雞(ji)(ji)有(you)(you)色金(jin)(jin)屬(shu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠和(he)寶(bao)雞(ji)(ji)貴金(jin)(jin)屬(shu)所,從此(ci)按照(zhao)行業(ye)劃分(fen),以寶(bao)雞(ji)(ji)有(you)(you)色金(jin)(jin)屬(shu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠和(he)寶(bao)雞(ji)(ji)貴金(jin)(jin)屬(shu)所為(wei)主,承(cheng)擔了(le)國(guo)內大(da)部分(fen)鈦(tai)(tai)加(jia)(jia)工(gong)(gong)材料(liao)的(de)生產開發(fa)試(shi)制工(gong)(gong)作。同時中國(guo)也成(cheng)為(wei)繼美國(guo)、前蘇聯(lian)和(he)日(ri)本之后的(de)第(di)(di)(di)四個具有(you)(you)完(wan)整鈦(tai)(tai)工(gong)(gong)業(ye)體系的(de)國(guo)家(jia)。
1980年(nian)前后,中國海綿鈦(tai)產(chan)量(liang)達到2800噸,然而由(you)于(yu)當(dang)時大多(duo)數(shu)人(ren)對鈦(tai)金屬認識不足,鈦(tai)材的(de)高價格也(ye)限制了(le)鈦(tai)的(de)應用,鈦(tai)加工(gong)(gong)(gong)(gong)材的(de)產(chan)量(liang)僅200噸左右,中國鈦(tai)工(gong)(gong)(gong)(gong)業陷入困境(jing)。在這種情況下,由(you)當(dang)時國務院副總理方毅同志倡導,朱镕基和(he)袁(yuan)寶華同志支持,于(yu)1982年(nian)7月(yue)成立了(le)跨部委(wei)的(de)全國鈦(tai)應用推廣領導小組,專門協(xie)調鈦(tai)工(gong)(gong)(gong)(gong)業的(de)發展事宜,促(cu)成了(le)20世紀80年(nian)代至90年(nian)代初(chu)期中國海綿鈦(tai)和(he)鈦(tai)加工(gong)(gong)(gong)(gong)材產(chan)銷兩旺、鈦(tai)工(gong)(gong)(gong)(gong)業快速平(ping)穩發展的(de)良好(hao)局面。
2011年(nian)是(shi)中(zhong)(zhong)國(guo)“十二五(wu)”規劃(hua)的第(di)一年(nian),在這(zhe)一年(nian)里,中(zhong)(zhong)國(guo)海綿鈦和鈦加(jia)工材(cai)的產(chan)(chan)量繼續慣性(xing)增(zeng)長(chang)。根據(ju)中(zhong)(zhong)國(guo)有色金屬工業協(xie)會(hui)鈦鋯鉿分會(hui)統(tong)計(ji),國(guo)內14家(jia)海綿鈦生(sheng)產(chan)(chan)企(qi)業2011年(nian)總產(chan)(chan)量為64952t,同(tong)比增(zeng)加(jia)了12.4%。根據(ju)30家(jia)企(qi)業的統(tong)計(ji),2011年(nian)中(zhong)(zhong)國(guo)共生(sheng)產(chan)(chan)鈦加(jia)工材(cai)50962t,同(tong)比增(zeng)長(chang)33.0%。
2014年(nian)9月,中(zhong)國(guo)第一爐(lu)“電子級(ji)(ji)低(di)氧(yang)超高純(chun)(chun)鈦(tai)(tai)”已(yi)在(zai)(zai)浙江省余姚市(shi)成功研(yan)發投產(chan),一舉打破了中(zhong)國(guo)國(guo)外(wai)(wai)的(de)(de)壟斷。低(di)氧(yang)超高純(chun)(chun)鈦(tai)(tai)主要(yao)應用在(zai)(zai)半導(dao)體用濺射(she)靶材(cai)、航空(kong)航天(tian)、海洋石(shi)油等(deng)核心工業領(ling)(ling)(ling)域(yu)(yu),戰(zhan)(zhan)略意義(yi)重大。作為高端戰(zhan)(zhan)略性金屬(shu)材(cai)料(liao)(liao),美(mei)日(ri)政府嚴格限(xian)制對(dui)(dui)中(zhong)國(guo)的(de)(de)出口。中(zhong)國(guo)在(zai)(zai)超高純(chun)(chun)鈦(tai)(tai)領(ling)(ling)(ling)域(yu)(yu)經常(chang)要(yao)看美(mei)日(ri)的(de)(de)“臉色(se)”。寧波創(chuang)潤新材(cai)料(liao)(liao)有(you)限(xian)公司"年(nian)產(chan)250噸電子級(ji)(ji)低(di)氧(yang)超高純(chun)(chun)鈦(tai)(tai)項目"的(de)(de)投產(chan),填(tian)補(bu)了中(zhong)國(guo)高端鈦(tai)(tai)材(cai)的(de)(de)技術空(kong)白,意味著中(zhong)國(guo)已(yi)具備低(di)氧(yang)超高純(chun)(chun)鈦(tai)(tai)的(de)(de)自(zi)主生產(chan)能力(li),實現了這(zhe)一戰(zhan)(zhan)略金屬(shu)的(de)(de)獨立自(zi)給,徹底擺脫了對(dui)(dui)國(guo)外(wai)(wai)的(de)(de)依賴(lai)。壟斷打破后,直接受(shou)益的(de)(de)就是(shi)航空(kong)航天(tian)領(ling)(ling)(ling)域(yu)(yu)。
衡(heng)量一個國(guo)家鈦(tai)工業規模有兩(liang)個重要(yao)指標:海(hai)綿鈦(tai)產(chan)(chan)量和(he)鈦(tai)材產(chan)(chan)量,其(qi)中海(hai)綿鈦(tai)產(chan)(chan)量反映(ying)原料生(sheng)產(chan)(chan)能力,鈦(tai)材產(chan)(chan)量反映(ying)的是深加工能力。鈦(tai)工業已形(xing)成(cheng)中國(guo)、美國(guo)、獨聯體(ti)、日本(ben)和(he)歐(ou)洲(zhou)五大(da)生(sheng)產(chan)(chan)和(he)消費主體(ti)。
綜上所述(shu),中國(guo)(guo)鈦(tai)工業大致經(jing)歷了三個(ge)發(fa)(fa)展期:即20世(shi)紀(ji)50年代(dai)(dai)的開創期,60-70年代(dai)(dai)的建設期和80-90年代(dai)(dai)的初步發(fa)(fa)展期。在新世(shi)紀(ji),得(de)益于國(guo)(guo)民經(jing)濟(ji)的持續、快速發(fa)(fa)展,中國(guo)(guo)鈦(tai)工業也進入了一(yi)個(ge)快速成長期。
鈦的原(yuan)子(zi)序數(shu)(shu)為(wei)(wei)22,核(he)外電子(zi)數(shu)(shu)共有22個,其電子(zi)構型為(wei)(wei)1s22s22p?3s23p?3d24s2([Ar]3d24s2)。鈦單(dan)質有兩種同素異構體:α-Ti和β-Ti。α-Ti是六方(fang)(fang)晶(jing)(jing)系(xi),原(yuan)子(zi)堆(dui)積方(fang)(fang)式(shi)為(wei)(wei)六方(fang)(fang)密堆(dui)積,原(yuan)子(zi)空間利(li)用率為(wei)(wei)74%。β-Ti為(wei)(wei)立(li)方(fang)(fang)晶(jing)(jing)格,原(yuan)子(zi)堆(dui)積方(fang)(fang)式(shi)為(wei)(wei)體心立(li)方(fang)(fang)密堆(dui)積,原(yuan)子(zi)空間利(li)用率為(wei)(wei)68%。另外,當鈦晶(jing)(jing)體中出現(xian)少量(liang)的缺陷時會影響晶(jing)(jing)體的性質,如機(ji)械強度、導電性等。
鈦具有(you)金屬光澤,有(you)延(yan)展性(xing)。聲音在其(qi)中的傳(chuan)播速率為5090m/s。鈦的主要特點是(shi)密度(du)(du)小、機(ji)械強度(du)(du)大、容(rong)易加工。
新(xin)型鈦合金(jin)耐熱(re)性能好,可在(zai)600℃或更高的溫度下長期使用。
鈦合金(jin)的耐低(di)(di)(di)溫性(xing)能(neng)好,鈦合金(jin)TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等(deng)為(wei)代表的低(di)(di)(di)溫鈦合金(jin),其強度(du)(du)隨溫度(du)(du)的降(jiang)低(di)(di)(di)而(er)提高,但塑性(xing)變化卻(que)不大。在-196-253℃低(di)(di)(di)溫下保持(chi)較好的延性(xing)及韌性(xing),避免了金(jin)屬冷(leng)脆性(xing),是低(di)(di)(di)溫容器,貯(zhu)箱等(deng)設(she)備的理想材料。
金(jin)屬(shu)鈦的(de)抗阻尼性(xing)能強,受到(dao)機械振動(dong)(dong)、電振動(dong)(dong)后(hou),與鋼、銅金(jin)屬(shu)相(xiang)比(bi),其自身振動(dong)(dong)衰減(jian)時間最長。利用鈦的(de)這(zhe)一性(xing)能可作(zuo)音(yin)叉、醫學上的(de)超聲粉碎機振動(dong)(dong)元件和(he)高級音(yin)響(xiang)揚聲器的(de)振動(dong)(dong)薄(bo)膜等。
鈦是(shi)鋼(gang)與合金(jin)中(zhong)重要的(de)(de)(de)合金(jin)元(yuan)素,但比強(qiang)度(du)(du)位于(yu)金(jin)屬之(zhi)首。熔點1668℃,熔化潛熱(re)(re)3.7-5.0千卡/克(ke)原子(zi),沸點3260±20℃,汽(qi)化潛熱(re)(re)102.5-112.5千卡/克(ke)原子(zi),臨界溫度(du)(du)4350℃,臨界壓(ya)力1130大氣壓(ya)。鈦的(de)(de)(de)導(dao)(dao)熱(re)(re)性和導(dao)(dao)電性能較差,近似或略低于(yu)不銹鋼(gang),鈦具有超(chao)導(dao)(dao)性,純鈦的(de)(de)(de)超(chao)導(dao)(dao)臨界溫度(du)(du)為(wei)0.38-0.4K。在25℃時,鈦的(de)(de)(de)熱(re)(re)容為(wei)0.126卡/克(ke)原子(zi)·度(du)(du),熱(re)(re)焓1149卡/克(ke)原子(zi),熵為(wei)7.33卡/克(ke)原子(zi)·度(du)(du)。
鈦具(ju)有可塑(su)性,高純鈦的延(yan)伸率可達50-60%,斷面收(shou)(shou)(shou)縮率可達70-80%,但收(shou)(shou)(shou)縮強度(du)低(即收(shou)(shou)(shou)縮時產生(sheng)的力度(du))。鈦中雜質的存(cun)在,對其(qi)機(ji)械性能影響極(ji)大(da),特別是間隙雜質(氧、氮(dan)、碳)可大(da)大(da)提高鈦的強度(du),顯著降低其(qi)塑(su)性。鈦作為結(jie)構材料所具(ju)有的良(liang)好機(ji)械性能,就(jiu)是通過嚴格控制其(qi)中適當的雜質含量和(he)添加合金元素而達到的。
純鈦是(shi)無磁(ci)(ci)性(xing)金屬,在很大的磁(ci)(ci)場中(zhong)也難以被磁(ci)(ci)化,無毒且(qie)與人(ren)體(ti)組織及(ji)血液有好(hao)的相溶性(xing),所以被醫療(liao)界采用。鈦合金是(shi)順磁(ci)(ci)性(xing)物質,導(dao)磁(ci)(ci)率為1.00004。
鈦(tai)的(de)抗拉強度(du)與其屈(qu)服(fu)(fu)強度(du)接近說明了其屈(qu)強比(bi)(抗拉強度(du)/屈(qu)服(fu)(fu)強度(du))高,表(biao)示了金屬鈦(tai)材料在成形時塑性變(bian)形差。由于鈦(tai)的(de)屈(qu)服(fu)(fu)極限與彈性模量的(de)比(bi)值大,使鈦(tai)成型時的(de)回彈能力大。
金(jin)屬鈦(tai)的(de)導熱(re)系(xi)數雖(sui)然比碳鋼(gang)和銅低(di),但由于鈦(tai)優異(yi)的(de)耐腐蝕(shi)性能(neng),所(suo)以壁厚可以大大減(jian)薄,而且表(biao)(biao)面與蒸汽的(de)換(huan)(huan)熱(re)方(fang)式(shi)為滴(di)狀冷凝,減(jian)少了(le)熱(re)阻(zu),鈦(tai)表(biao)(biao)面不結(jie)垢也(ye)可減(jian)少熱(re)阻(zu),使鈦(tai)的(de)換(huan)(huan)熱(re)性能(neng)顯著(zhu)提高。
鈦(tai)的(de)彈性模量在常(chang)溫時為(wei)106.4GPa,為(wei)鋼的(de)57%。
下(xia)面是鈦的電(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°
鈦是一種(zhong)化學(xue)性質非常活(huo)潑(po)的(de)金屬,但熔點高達1668℃。鈦在較高的(de)溫(wen)度下,還可與許多元素和化合物發生反應。按其與鈦發生不同反應可分為以下四類:
第一(yi)類:鹵(lu)素和氧族(zu)元素與鈦生成共價(jia)鍵與離子(zi)鍵化(hua)合物(wu);
第二類:過渡元(yuan)素(su)(su)、氫、鈹、硼(peng)族(zu)、碳(tan)族(zu)和氮(dan)族(zu)元(yuan)素(su)(su)與鈦生成金屬間化物和有限固(gu)溶體;
第三(san)類:鋯、鉿、釩族(zu)、鉻族(zu)、鈧元素與鈦生成無限(xian)固溶體;
第(di)四類:惰性氣(qi)體、堿金(jin)屬、堿土金(jin)屬、稀土元(yuan)素(除鈧外),錒(a)、釷等(deng)不與(yu)鈦(tai)發生反應(ying)或基本上不發生反應(ying)。與(yu)化(hua)合物(wu)HF和氟化(hua)物(wu)氟化(hua)氫氣(qi)體在加熱(re)時(shi)與(yu)鈦(tai)發生反應(ying)生成(cheng)TiF4,反應(ying)式為
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡(ka)
鈦(tai)有(you)良好(hao)的(de)抗腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng),不受大氣(qi)和海水(shui)的(de)影響。在常(chang)溫下(xia)(xia),不會(hui)被7%以(yi)下(xia)(xia)鹽酸(suan)(suan)、5%以(yi)下(xia)(xia)硫酸(suan)(suan)、硝酸(suan)(suan)、王(wang)水(shui)或稀堿(jian)溶液所腐(fu)蝕(shi);只有(you)氫氟(fu)酸(suan)(suan)、濃(nong)鹽酸(suan)(suan)、濃(nong)硫酸(suan)(suan)等才可對它(ta)作用。不含水(shui)的(de)氟(fu)化氫液體(ti)只可在鈦(tai)表面上生(sheng)成一層致密的(de)四氟(fu)化鈦(tai)膜,可防止HF浸(jin)入鈦(tai)的(de)內部。氫氟(fu)酸(suan)(suan)是鈦(tai)的(de)最強溶劑。即使是濃(nong)度為1%的(de)氫氟(fu)酸(suan)(suan),也能(neng)與鈦(tai)發生(sheng)激烈(lie)反應:
2Ti+6HF=2TiF3+3H2
無(wu)水(shui)(shui)的(de)氟化(hua)物及(ji)其水(shui)(shui)溶(rong)液在(zai)低溫下不(bu)與鈦發生反應(ying),僅在(zai)高溫下熔融的(de)氟化(hua)物與鈦發生顯著反應(ying)。HCl和(he)氯化(hua)物氯化(hua)氫氣體能腐蝕金屬(shu)鈦,干燥的(de)氯化(hua)氫在(zai)>300℃時與鈦反應(ying)生成TiCl4:
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千(qian)卡
濃度<5%的(de)鹽酸在室溫下(xia)不與鈦(tai)反應(ying),20%的(de)鹽酸在常溫下(xia)與鈦(tai)發生反應(ying)生成紫色的(de)TiCl3:
2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2
當溫(wen)度(du)長高(gao)時,即使稀(xi)鹽酸(suan)(suan)(suan)也會腐(fu)蝕(shi)鈦(tai)。各(ge)種無水(shui)的氯化物,如鎂、錳(meng)、鐵、鎳、銅、鋅、汞、錫、鈣、鈉、鋇和NH4+離(li)子及(ji)其水(shui)溶液(ye),都不與(yu)(yu)鈦(tai)發生反(fan)應,鈦(tai)在(zai)這些氯化物中(zhong)具有很好的穩定性。硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)和硫(liu)化氫鈦(tai)與(yu)(yu)5%的硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)有明(ming)顯的反(fan)應,在(zai)常溫(wen)下,約40%的硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)對鈦(tai)的腐(fu)蝕(shi)速度(du)最快,當濃(nong)度(du)大于40%,達(da)到60%時腐(fu)蝕(shi)速度(du)反(fan)而(er)變慢,80%又達(da)到最快。加熱的稀(xi)酸(suan)(suan)(suan)或(huo)50%的濃(nong)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)可與(yu)(yu)鈦(tai)反(fan)應生成硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鈦(tai):
Ti+H2SO4=TiSO4+H2
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2
加熱的濃硫酸可被鈦還原,生成SO2:
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡(ka)
常(chang)溫(wen)(wen)下鈦與(yu)硫(liu)化氫反應,在(zai)其表(biao)面生成一層保護膜,可(ke)阻(zu)止(zhi)硫(liu)化氫與(yu)鈦的進一步反應。但在(zai)高溫(wen)(wen)下,硫(liu)化氫與(yu)鈦反應析出氫:
Ti+H2S=TiS+H2+70千卡
粉末鈦(tai)(tai)在(zai)600℃開(kai)始與硫(liu)化(hua)氫反(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)成鈦(tai)(tai)的硫(liu)化(hua)物,在(zai)900℃時反(fan)應(ying)產物主要(yao)為TiS,1200℃時為Ti2S3。硝酸(suan)(suan)和王水(shui)致密的表(biao)面光滑(hua)的鈦(tai)(tai)對硝酸(suan)(suan)具有很(hen)好的穩定(ding)性(xing),這是由于硝酸(suan)(suan)能快速在(zai)鈦(tai)(tai)表(biao)面生(sheng)(sheng)成一層牢(lao)固(gu)的氧(yang)化(hua)膜,但是表(biao)面粗糙,特(te)別是海綿鈦(tai)(tai)或粉末鈦(tai)(tai),可(ke)與次、熱(re)稀硝酸(suan)(suan)發生(sheng)(sheng)反(fan)應(ying):
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO
高(gao)于70℃的濃硝酸也可與鈦發生反(fan)應:
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O
常溫下(xia),鈦不與王(wang)水(shui)反(fan)應。溫度高時,鈦可與王(wang)水(shui)反(fan)應生成TiCl2。
綜上所述,鈦(tai)(tai)(tai)的(de)性(xing)(xing)(xing)質與(yu)溫(wen)(wen)度及其(qi)存在(zai)(zai)(zai)形態、純(chun)度有著(zhu)極(ji)其(qi)密(mi)切的(de)關系。致(zhi)密(mi)的(de)金屬(shu)鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)自(zi)(zi)然(ran)界中(zhong)是(shi)(shi)相當穩定的(de),但是(shi)(shi),粉末鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)空氣中(zhong)可引起自(zi)(zi)燃。鈦(tai)(tai)(tai)中(zhong)雜質的(de)存在(zai)(zai)(zai),顯(xian)著(zhu)的(de)影(ying)響(xiang)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)物理、化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)、機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)和耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)能(neng)。特別(bie)是(shi)(shi)一(yi)(yi)些間隙雜質,它們可以使(shi)鈦(tai)(tai)(tai)晶格(ge)發(fa)生(sheng)(sheng)畸(ji)變,而影(ying)響(xiang)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)各種性(xing)(xing)(xing)能(neng)。常溫(wen)(wen)下鈦(tai)(tai)(tai)的(de)化(hua)(hua)學(xue)活性(xing)(xing)(xing)很小,能(neng)與(yu)氫氟酸(suan)(suan)(suan)(suan)等少(shao)數幾(ji)種物質發(fa)生(sheng)(sheng)反(fan)應(ying),但溫(wen)(wen)度增加(jia)時鈦(tai)(tai)(tai)的(de)活性(xing)(xing)(xing)迅速增加(jia),特別(bie)是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)高(gao)溫(wen)(wen)下鈦(tai)(tai)(tai)可與(yu)許(xu)多物質發(fa)生(sheng)(sheng)劇(ju)烈反(fan)應(ying)。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)冶煉過程一(yi)(yi)般(ban)都在(zai)(zai)(zai)800℃以上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)下進行,因(yin)此(ci)必須(xu)在(zai)(zai)(zai)真空中(zhong)或在(zai)(zai)(zai)惰(duo)性(xing)(xing)(xing)氣氛保(bao)護下操作。金屬(shu)鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)高(gao)溫(wen)(wen)環境中(zhong)的(de)還(huan)原能(neng)力強,能(neng)與(yu)氧(yang)(yang)、碳(tan)、氮以及其(qi)他許(xu)多元素化(hua)(hua)合,還(huan)能(neng)從部分金屬(shu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(比如氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁)中(zhong)奪取氧(yang)(yang)。常溫(wen)(wen)下鈦(tai)(tai)(tai)與(yu)氧(yang)(yang)氣化(hua)(hua)合生(sheng)(sheng)成一(yi)(yi)層(ceng)極(ji)薄致(zhi)密(mi)的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜,這層(ceng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜常溫(wen)(wen)下不與(yu)硝酸(suan)(suan)(suan)(suan),稀(xi)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan),稀(xi)鹽酸(suan)(suan)(suan)(suan)反(fan)應(ying),以及酸(suan)(suan)(suan)(suan)中(zhong)之王——王水。它與(yu)氫氟酸(suan)(suan)(suan)(suan)、濃(nong)鹽酸(suan)(suan)(suan)(suan)、濃(nong)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)反(fan)應(ying)。
在(zai)電(dian)化學中,鈦(tai)是(shi)單向閥型金(jin)屬,電(dian)位很(hen)負,通常無法用鈦(tai)作為陽(yang)極進行分解。
人們(men)利用鈦(tai)在高溫下化(hua)合能力強的(de)(de)特點,在煉(lian)鋼(gang)的(de)(de)時(shi)(shi)候(hou),氮(dan)(dan)很容易溶解在鋼(gang)水(shui)里(li),當(dang)鋼(gang)錠冷卻的(de)(de)時(shi)(shi)候(hou),鋼(gang)錠中就形成氣(qi)泡(pao),影響(xiang)鋼(gang)的(de)(de)質(zhi)量。所以(yi)煉(lian)鋼(gang)工人往(wang)鋼(gang)水(shui)里(li)加(jia)進金屬鈦(tai),使它與氮(dan)(dan)化(hua)合,變成爐渣——氮(dan)(dan)化(hua)鈦(tai),浮在鋼(gang)水(shui)表面,這樣鋼(gang)錠就比較(jiao)純凈了。
當超(chao)音速(su)飛(fei)機(ji)(ji)飛(fei)行(xing)時,它的(de)機(ji)(ji)翼(yi)的(de)溫度可以(yi)達到(dao)(dao)500℃。如用比較(jiao)耐(nai)熱的(de)鋁合(he)(he)金制(zhi)造機(ji)(ji)翼(yi),一到(dao)(dao)二三(san)百(bai)度也會吃不(bu)消,必須有(you)一種(zhong)又輕、又韌、又耐(nai)高溫的(de)材料(liao)來代(dai)替(ti)鋁合(he)(he)金而(er)鈦恰好能夠(gou)滿足這些要求。鈦還能經(jing)得住(zhu)零下(xia)一百(bai)多(duo)度的(de)考(kao)驗,在(zai)這種(zhong)低溫下(xia),鈦仍舊有(you)很好的(de)韌性而(er)不(bu)發脆。
鈦吸氣(qi)主要指高溫下與(yu)碳、氫、氮、氧發生反應。利用(yong)(yong)鈦和鋯對空(kong)氣(qi)的(de)強大吸收(shou)力,可以(yi)除去空(kong)氣(qi),造成真(zhen)空(kong)。比方,利用(yong)(yong)鈦制成的(de)真(zhen)空(kong)泵,可以(yi)把空(kong)氣(qi)抽到(dao)只(zhi)剩(sheng)下十萬億分之一。
鈦的(de)最大缺點(dian)是(shi)難以提(ti)煉(lian)。主要(yao)是(shi)因(yin)為鈦在(zai)(zai)(zai)高溫下化(hua)合能力強(qiang),可以與(yu)氧(yang)(yang)、碳、氮以及其他許多元(yuan)素化(hua)合。因(yin)此,不論在(zai)(zai)(zai)冶(ye)煉(lian)或者(zhe)鑄造的(de)時候,人們都(dou)小(xiao)心地防止(zhi)這些元(yuan)素“侵襲(xi)”鈦。在(zai)(zai)(zai)冶(ye)煉(lian)鈦的(de)時候,空氣與(yu)水當然(ran)是(shi)嚴格禁止(zhi)接(jie)近的(de),甚至連冶(ye)金上常用的(de)氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)坩堝也禁止(zhi)使用,因(yin)為鈦會(hui)從氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)里(li)奪取氧(yang)(yang)。人們利用鎂(mei)與(yu)四氯化(hua)鈦在(zai)(zai)(zai)惰(duo)性氣體——氦氣或氬氣中相作用,來提(ti)煉(lian)鈦。
鈦(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)為(wei)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai),是鈦(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)最高(gao)價氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)。天然TiO2是金(jin)紅石(shi),純(chun)凈的(de)(de)(de)(de)(de)TiO2是雪(xue)白(bai)(bai)的(de)(de)(de)(de)(de)粉末,是最好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)白(bai)(bai)色顏(yan)料,俗稱鈦(tai)白(bai)(bai),冷時(shi)為(wei)白(bai)(bai)色,熱(re)時(shi)呈淺黃(huang)色。以(yi)前,人們開采鈦(tai)礦,主要目的(de)(de)(de)(de)(de)便是為(wei)了獲得二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)。鈦(tai)白(bai)(bai)的(de)(de)(de)(de)(de)粘附力強,不易起化(hua)(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)(hua),永遠(yuan)是雪(xue)白(bai)(bai)的(de)(de)(de)(de)(de),是良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)白(bai)(bai)色涂(tu)料,它折射率(lv)高(gao),著色力強,遮蓋力大,化(hua)(hua)(hua)學性能穩(wen)定。其他白(bai)(bai)色涂(tu)料,如鋅(xin)白(bai)(bai)ZnO和鉛白(bai)(bai)2PbCO3·Pb(OH)2等(deng),不具(ju)有鈦(tai)白(bai)(bai)的(de)(de)(de)(de)(de)這些優良性能。特(te)別可貴的(de)(de)(de)(de)(de)是鈦(tai)白(bai)(bai)無毒(du)。它的(de)(de)(de)(de)(de)熔點很(hen)高(gao),被用來制造(zao)耐火玻璃,釉料,琺瑯、陶土、耐高(gao)溫(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)實驗器皿(min)等(deng)。
二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai)是(shi)世界上最白的(de)(de)東(dong)西(xi),1克二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai)可(ke)(ke)以(yi)把(ba)450多平方(fang)厘米的(de)(de)面積涂得(de)雪白。它比常用(yong)的(de)(de)白顏料(liao)——鋅鋇白還要白5倍(bei),因此是(shi)調(diao)制白油漆的(de)(de)最好顏料(liao)。世界上用(yong)作(zuo)顏料(liao)的(de)(de)二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai),一年多到幾十萬噸。二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai)可(ke)(ke)以(yi)加在紙里(li),使(shi)紙變白并且(qie)不透明,效果(guo)比其(qi)他物質(zhi)大10倍(bei),因此,鈔票(piao)紙和美術(shu)品(pin)用(yong)紙就要加二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai)。此外,為了使(shi)塑料(liao)的(de)(de)顏色(se)變淺,使(shi)人(ren)造絲光澤柔和,有時也要添(tian)加二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai)。在橡膠工業上,二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai)還被用(yong)作(zuo)為白色(se)橡膠的(de)(de)填料(liao)。
鈦的氫(qing)化(hua)(hua)物是氫(qing)化(hua)(hua)鈦。氫(qing)化(hua)(hua)鈦很(hen)脆,因而可用于制造粉末鈦,它還用于焊(han)(han)(han)接,二氫(qing)化(hua)(hua)鈦受熱分(fen)解,析出新(xin)生態氫(qing)和金(jin)屬鈦,后者(zhe)可促(cu)進(jin)焊(han)(han)(han)接,并使焊(han)(han)(han)縫強度增加。可用作聚(ju)合反(fan)應之催化(hua)(hua)劑。
四(si)氯化(hua)鈦非常有趣,它(ta)(ta)在(zai)(zai)通常狀(zhuang)況下為無(wu)色(se)液體(熔點-25℃,沸點136.4℃),有刺鼻(bi)氣(qi)味,在(zai)(zai)濕空氣(qi)中便會大冒白(bai)(bai)煙——它(ta)(ta)水(shui)(shui)(shui)解了(le),變成白(bai)(bai)色(se)的(de)(de)二氧化(hua)鈦的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)凝膠。在(zai)(zai)水(shui)(shui)(shui)中則強烈水(shui)(shui)(shui)解為偏鈦酸H2TiO3。在(zai)(zai)軍事上(shang),人們便利(li)用四(si)氯化(hua)鈦的(de)(de)這股怪脾氣(qi),作為人造煙霧劑。特別是在(zai)(zai)海(hai)洋上(shang),水(shui)(shui)(shui)氣(qi)多,一(yi)放四(si)氯化(hua)鈦,濃(nong)煙就象一(yi)道白(bai)(bai)色(se)的(de)(de)長城(cheng),擋住了(le)敵人的(de)(de)視線(xian)。在(zai)(zai)農(nong)業上(shang),人們利(li)用四(si)氟化(hua)鈦來(lai)防霜(shuang)。
TiCl3是紫色(se)晶體,其水溶液(ye)可用做(zuo)還(huan)(huan)原劑。Ti3+比Sn2+有更強(qiang)的(de)還(huan)(huan)原性。
鈦酸(suan)鋇(bei)(bei)晶體有這樣(yang)的(de)(de)(de)特性(xing):當它(ta)(ta)(ta)受(shou)壓力而(er)改變形狀的(de)(de)(de)時候(hou),會產(chan)生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu),一通電(dian)又會改變形狀。于是(shi),人們把鈦酸(suan)鋇(bei)(bei)放在超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)中,它(ta)(ta)(ta)受(shou)壓便產(chan)生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu),由它(ta)(ta)(ta)所(suo)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)大小(xiao)可以(yi)測(ce)知超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)強弱(ruo)。相反,用(yong)(yong)高頻電(dian)流(liu)(liu)通過(guo)它(ta)(ta)(ta),則可以(yi)產(chan)生(sheng)(sheng)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)。幾乎所(suo)有的(de)(de)(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)儀器(qi)中,都要用(yong)(yong)到(dao)鈦酸(suan)鋇(bei)(bei)。除此之外,鈦酸(suan)鋇(bei)(bei)還有許多用(yong)(yong)途。例如:鐵路工人把它(ta)(ta)(ta)放在鐵軌下(xia)面,來(lai)測(ce)量火車通過(guo)時候(hou)的(de)(de)(de)壓力;醫生(sheng)(sheng)用(yong)(yong)它(ta)(ta)(ta)制(zhi)成脈搏記錄器(qi)。用(yong)(yong)鈦酸(suan)鋇(bei)(bei)做的(de)(de)(de)水(shui)(shui)底探測(ce)器(qi),是(shi)銳(rui)利(li)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)下(xia)眼(yan)睛,它(ta)(ta)(ta)不只(zhi)能(neng)夠看(kan)(kan)到(dao)魚(yu)群,而(er)且還可以(yi)看(kan)(kan)到(dao)水(shui)(shui)底下(xia)的(de)(de)(de)暗礁、冰(bing)山和(he)敵人的(de)(de)(de)潛(qian)水(shui)(shui)艇等。
制(zhi)取金(jin)屬鈦(tai)的(de)原料主要(yao)(yao)為(wei)金(jin)紅(hong)石(shi),其中(zhong)含(han)TiO2大于96%。缺少金(jin)紅(hong)石(shi)礦的(de)國家,例(li)如蘇聯,則采用鈦(tai)鐵礦制(zhi)成的(de)"高鈦(tai)渣(zha)",其中(zhong)含(han)TiO290%左(zuo)右。因天然(ran)金(jin)紅(hong)石(shi)漲價(jia)和儲量日減,各(ge)國都趨向于用鈦(tai)鐵礦制(zhi)成富鈦(tai)料,即高鈦(tai)渣(zha)和人造金(jin)紅(hong)石(shi)。鈦(tai)在(zai)1791年(nian)被(bei)發(fa)現,而第(di)一次制(zhi)得純(chun)凈的(de)鈦(tai)卻是在(zai)1910年(nian),中(zhong)間經歷了一百余年(nian)。原因在(zai)于:鈦(tai)在(zai)高溫下(xia)性質十分活(huo)潑(po),很易和氧、氮、碳等(deng)元(yuan)素化合,要(yao)(yao)提煉出純(chun)鈦(tai)需要(yao)(yao)十分苛刻的(de)條件(jian)。
冶煉鈦(tai)時,要經過復雜的(de)(de)(de)(de)步驟(zou)。把鈦(tai)鐵礦變成(cheng)四(si)氯化鈦(tai),再放到密封的(de)(de)(de)(de)不銹(xiu)鋼罐中,充以氬氣(qi)(qi),使它(ta)們(men)(men)與金(jin)屬鎂反應(ying),就(jiu)得到“海(hai)綿鈦(tai)”。這種(zhong)多孔的(de)(de)(de)(de)“海(hai)綿鈦(tai)”是不能(neng)直(zhi)接(jie)使用(yong)的(de)(de)(de)(de),還必須(xu)把它(ta)們(men)(men)在(zai)電(dian)(dian)爐(lu)(lu)中融化成(cheng)液(ye)體,才能(neng)鑄成(cheng)鈦(tai)錠(ding)。但(dan)(dan)制造這種(zhong)電(dian)(dian)爐(lu)(lu)又談何容易!除了(le)(le)電(dian)(dian)爐(lu)(lu)的(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)(qi)必須(xu)抽干(gan)凈外,更傷腦筋的(de)(de)(de)(de)是,簡直(zhi)找(zhao)不到盛裝液(ye)態鈦(tai)的(de)(de)(de)(de)坩堝,因為(wei)一(yi)般耐(nai)火材料都(dou)含(han)有(you)氧化物,而其中的(de)(de)(de)(de)氧就(jiu)會被液(ye)態鈦(tai)奪走。后(hou)來,人們(men)(men)終(zhong)于發明了(le)(le)一(yi)種(zhong)“水(shui)冷銅坩堝”的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)爐(lu)(lu)。這種(zhong)電(dian)(dian)爐(lu)(lu)只有(you)中央一(yi)部分(fen)區域很熱,其余(yu)部分(fen)都(dou)是冷的(de)(de)(de)(de),鈦(tai)在(zai)電(dian)(dian)爐(lu)(lu)中熔化后(hou),流(liu)到用(yong)水(shui)冷卻的(de)(de)(de)(de)銅坩堝壁上,馬上凝(ning)成(cheng)鈦(tai)錠(ding)。用(yong)這種(zhong)方(fang)法已經能(neng)夠生(sheng)產幾噸重的(de)(de)(de)(de)鈦(tai)塊,但(dan)(dan)它(ta)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)本就(jiu)可想(xiang)而知了(le)(le)。
工業上常用硫酸分解鈦鐵(tie)礦(kuang)的(de)方法制取(qu)二(er)(er)氧化鈦,再由二(er)(er)氧化鈦制取(qu)金屬鈦。濃(nong)硫酸處理(li)磨碎(sui)的(de)鈦鐵(tie)礦(kuang)(精礦(kuang)),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(wei)了除去雜質Fe2(SO4)3,加(jia)入鐵屑,Fe3+還(huan)原為(wei)Fe2+,然后將溶液冷(leng)卻(que)至273K以下,使得FeSO4·7H2O(綠礬)作為(wei)副產品(pin)結晶析出。
Ti(SO4)2和TiOSO4水(shui)解析(xi)出白(bai)色的偏鈦酸沉淀,反應是:
Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4
鍛燒偏鈦(tai)酸即制得二(er)氧化鈦(tai):
H2TiO3= TiO2+H2O
工業上制金屬鈦采(cai)用金屬熱還(huan)原法還(huan)原四(si)氯化鈦。將TiO2(或天(tian)然的(de)金紅石)和炭粉(fen)混合加熱至(zhi)1000~1100K,進行氯化處理(li),并使(shi)生成的(de)TiCl4,蒸氣冷凝(ning)。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
在1070K用熔融的鎂在氬(ya)氣中還原(yuan)TiCl4可得多(duo)孔的海綿鈦(tai):
TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti
這種海(hai)綿(mian)鈦經過(guo)粉碎、放(fang)入(ru)真空電弧爐里(li)熔煉,最后(hou)制成各種鈦材。
也可以(yi)通過(guo)反(fan)應:Ti+2CI2=TiCI4
得到的(de)TiCI4經(jing)過高溫(1250℃左(zuo)右)情況下(xia)分(fen)解(jie):
TiCI4=Ti+2CI2
由此得到純鈦(tai)棒(bang)。
金屬鎂(mei)(mei)還原四氯(lv)化鈦(tai)。按摩爾(er)比(bi)將四氯(lv)化鈦(tai)在惰性氣(qi)體(ti)中(zhong)用(yong)金屬鎂(mei)(mei)還原,反應溫(wen)度控制在900℃左右,可制得海綿狀鈦(tai)。副(fu)產(chan)品氯(lv)化鎂(mei)(mei)可通(tong)過(guo)在1.33×10-2~1.33×10-4Pa真空、加熱(re)1000℃的條件(jian)下從鈦(tai)中(zhong)分離出來。
鈦耐腐蝕,所以在化(hua)學(xue)工業上常(chang)常(chang)要用(yong)到(dao)它。過去,化(hua)學(xue)反應器中裝熱(re)硝酸的部(bu)件都用(yong)不(bu)銹鋼。不(bu)銹鋼也怕那強(qiang)烈的腐蝕劑——熱(re)硝酸,每隔半年(nian),這種部(bu)件就(jiu)要統(tong)統(tong)換掉。用(yong)鈦來(lai)制造這些部(bu)件,雖然成本比不(bu)銹鋼部(bu)件貴一些,但(dan)是它可(ke)以連續不(bu)斷地使(shi)用(yong)五年(nian),計算起來(lai)反而合算得(de)多(duo)。
鈦(tai)(tai)(tai)和(he)(he)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)合金大(da)(da)量用(yong)(yong)于航空工(gong)(gong)業(ye),有(you)(you)(you)"空間(jian)金屬(shu)"之(zhi)稱(cheng);另外,在造(zao)(zao)船工(gong)(gong)業(ye)、化(hua)學工(gong)(gong)業(ye)、制造(zao)(zao)機械部件、電(dian)訊器材(cai)、硬質合金等方(fang)面(mian)有(you)(you)(you)著日益廣(guang)(guang)泛(fan)(fan)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)。純(chun)鈦(tai)(tai)(tai)是銀白色(se)的(de)(de)(de)金屬(shu),它(ta)具(ju)有(you)(you)(you)許多優良(liang)性(xing)能。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)密度比(bi)鋼(gang)小43%,比(bi)久(jiu)負盛名的(de)(de)(de)輕金屬(shu)鎂稍大(da)(da)一些。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度大(da)(da),純(chun)鈦(tai)(tai)(tai)抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度最高(gao)可(ke)達180kg/mm2,與鋼(gang)相差(cha)不多,比(bi)鋁(lv)大(da)(da)兩倍,比(bi)鎂大(da)(da)五倍。鈦(tai)(tai)(tai)耐(nai)高(gao)溫(wen),熔點1942K,比(bi)黃金高(gao)近1000K,比(bi)鋼(gang)高(gao)近500K。有(you)(you)(you)些鋼(gang)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度高(gao)于鈦(tai)(tai)(tai)合金,但(dan)鈦(tai)(tai)(tai)合金的(de)(de)(de)比(bi)強(qiang)(qiang)度(抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度和(he)(he)密度之(zhi)比(bi))卻超過優質鋼(gang)。鈦(tai)(tai)(tai)合金有(you)(you)(you)好的(de)(de)(de)耐(nai)熱強(qiang)(qiang)度、低溫(wen)韌性(xing)和(he)(he)斷(duan)裂韌性(xing),故多用(yong)(yong)作(zuo)飛機發(fa)動機零件和(he)(he)火(huo)箭、導彈(dan)結構(gou)件。鈦(tai)(tai)(tai)合金還可(ke)作(zuo)燃(ran)料(liao)和(he)(he)氧化(hua)劑的(de)(de)(de)儲箱以(yi)(yi)及高(gao)壓容器。已有(you)(you)(you)用(yong)(yong)鈦(tai)(tai)(tai)合金制造(zao)(zao)自動步槍,迫(po)擊(ji)炮(pao)座板及無后座力(li)炮(pao)的(de)(de)(de)發(fa)射管。在石油工(gong)(gong)業(ye)上主要作(zuo)各種容器、反應器、熱交換器、蒸餾塔、管道、泵(beng)和(he)(he)閥等。鈦(tai)(tai)(tai)可(ke)用(yong)(yong)作(zuo)電(dian)極和(he)(he)發(fa)電(dian)站的(de)(de)(de)冷凝器以(yi)(yi)及環(huan)境污染控制裝置(zhi)。鈦(tai)(tai)(tai)鎳形狀記憶合金在儀器儀表上已廣(guang)(guang)泛(fan)(fan)應用(yong)(yong)。在醫療中,鈦(tai)(tai)(tai)可(ke)作(zuo)人造(zao)(zao)骨頭(tou)和(he)(he)各種器具(ju)。鈦(tai)(tai)(tai)還是煉(lian)鋼(gang)的(de)(de)(de)脫氧劑和(he)(he)不銹鋼(gang)以(yi)(yi)及合金鋼(gang)的(de)(de)(de)組元(yuan)。鈦(tai)(tai)(tai)白粉是顏料(liao)和(he)(he)油漆的(de)(de)(de)良(liang)好原料(liao)。碳化(hua)鈦(tai)(tai)(tai),氫(qing)化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)是新型硬質合金材(cai)料(liao)。氮化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)顏色(se)近于黃金,在裝飾方(fang)面(mian)應用(yong)(yong)廣(guang)(guang)泛(fan)(fan)。
鈦(tai)屬于化學性質比較(jiao)活(huo)潑的(de)金(jin)屬。加熱時能與O2、N2、H2、S和鹵素等非金(jin)屬作(zuo)用。但在(zai)常(chang)溫下,鈦(tai)表面(mian)易生成一(yi)層極薄的(de)致(zhi)密的(de)氧化物保護膜,可(ke)以抵抗強酸甚至王水的(de)作(zuo)用,表現出強的(de)抗腐蝕性。因此,一(yi)般金(jin)屬在(zai)酸、堿(jian)、鹽的(de)溶液中變得千瘡百孔(kong)而鈦(tai)卻安然無恙。
液(ye)態鈦(tai)(tai)幾乎能溶解所有的(de)(de)(de)(de)金屬(shu),因此(ci)可(ke)以和多(duo)種(zhong)金屬(shu)形(xing)成(cheng)合(he)金。鈦(tai)(tai)加入(ru)鋼中(zhong)制(zhi)(zhi)(zhi)得的(de)(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)鋼堅韌而富有彈(dan)性。鈦(tai)(tai)能與鐵、鋁、釩或鉬等其(qi)他元(yuan)素(su)熔成(cheng)合(he)金,造出高(gao)強(qiang)度的(de)(de)(de)(de)輕合(he)金,在(zai)各方(fang)面(mian)有著廣泛的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong),包括(kuo)航天(tian)(噴氣發(fa)動機(ji)(ji)、導(dao)彈(dan)及航天(tian)器(qi))、軍(jun)事(shi)、工(gong)(gong)業(ye)(ye)程序(xu)(化(hua)工(gong)(gong)與石(shi)油制(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)、海水淡化(hua)及造紙)、汽車、農產食品(pin)、醫(yi)學(義肢、骨(gu)科移植(zhi)及牙科器(qi)械(xie)與填(tian)充物)、廚房用(yong)具、運(yun)(yun)動用(yong)品(pin)、珠寶及手機(ji)(ji)等等。鈦(tai)(tai)合(he)金強(qiang)度高(gao),大(da)量用(yong)于(yu)制(zhi)(zhi)(zhi)造軍(jun)用(yong)超(chao)音速飛(fei)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構材料(liao)、噴氣發(fa)動機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)壓縮部件(jian)(jian)、飛(fei)機(ji)(ji)機(ji)(ji)架(jia)的(de)(de)(de)(de)構件(jian)(jian)、機(ji)(ji)殼、隔火墻(qiang)、鉚釘;空運(yun)(yun)裝(zhuang)備(bei)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構部件(jian)(jian);軍(jun)事(shi)設施和軍(jun)用(yong)艦艇的(de)(de)(de)(de)裝(zhuang)甲板以及螺旋(xuan)槳(jiang)的(de)(de)(de)(de)葉片等。在(zai)民用(yong)工(gong)(gong)業(ye)(ye)中(zhong),鈦(tai)(tai)及其(qi)合(he)金可(ke)用(yong)于(yu)制(zhi)(zhi)(zhi)造各種(zhong)泵(beng)、閥門、過濾、蒸發(fa)設備(bei)的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)絲網和各種(zhong)機(ji)(ji)器(qi)零件(jian)(jian)。粉(fen)末狀鈦(tai)(tai)可(ke)在(zai)電子管制(zhi)(zhi)(zhi)造工(gong)(gong)藝中(zhong)用(yong)作除氧劑。主要用(yong)于(yu)制(zhi)(zhi)(zhi)造航天(tian)飛(fei)機(ji)(ji)、火箭導(dao)彈(dan)、潛艇、化(hua)工(gong)(gong)設備(bei)、醫(yi)療器(qi)械(xie)、人(ren)工(gong)(gong)關節等,還用(yong)于(yu)制(zhi)(zhi)(zhi)取鈦(tai)(tai)白粉(fen)。可(ke)用(yong)來制(zhi)(zhi)(zhi)作反應(ying)釜,冷凝器(qi),發(fa)酵罐和冷卻器(qi)。
鈦(tai)合金(jin)制(zhi)成(cheng)飛機比(bi)其它(ta)金(jin)屬制(zhi)成(cheng)同(tong)樣重(zhong)的飛機多載旅客(ke)100多人。制(zhi)成(cheng)的潛艇,既(ji)能抗海水腐蝕,又能抗深層壓(ya)力,其下潛深度比(bi)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼潛艇增加80%。同(tong)時(shi),鈦(tai)無磁性,不(bu)(bu)會被水雷發現(xian),具有很(hen)好的反監護作用。
因(yin)為鈦(tai)具有“親生(sheng)物”性,在(zai)人體(ti)內,能抵抗(kang)分泌物的(de)(de)腐蝕(shi)且無毒,對任何殺菌方法都適(shi)應。因(yin)此(ci)被(bei)廣泛(fan)用于制醫療器械,制人造髖關(guan)節、膝關(guan)節、肩關(guan)節、脅(xie)關(guan)節、頭蓋骨(gu),主動心瓣(ban)、骨(gu)骼固定夾。當新的(de)(de)肌肉纖維環(huan)包在(zai)這(zhe)些“鈦(tai)骨(gu)”上(shang)時,這(zhe)些鈦(tai)骨(gu)就(jiu)開始維系著人體(ti)的(de)(de)正常活動。
鈦(tai)在(zai)人(ren)體中(zhong)分布廣泛,正(zheng)常人(ren)體中(zhong)的含量為(wei)每(mei)70kg體重不(bu)超過15mg,其作用尚(shang)不(bu)清(qing)楚(chu)。但鈦(tai)能刺激(ji)吞(tun)噬細胞,使免疫力增(zeng)強這一作用已被證實。
重要(yao)的(de)鈦化合物有:二氧化鈦(TiO2)、四氯化鈦(TiCl4)、偏鈦酸鋇(BaTiO3)。
純(chun)凈(jing)的(de)二氧化鈦是白(bai)色粉末,是優良的(de)白(bai)色顏料(liao),商品名稱“鈦白(bai)”。它兼有鉛白(bai)(PbCO3)的(de)遮(zhe)蓋性能(neng)和鋅白(bai)(ZnO)的(de)持(chi)久性能(neng)。因此(ci),人們(men)常把(ba)鈦白(bai)加(jia)在(zai)油漆中,制成高級白(bai)色油漆。
在造紙(zhi)工業中作(zuo)為填充(chong)劑加在紙(zhi)槳中。
紡織工業(ye)中(zhong)作(zuo)為(wei)人(ren)造纖(xian)維的(de)消(xiao)光劑(ji);在玻璃、陶瓷、搪瓷工業(ye)上作(zuo)為(wei)添加劑(ji),改善其(qi)性能;在許多化(hua)學(xue)反應(ying)中(zhong)用作(zuo)催化(hua)劑(ji)。在化(hua)學(xue)工業(ye)日益發展的(de)今天,二氧化(hua)鈦及鈦系(xi)化(hua)合物作(zuo)為(wei)精(jing)細化(hua)工產品,有(you)著很高的(de)附(fu)加價值(zhi),前景十(shi)分(fen)誘人(ren)。
四氯化鈦是一(yi)種無色液(ye)體;熔點250K、沸點409K,有刺激性(xing)氣味(wei)。它在水中或潮濕的空氣中都(dou)極易水解,冒出大(da)量的白(bai)煙。
TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl
因此TiCl4在(zai)(zai)軍事上作為人(ren)造(zao)煙霧(wu)劑,猶其是用在(zai)(zai)海洋(yang)戰爭(zheng)中。在(zai)(zai)農(nong)業上,人(ren)們用TiCl4形(xing)成(cheng)的(de)濃霧(wu)地面,減(jian)少夜間(jian)地面熱量(liang)的(de)散失,保護蔬菜(cai)和農(nong)作物不受(shou)嚴寒(han)、霜凍的(de)危害。
將(jiang)TiO2和BaCO3一(yi)起熔融(rong)制得偏鈦(tai)酸鋇:
TiO2+BaCO3=BaTiO3十CO2
人(ren)工制(zhi)得的(de)BaTiO3具有高(gao)的(de)介(jie)電(dian)常數,由它(ta)(ta)制(zhi)成的(de)電(dian)容器(qi)(qi)有較大的(de)容量(liang),更重(zhong)要的(de)是(shi)BaTiO3具有顯著的(de)“壓電(dian)性(xing)能”,其晶體(ti)受(shou)壓會產生(sheng)電(dian)流(liu),一通(tong)電(dian),又會改變形狀。人(ren)們(men)把它(ta)(ta)置于超(chao)聲(sheng)波中,它(ta)(ta)受(shou)壓便產生(sheng)電(dian)流(liu),通(tong)過測(ce)(ce)量(liang)電(dian)流(liu)強弱可測(ce)(ce)出超(chao)聲(sheng)波強弱。幾(ji)乎所有的(de)超(chao)聲(sheng)波儀器(qi)(qi)中都(dou)要用到它(ta)(ta)。隨著鈦酸鹽的(de)開發利用,它(ta)(ta)愈(yu)來愈(yu)廣泛地(di)用來制(zhi)造(zao)非線性(xing)元件、介(jie)質放大器(qi)(qi)、電(dian)子計算機(ji)記憶元件、微型電(dian)容器(qi)(qi)、電(dian)鍍材料(liao)、航空(kong)材料(liao)、強磁、半(ban)導(dao)體(ti)材料(liao)、光學儀器(qi)(qi)、試劑等。
鈦(tai)(tai)、鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金(jin)及鈦(tai)(tai)化合(he)(he)(he)物的(de)(de)(de)優良(liang)性能促使人(ren)類迫切需要(yao)它們(men)。然而(er),生產成本之高(gao),使應(ying)用受到限制。相信在不久的(de)(de)(de)將來,隨著鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)冶(ye)煉技術不斷改(gai)進和提高(gao),鈦(tai)(tai)、鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金(jin)及鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)化合(he)(he)(he)物的(de)(de)(de)應(ying)用將會得到更大的(de)(de)(de)發展。
鈦(tai)(tai)的抗腐蝕(shi)性鋯是一種應用(yong)于(yu)原子能工(gong)業和(he)在(zai)高溫高壓下用(yong)作耐蝕(shi)化(hua)工(gong)材料,但在(zai)溶液(ye)(ye)中其(qi)活潑性僅次于(yu)鈉。在(zai)氫氧化(hua)鈦(tai)(tai)溶液(ye)(ye)里加入(ru)活潑的硝酸鋯溶液(ye)(ye),會(hui)發現鈦(tai)(tai)把(ba)硝酸鋯拒之門外。而且氫氧化(hua)鈦(tai)(tai)的密度小于(yu)硝酸鋯,但依然能保持明(ming)顯的分層(ceng),并(bing)把(ba)硝酸鋯停留在(zai)上(shang)層(ceng),這證明(ming)了鈦(tai)(tai)的抗腐蝕(shi)性。
根據實驗,鈦(tai)放入海(hai)底20~50年均(jun)不會被腐蝕。
截至(zhi)1995年底,世界金紅石(shi)(包括銳鈦礦)儲(chu)量和(he)(he)(he)儲(chu)量基礎分別為3330萬噸(dun)和(he)(he)(he)16440萬噸(dun),資源總量約(yue)2.3億噸(dun)(TiO2含量,下同),主要集(ji)(ji)中(zhong)在南非、印度、斯里蘭(lan)卡、澳(ao)大(da)(da)利亞。世界鈦鐵礦(TiO2)儲(chu)量和(he)(he)(he)儲(chu)量基礎分別為2.743億噸(dun)和(he)(he)(he)4.353億噸(dun),資源總量約(yue)10億噸(dun);主要集(ji)(ji)中(zhong)在南非、挪(nuo)威、澳(ao)大(da)(da)利亞、加拿大(da)(da)和(he)(he)(he)印度。
截至(zhi)1996年底中(zhong)國保有原生鈦(磁)鐵礦(kuang)(折TiO2)儲量(liang)35704.09萬(wan)(wan)噸(dun)(其中(zhong)A+B+C級23191.50萬(wan)(wan)噸(dun));鈦鐵礦(kuang)(砂(sha)礦(kuang))礦(kuang)物儲量(liang)3803.19萬(wan)(wan)噸(dun)(其中(zhong)A+B+C級2147.17萬(wan)(wan)噸(dun));金紅(hong)石礦(kuang)物儲量(liang)256.86萬(wan)(wan)噸(dun)(其中(zhong)A+B+C級73.73萬(wan)(wan)噸(dun));金紅(hong)石TiO2儲量(liang)750.86萬(wan)(wan)噸(dun)(其中(zhong)A+B+C級242.43萬(wan)(wan)噸(dun))。
若將中(zhong)國1996年保有(you)鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)砂礦(kuang)(kuang)(kuang)的A+B+C級(ji)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)儲(chu)量2147.17萬(wan)噸(dun),按(an)含TiO2 48%折算,則其(qi)TiO2儲(chu)量為1030.64萬(wan)噸(dun),僅占(zhan)同年世(shi)界鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(TiO2)27000萬(wan)噸(dun)的3.83%;若再將其(qi)與(yu)原生鈦(tai)(tai)磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)巖(yan)礦(kuang)(kuang)(kuang)(TiO2)的A+B+C級(ji)儲(chu)量(23191.50萬(wan)噸(dun))中(zhong)可(ke)利用(yong)的約占(zhan)50%以粒狀鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)產出的(TiO2)儲(chu)量11595.75萬(wan)噸(dun)相加,其(qi)TiO2總儲(chu)量為12626.4萬(wan)噸(dun),則占(zhan)世(shi)界鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(TiO2)儲(chu)量27000萬(wan)噸(dun)的47.76%,從這(zhe)個意義上說,中(zhong)國可(ke)稱(cheng)為世(shi)界鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)資源最豐富(fu)的國家。
若(ruo)將(jiang)中國1996年(nian)保有金(jin)紅(hong)(hong)石礦物的(de)(de)A+B+C級(ji)(ji)儲(chu)量73.73萬(wan)噸(dun)(dun)按含TiO2 94%折算成TiO2儲(chu)量為69.31萬(wan)噸(dun)(dun),再加(jia)上(shang)同年(nian)金(jin)紅(hong)(hong)石(TiO2)的(de)(de)A+B+C級(ji)(ji)儲(chu)量242.43萬(wan)噸(dun)(dun),合計(ji)為311.74萬(wan)噸(dun)(dun),則占(zhan)同年(nian)世界(jie)金(jin)紅(hong)(hong)石(TiO2)儲(chu)量3330萬(wan)噸(dun)(dun)的(de)(de)9.36%,由此可(ke)見(jian)中國金(jin)紅(hong)(hong)石資源(yuan)并不豐富。
中(zhong)國鈦資(zi)源總(zong)量(liang)9.65億噸,居世(shi)界之(zhi)首,占(zhan)世(shi)界探明儲(chu)量(liang)的38.85%,主(zhu)要集中(zhong)在四川(chuan)、云(yun)南、廣東、廣西及(ji)海南等地,其中(zhong)攀(pan)(pan)西(攀(pan)(pan)枝花西昌(chang))地區是中(zhong)國最大的鈦資(zi)源基地,鈦資(zi)源量(liang)為8.7億噸。
中國探明的鈦資(zi)源分布(bu)在21個省(自治區(qu)、直轄(xia)市)共108個礦區(qu)。主要(yao)產區(qu)為四(si)川(chuan),次(ci)有河北(bei)、海南、廣東、湖北(bei)、廣西(xi)、云南、陜西(xi)、山西(xi)等省(區(qu))。
鈦磁鐵礦(kuang)(kuang)巖礦(kuang)(kuang):主要(yao)礦(kuang)(kuang)床(chuang)分布在四(si)川省(sheng)(sheng)(sheng)攀枝花(hua)的(de)鹽邊紅格和(he)米(mi)易白(bai)馬,西(xi)昌的(de)太和(he);河(he)北(bei)省(sheng)(sheng)(sheng)承德(de)的(de)大廟、黑山,豐(feng)寧的(de)招兵溝,崇禮的(de)南天門;山西(xi)省(sheng)(sheng)(sheng)左(zuo)權的(de)桐峪(yu);陜西(xi)省(sheng)(sheng)(sheng)洋(yang)縣(xian)的(de)畢機溝;新疆的(de)尾亞(ya);河(he)南省(sheng)(sheng)(sheng)舞陽(yang)的(de)趙案莊;廣東省(sheng)(sheng)(sheng)興(xing)寧的(de)霞(xia)嵐;黑龍江省(sheng)(sheng)(sheng)的(de)呼瑪;北(bei)京(jing)市昌平(ping)的(de)上莊和(he)懷柔的(de)新地(di)。其(qi)中四(si)川省(sheng)(sheng)(sheng)表內儲量(TiO2 44256.32萬t)占(zhan)(zhan)(zhan)全國同類儲量(TiO2 46522.83萬t)的(de)95.1%,河(he)北(bei)省(sheng)(sheng)(sheng)(TiO2 1544.46萬t)占(zhan)(zhan)(zhan)3.3%,陜西(xi)省(sheng)(sheng)(sheng)占(zhan)(zhan)(zhan)0.46%,山西(xi)省(sheng)(sheng)(sheng)占(zhan)(zhan)(zhan)0.35%。
金紅石(shi)巖(yan)礦主要礦床分布在湖北省(sheng)棗陽的(de)大(da)阜山(shan);山(shan)西(xi)省(sheng)代(dai)縣(xian)的(de)碾(nian)子溝;河南(nan)省(sheng)新縣(xian)的(de)楊沖;山(shan)東省(sheng)萊西(xi)縣(xian)的(de)劉家莊(zhuang)。其中湖北省(sheng)金紅石(shi)(TiO2)表內儲(chu)量(534.43萬t)占全國同(tong)類儲(chu)量(750.86萬t)的(de)71.2%,山(shan)西(xi)省(sheng)(154.79萬t)占20.6%,陜西(xi)省(sheng)(44.4萬t)占5.9%。
鈦的(de)(de)(de)主要礦石(shi)(shi)(shi)是(shi)金(jin)紅(hong)石(shi)(shi)(shi)TiO2和鈦鐵(tie)礦FeTiO3,它(ta)的(de)(de)(de)發現也(ye)(ye)(ye)正(zheng)是(shi)從這兩種(zhong)礦石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)分析而來。早在1791年(nian)(nian)英國(guo)英格蘭西南端康沃(wo)爾(Cornwall)郡(jun)門拉(la)陳(Menacan)教區(qu)的(de)(de)(de)牧師(shi)格累高(gao)爾,也(ye)(ye)(ye)是(shi)一位科學家,分析出產在他教區(qu)內(nei)的(de)(de)(de)一種(zhong)黑色礦砂,也(ye)(ye)(ye)就(jiu)是(shi)今天(tian)成為(wei)鈦鐵(tie)礦的(de)(de)(de)礦石(shi)(shi)(shi)時發現了(le)一種(zhong)新的(de)(de)(de)金(jin)屬物(wu)質并(bing)命名(ming)為(wei)menacenite。三年(nian)(nian)后,1795年(nian)(nian),克拉(la)普羅特分析了(le)匈牙利(li)布(bu)伊尼克(Boinik)地區(qu)出產的(de)(de)(de)金(jin)紅(hong)石(shi)(shi)(shi),認識到它(ta)是(shi)一種(zhong)新金(jin)屬的(de)(de)(de)氧化物(wu),具有抵抗(kang)酸(suan)、堿溶液的(de)(de)(de)特性,借用希(xi)臘神話中大地的(de)(de)(de)第一代兒子們泰坦神族Titans,命名(ming)這個金(jin)屬為(wei)titanium,元素(su)符號定為(wei)Ti。兩年(nian)(nian)后,克拉(la)普羅特證實(shi)格累高(gao)爾發現的(de)(de)(de)menacenite就(jiu)是(shi)鈦。
鈦屬(shu)于稀(xi)有金屬(shu),實際上鈦并不稀(xi)有,其在地殼中的(de)(de)豐度占第(di)七位,占0.45%,遠遠高于許多(duo)常見的(de)(de)金屬(shu)。但由于鈦的(de)(de)性質活(huo)潑,對冶(ye)煉(lian)工(gong)藝(yi)要求高,使得(de)人們長(chang)期無(wu)法制得(de)大量的(de)(de)鈦,從而被歸類為“稀(xi)有”的(de)(de)金屬(shu)。用于冶(ye)煉(lian)鈦的(de)(de)礦(kuang)物主要有鈦鐵(tie)礦(kuang)(FeTiO3)、金紅石(TiO2)和鈣鈦礦(kuang)等。礦(kuang)石經處理得(de)到易揮發的(de)(de)四(si)氯化鈦,再用鎂還原而制得(de)純鈦。
地(di)球表面(mian)十公里厚(hou)的(de)地(di)層中(zhong),含(han)(han)鈦達千(qian)(qian)分之(zhi)(zhi)六,比銅(tong)多61倍(bei),在地(di)殼中(zhong)的(de)含(han)(han)量排第十位(地(di)殼中(zhong)元素(su)排行(xing):氧、硅(gui)、鋁、鐵(tie)、鈣、鈉、鉀、鎂(mei)、氫、鈦),隨便從(cong)地(di)下(xia)抓(zhua)起一(yi)把泥土,其(qi)中(zhong)都(dou)含(han)(han)有千(qian)(qian)分之(zhi)(zhi)幾(ji)的(de)鈦,世(shi)界上儲量超過(guo)一(yi)千(qian)(qian)萬噸(dun)的(de)鈦礦(kuang)并不稀罕(han)。
元素在海水中的(de)含量(liang):0.00048ppm
元(yuan)素在(zai)太(tai)陽中(zhong)的含量:4ppm
地殼中含(han)量:5600ppm
皮(pi)(pi)膚接觸:脫去污染的衣著,用肥皂(zao)水和清水徹底沖洗皮(pi)(pi)膚。
眼睛接觸(粉末):提(ti)起眼瞼,用流(liu)動清水或生(sheng)理鹽水沖(chong)洗。就醫。
吸(xi)入(粉(fen)末):迅速脫離現場至空氣新鮮(xian)處。保持呼(hu)吸(xi)道通暢。如(ru)呼(hu)吸(xi)困難(nan),給(gei)輸氧。如(ru)呼(hu)吸(xi)停止(zhi),立即進行人工呼(hu)吸(xi)。就醫(yi)。
食入:飲足量溫水,催(cui)吐。就醫。
呼吸系統防護(hu):可能接觸其粉塵(chen)時,必(bi)須佩戴自(zi)吸過濾式防塵(chen)口罩。
眼(yan)(yan)睛(jing)防護(粉末(mo)):戴安全防護眼(yan)(yan)鏡。
身體防護:穿透氣型防毒(du)服。
手(shou)(shou)防護:戴防毒物(wu)滲(shen)透手(shou)(shou)套。
其他(ta)防護:工作現(xian)場(chang)禁止吸煙、進食(shi)和飲水。工作完畢,淋浴更衣。注意個人(ren)清潔衛(wei)生(sheng)。
泄(xie)漏(lou)(lou)應急(ji)處理(li):隔離泄(xie)漏(lou)(lou)污染區(qu),限制出(chu)入。切斷(duan)火源。建議應急(ji)處理(li)人(ren)員戴防(fang)塵面具(全面罩),穿防(fang)毒服(fu)。不要直(zhi)接(jie)接(jie)觸泄(xie)漏(lou)(lou)物。小量泄(xie)漏(lou)(lou):避免揚塵,用潔凈(jing)(jing)的鏟(chan)子收集于干燥(zao)、潔凈(jing)(jing)、有(you)蓋的容器中。轉(zhuan)移回收。大量泄(xie)漏(lou)(lou):用塑料布、帆布覆蓋。使用無火花工(gong)具轉(zhuan)移回收。
有害燃燒(shao)產物:氧化鈦。
滅火(huo)方(fang)法:采用(yong)干粉、干砂(sha)滅火(huo)。嚴禁用(yong)水、泡沫、二(er)氧化碳撲救(jiu)。高熱或(huo)劇烈燃燒時,用(yong)水撲救(jiu)可能會引(yin)起爆炸。
操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)的管理(li):密閉操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo),局部(bu)排(pai)風。操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)人員必(bi)須(xu)經過(guo)專門培訓,嚴格(ge)遵守(shou)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)規程(cheng)。建(jian)議(yi)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)人員佩戴(dai)自吸過(guo)濾(lv)式防塵口罩,戴(dai)安全防護眼鏡(jing),穿(chuan)透氣型防毒(du)服,戴(dai)防毒(du)物滲(shen)透手套。遠離火種、熱源,工作(zuo)(zuo)(zuo)場所嚴禁吸煙。使(shi)用防爆型的通風系(xi)統(tong)和設(she)備(bei)(bei)。避免產生粉塵。避免與氧化劑(ji)、酸類、鹵素接觸。在氬氣中(zhong)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)處(chu)置(zhi)。搬運時要(yao)輕(qing)裝輕(qing)卸,防止(zhi)包裝及容(rong)器(qi)損(sun)壞。配備(bei)(bei)相應品種和數量的消防器(qi)材及泄漏應急處(chu)理(li)設(she)備(bei)(bei)。倒空(kong)的容(rong)器(qi)可能殘留有害物。
儲(chu)(chu)存(cun)的(de)管理:為安全起(qi)見(jian),儲(chu)(chu)存(cun)時常以不(bu)(bu)少(shao)于25%的(de)水(shui)潤濕(shi)、鈍化。儲(chu)(chu)存(cun)于陰(yin)涼、通風的(de)庫(ku)(ku)房。遠(yuan)離火種、熱源(yuan)。庫(ku)(ku)溫不(bu)(bu)超過(guo)30℃,相對濕(shi)度不(bu)(bu)超過(guo)80%。保持容器密(mi)封,嚴禁與空氣接觸。應(ying)與氧化劑、酸(suan)類、鹵素等(deng)分開存(cun)放,切忌混儲(chu)(chu)。配備(bei)相應(ying)品種和數量的(de)消防器材。儲(chu)(chu)區應(ying)備(bei)有合適的(de)材料收容泄漏物。
運(yun)輸(shu)(shu)的管理(li):運(yun)輸(shu)(shu)時運(yun)輸(shu)(shu)車輛(liang)應(ying)(ying)(ying)配(pei)備(bei)相應(ying)(ying)(ying)品(pin)種(zhong)和數量的消防器材及泄漏應(ying)(ying)(ying)急處理(li)設備(bei)。裝(zhuang)運(yun)該品(pin)的車輛(liang)排氣管須有阻火(huo)裝(zhuang)置。運(yun)輸(shu)(shu)過(guo)程中要確保容(rong)器不(bu)泄漏、不(bu)倒(dao)塌、不(bu)墜落、不(bu)損壞(huai)。嚴(yan)禁與氧化劑、酸類、鹵素、食用化學(xue)品(pin)等(deng)混裝(zhuang)混運(yun)。運(yun)輸(shu)(shu)途中應(ying)(ying)(ying)防曝曬、雨淋(lin),防高溫(wen)。中途停留(liu)時應(ying)(ying)(ying)遠離火(huo)種(zhong)、熱源。車輛(liang)運(yun)輸(shu)(shu)完畢應(ying)(ying)(ying)進行徹底清掃。鐵路運(yun)輸(shu)(shu)時要禁止溜放。
廢棄的(de)管理:恢復材料的(de)原(yuan)狀態,以便重(zhong)新(xin)使用。
主(zhu)要用(yong)途及(ji)(ji)接觸機會:鈦(tai)(tai)用(yong)于(yu)(yu)制(zhi)造(zao)特種鋼、合金(jin)、鈦(tai)(tai)陶(tao)瓷及(ji)(ji)玻璃纖維。金(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai)也用(yong)于(yu)(yu)飛機、導彈制(zhi)造(zao)及(ji)(ji)原子反應(ying)堆。還用(yong)于(yu)(yu)生(sheng)產耐(nai)火材料(liao)、焊條、建筑材料(liao)和(he)(he)塑(su)料(liao)等。上述(shu)工業中可接觸金(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai),二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)的粉塵(chen)和(he)(he)煙塵(chen)。四氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)及(ji)(ji)其(qi)部分(fen)水解物,還常夾雜氯及(ji)(ji)其(qi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物。在(zai)機械處理金(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai)過程(cheng)中也接觸鈦(tai)(tai)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物的煙塵(chen)。
侵入(ru)途(tu)徑:吸入(ru)、食入(ru)。
人體(ti)危害:吸(xi)(xi)入(ru)后對上呼吸(xi)(xi)道(dao)有(you)刺激性,引(yin)(yin)起(qi)咳嗽、胸部緊束感或疼(teng)痛。長期吸(xi)(xi)入(ru)TiO2粉(fen)塵(chen)的工人,肺(fei)部無(wu)任何變化(hua)(hua)。在(zai)生(sheng)產鈦(tai)(tai)金屬過程,接觸(chu)四(si)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)及其(qi)水解產物對眼和(he)上呼吸(xi)(xi)道(dao)粘膜(mo)有(you)刺激作用(yong)。長期作用(yong)可(ke)形(xing)成(cheng)(cheng)慢性支氣(qi)管(guan)炎(yan)(yan)。TiO2曾用(yong)作閃光灼傷的皮膚防護劑,未見產生(sheng)接觸(chu)性皮炎(yan)(yan)、變態反應(ying)和(he)經皮吸(xi)(xi)收。100℃氯(lv)(lv)氮化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)的飛濺和(he)吸(xi)(xi)入(ru)鈦(tai)(tai)酸及氯(lv)(lv)氮化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)煙引(yin)(yin)起(qi)皮膚燒傷并致疤痕(hen)形(xing)成(cheng)(cheng)和(he)咽(yan)、聲帶、氣(qi)管(guan)粘膜(mo)充(chong)血,由于形(xing)成(cheng)(cheng)瘢痕(hen)引(yin)(yin)起(qi)喉狹窄。眼短期接觸(chu)氯(lv)(lv)氮化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)引(yin)(yin)起(qi)結膜(mo)炎(yan)(yan)和(he)角膜(mo)炎(yan)(yan)。此外,四(si)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)吸(xi)(xi)入(ru)可(ke)引(yin)(yin)起(qi)彌散(san)性支氣(qi)管(guan)內息肉。
處理原則:皮(pi)(pi)膚接觸(chu)四(si)氯化(hua)鈦后(hou)應盡快用軟紙或布擦掉(diao),然后(hou)用水(shui)沖洗,防止四(si)氯化(hua)鈦遇水(shui)放出(chu)大量(liang)熱(re)及(ji)鹽酸(suan),加重及(ji)擴大灼傷范圍。吸(xi)(xi)入四(si)氯化(hua)鈦應立即霧(wu)化(hua)吸(xi)(xi)入5%碳酸(suan)氫鈉溶液,以中和四(si)氯化(hua)鈦水(shui)解產生(sheng)的(de)鹽酸(suan);吸(xi)(xi)氧、保持(chi)呼吸(xi)(xi)進通暢(chang).安靜休息(xi),減少氧的(de)消(xiao)耗;早(zao)期給(gei)予足量(liang)糖(tang)皮(pi)(pi)質(zhi)激素,并給(gei)抗(kang)生(sheng)素預防繼發感染及(ji)抗(kang)支氣管痙攣藥物、祛(qu)痰(tan)藥對癥治療(liao)。嚴(yan)密觀(guan)察,防治肺水(shui)腫。
預防(fang)(fang)(fang)(fang)措(cuo)施(shi):接(jie)觸(chu)四(si)(si)氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)及其(qi)(qi)水解產(chan)物的(de)(de)工(gong)種,應(ying)注意皮膚、粘膜和(he)呼(hu)吸道的(de)(de)防(fang)(fang)(fang)(fang)護。產(chan)生(sheng)(sheng)鈦(tai)(tai)及其(qi)(qi)化(hua)(hua)合物粉(fen)塵(chen)(chen)的(de)(de)工(gong)作地點,亦須加強(qiang)防(fang)(fang)(fang)(fang)塵(chen)(chen)措(cuo)施(shi)。大量微(wei)小鈦(tai)(tai)粉(fen)塵(chen)(chen)可著火(huo)爆炸,因此鈦(tai)(tai)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)、澆鑄、加工(gong)應(ying)有良好通風(feng)防(fang)(fang)(fang)(fang)塵(chen)(chen)設施(shi),及應(ying)有防(fang)(fang)(fang)(fang)火(huo)防(fang)(fang)(fang)(fang)爆設備(bei)。四(si)(si)氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)生(sheng)(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)應(ying)盡量密閉,防(fang)(fang)(fang)(fang)止其(qi)(qi)煙氣(qi)逸(yi)出及“跑、冒、滴、漏”。加強(qiang)個人防(fang)(fang)(fang)(fang)護,四(si)(si)氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)生(sheng)(sheng)產(chan)設備(bei)開蓋(gai)、清洗、維(wei)修(xiu)時應(ying)截(jie)防(fang)(fang)(fang)(fang)毒(du)面其(qi)(qi)、防(fang)(fang)(fang)(fang)護眼(yan)鏡。穿防(fang)(fang)(fang)(fang)酸防(fang)(fang)(fang)(fang)護衣帽。定期對接(jie)觸(chu)四(si)(si)氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)人進行休(xiu)檢,有慢性呼(hu)吸道疾病患者不能從事接(jie)觸(chu)四(si)(si)氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)的(de)(de)工(gong)作。
急性毒性
金屬(shu)鈦(tai)、二氧化(hua)鈦(tai)和碳化(hua)鈦(tai)屬(shu)低(di)毒類。大鼠一次氣管內注入(ru)20-50mg二氧化(hua)鈦(tai)和兔(tu)注入(ru)400mg后(hou)肺(fei)部(bu)無(wu)特異(yi)反應。
亞急性和慢性毒性
大鼠(shu)(shu)氣管(guan)內注入氫(qing)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)后(hou)6和12個月,只(zhi)見肺(fei)纖(xian)維(wei)化(hua)(hua)(hua)效(xiao)應。大鼠(shu)(shu)吸(xi)(xi)入二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)塵每天4次,每周5d,歷時13個月,停止(zhi)吸(xi)(xi)入后(hou)7個月,肺(fei)無任(ren)何病理反應;但豚鼠(shu)(shu)反復吸(xi)(xi)入二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)觀察(cha)到纖(xian)維(wei)化(hua)(hua)(hua)效(xiao)應和嗜酸(suan)性自細胞浸(jin)潤(run)。氣管(guan)內注入金(jin)屬鈦(tai)無肺(fei)纖(xian)維(wei)化(hua)(hua)(hua)發生。大鼠(shu)(shu)氣管(guan)內一次注入氫(qing)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)、碳化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)、硼化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)和一氮(dan)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)后(hou)觀察(cha)到肺(fei)部輕(qing)度纖(xian)維(wei)化(hua)(hua)(hua)。大鼠(shu)(shu)吸(xi)(xi)入氫(qing)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)16個月亦見輕(qing)度纖(xian)維(wei)化(hua)(hua)(hua)。
代謝
人(ren)體一(yi)般飲(yin)食中每日約(yue)(yue)攝入300μg鈦(tai),大部(bu)分從糞排出,其中約(yue)(yue)3%吸(xi)收入血液。進入體內的鈦(tai)蓄積于脾、腎上腺(xian)、橫(heng)紋肌、肺、皮膚及肝臟(zang)等部(bu)位(wei)。吸(xi)收入體內的鈦(tai)主要由尿排出。正常人(ren)血漿(jiang)中鈦(tai)濃度(du)約(yue)(yue)3μg/dL,尿鈦(tai)濃度(du)為(wei)10μg/L左右。
中毒機理
金屬(shu)鈦(tai),氧化鈦(tai),碳化鈦(tai)(titanium carbonide)等不溶性(xing)鈦(tai)毒(du)性(xing)低,口服(fu)吸收量少,不顯示毒(du)性(xing)反應。金屬(shu)鈦(tai)植入機體未(wei)見有(you)病理反應。吸入鈦(tai)的不溶性(xing)化合(he)物,未(wei)見肺部有(you)嚴重損害,其(qi)致纖維化作(zuo)用甚(shen)微。用含鈦(tai)飲水長期飼養動(dong)物未(wei)見對生長發育有(you)影響,也未(wei)見腫瘤發生。
致癌性
大鼠肌(ji)肉(rou)注(zhu)射溶于(yu)三辛素(su)的鈦(tai)(tai)(tai)金屬粉,引起纖維肉(rou)瘤(liu)和淋巴(ba)肉(rou)瘤(liu)增加。注(zhu)射有(you)機鈦(tai)(tai)(tai),注(zhu)射部位(wei)出(chu)(chu)現纖維肉(rou)瘤(liu),發(fa)生肝細胞(bao)瘤(liu)和脾的惡性(xing)淋巴(ba)瘤(liu)。鈦(tai)(tai)(tai)塊沒(mei)有(you)致癌性(xing),給(gei)病人(ren)安裝鈦(tai)(tai)(tai)制人(ren)造關節兩周後,未出(chu)(chu)現腫瘤(liu)細胞(bao)。
燃爆危險
該品可燃(ran),具刺激性。
為安全起見,儲存(cun)時以不少(shao)于25%的(de)水潤濕、鈍化。儲存(cun)于陰涼、通風(feng)的(de)庫房。遠離火種、熱源。庫溫不超過35℃,保持容器密(mi)封,嚴禁與空氣接觸。應(ying)與氧化劑、酸類(lei)、鹵素(su)等分(fen)開(kai)存(cun)放,切(qie)忌混儲。配備相應(ying)品種和(he)數量的(de)消(xiao)防(fang)器材。儲區應(ying)備有合(he)適的(de)材料(liao)收容泄漏物。