鈦(tai)(tai)(tai)(Titanium)是一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)化(hua)(hua)學(xue)元素,化(hua)(hua)學(xue)符號Ti,原(yuan)子序數22,在化(hua)(hua)學(xue)元素周期表中(zhong)位(wei)(wei)于(yu)(yu)(yu)第4周期、第IVB族。由(you)格雷戈爾于(yu)(yu)(yu)1791年發現。是一(yi)種(zhong)銀白(bai)色的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)渡(du)金(jin)屬(shu),其(qi)(qi)特征為(wei)重(zhong)量輕、強度高(gao)、具(ju)金(jin)屬(shu)光澤,耐濕氯(lv)氣腐(fu)蝕(shi)。但鈦(tai)(tai)(tai)不能應用于(yu)(yu)(yu)干氯(lv)氣中(zhong),即使是溫(wen)度0℃以(yi)下的(de)(de)(de)(de)(de)干氯(lv)氣,也會發生劇(ju)烈的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)反應,生成(cheng)四(si)氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai),再分解生成(cheng)二氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai),甚至燃燒。只有(you)當氯(lv)氣中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)含水(shui)量高(gao)于(yu)(yu)(yu)0.5%的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候,鈦(tai)(tai)(tai)在其(qi)(qi)中(zhong)才(cai)能保持(chi)可靠(kao)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定性。α型鈦(tai)(tai)(tai)為(wei)六方晶(jing)系(xi)、β型鈦(tai)(tai)(tai)為(wei)立(li)方晶(jing)系(xi)。轉變溫(wen)度為(wei)882.5℃。熔點(dian)(1660±10)℃,沸點(dian)3287℃,密度為(wei)4.506g/cm3。溶于(yu)(yu)(yu)稀酸,不溶于(yu)(yu)(yu)冷水(shui)和(he)熱水(shui)。耐海水(shui)腐(fu)蝕(shi)性很(hen)強。已知的(de)(de)(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)同位(wei)(wei)素有(you)13種(zhong),包(bao)括鈦(tai)(tai)(tai)-41至鈦(tai)(tai)(tai)-53。其(qi)(qi)中(zhong)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定同位(wei)(wei)素有(you)鈦(tai)(tai)(tai)-46,鈦(tai)(tai)(tai)-47,鈦(tai)(tai)(tai)-48,鈦(tai)(tai)(tai)-49,鈦(tai)(tai)(tai)-50共五種(zhong),其(qi)(qi)余的(de)(de)(de)(de)(de)同位(wei)(wei)素均有(you)放射性。
鈦(tai)(tai)(tai)(tai)被認(ren)為是(shi)(shi)一種稀有(you)金屬,這(zhe)是(shi)(shi)由于(yu)在自(zi)然界中其(qi)存在分(fen)散并(bing)難以提取。但其(qi)相(xiang)對豐富(fu),在所(suo)有(you)元素中居第(di)十位。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)礦石主要有(you)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)鐵礦及金紅石,廣(guang)布于(yu)地(di)殼及巖(yan)石圈之中。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)亦同時存在于(yu)幾乎所(suo)有(you)生(sheng)物(wu)、巖(yan)石、水(shui)體(ti)及土壤(rang)中。從主要礦石中萃取出鈦(tai)(tai)(tai)(tai)需要用(yong)到克羅爾法或亨(heng)特法。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)最常見的(de)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)是(shi)(shi)二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai),可用(yong)于(yu)制造(zao)白色顏料。其(qi)他(ta)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)還包括四氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(TiCl4)(作催化(hua)(hua)(hua)劑和用(yong)于(yu)制造(zao)煙幕作空(kong)中掩護)及三氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(TiCl3)(用(yong)于(yu)催化(hua)(hua)(hua)聚丙烯(xi)的(de)生(sheng)產)。
1、格(ge)雷(lei)戈(ge)爾(Reverend William Gregor,1762—1817):1791年,鈦以(yi)含鈦礦物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)形式在(zai)英(ying)格(ge)蘭的(de)(de)(de)康(kang)沃爾郡(jun)被(bei)發現(xian)(xian)(xian),發現(xian)(xian)(xian)者(zhe)是英(ying)格(ge)蘭業余礦物(wu)(wu)(wu)學(xue)家格(ge)雷(lei)戈(ge)爾(Reverend William Gregor),當時(shi)(shi)正業為負責康(kang)沃爾郡(jun)的(de)(de)(de)克(ke)里特(Creed)教(jiao)區的(de)(de)(de)牧師。他(ta)在(zai)鄰(lin)近的(de)(de)(de)馬納坎(Manaccan)教(jiao)區中小溪旁找(zhao)到(dao)(dao)了一(yi)些黑沙,后來他(ta)發現(xian)(xian)(xian)了那些沙會被(bei)磁鐵吸引,他(ta)意識(shi)到(dao)(dao)這種(zhong)(zhong)礦物(wu)(wu)(wu)(鈦鐵礦)包含著一(yi)種(zhong)(zhong)新的(de)(de)(de)元(yuan)素(su)。經過(guo)分析,發現(xian)(xian)(xian)沙里面(mian)有兩種(zhong)(zhong)金屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu):氧(yang)化(hua)鐵(沙受磁鐵吸引的(de)(de)(de)原(yuan)因(yin))及一(yi)種(zhong)(zhong)他(ta)無法(fa)辨(bian)識(shi)的(de)(de)(de)白色金屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu)。意識(shi)到(dao)(dao)這種(zhong)(zhong)未被(bei)辨(bian)識(shi)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu)含有一(yi)種(zhong)(zhong)未被(bei)發現(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)金屬(shu),格(ge)雷(lei)戈(ge)爾對康(kang)沃爾郡(jun)皇家地質學(xue)會及德(de)國的(de)(de)(de)《化(hua)學(xue)年刊》發表了這次的(de)(de)(de)發現(xian)(xian)(xian)。大約就在(zai)同時(shi)(shi),米(mi)勒·馮·賴興(xing)斯泰(tai)因(yin)(Franz-Joseph Müller von Reichenstein)也制(zhi)造出類似的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)質,但(dan)卻(que)無法(fa)辨(bian)識(shi)它。
2、克(ke)拉(la)普(pu)羅(luo)(luo)(luo)特(Martin Heinrich Klaproth,1743—1817):1795年(nian)德(de)國化學家(jia)克(ke)拉(la)普(pu)羅(luo)(luo)(luo)特在分析匈(xiong)牙利產的(de)紅色金(jin)紅石時也發現了這(zhe)種(zhong)氧化物。他主(zhu)張采取為(wei)鈾(you)(1789年(nian)由克(ke)拉(la)普(pu)羅(luo)(luo)(luo)特發現的(de))命名的(de)方法,引用希(xi)臘(la)神話中(zhong)泰坦神族“Titanic”的(de)名字(zi)給(gei)這(zhe)種(zhong)新元素起(qi)名叫“Titanium”。中(zhong)文按其譯音定名為(wei)鈦(tai)。當他聽聞到(dao)格(ge)雷戈爾較早前的(de)發現之后,克(ke)拉(la)普(pu)羅(luo)(luo)(luo)特取得了一些馬納坎(kan)礦(kuang)物的(de)樣本(ben),并證實它(ta)含(han)鈦(tai)。
3、亨(heng)特(te)(Matthew A.Hunter):格雷戈爾和克(ke)拉普羅特(te)當時(shi)所發(fa)現(xian)的鈦(tai)是(shi)粉末狀的二氧化(hua)(hua)鈦(tai),而(er)不是(shi)金(jin)屬(shu)(shu)鈦(tai)。因(yin)為(wei)鈦(tai)的氧化(hua)(hua)物極(ji)其穩定,而(er)且金(jin)屬(shu)(shu)鈦(tai)能與氧、氮(dan)、氫(qing)、碳等(deng)直接激烈地化(hua)(hua)合(he),所以(yi)單質鈦(tai)很難制取。直到1910年才被美國化(hua)(hua)學家亨(heng)特(te)第一次(ci)用鈉還原TiCl4制得純度達(da)99.9%的金(jin)屬(shu)(shu)鈦(tai)。
1940年盧森堡科(ke)學(xue)家W.J.Kroll用(yong)鎂(mei)還原(yuan)TiCl4制得了純鈦。從此(ci),鎂(mei)還原(yuan)法(fa)(fa)(又稱(cheng)為(wei)(wei)克勞爾(er)法(fa)(fa))和鈉還原(yuan)法(fa)(fa)(又稱(cheng)為(wei)(wei)亨特法(fa)(fa))成(cheng)為(wei)(wei)生(sheng)產(chan)海綿鈦的工業方法(fa)(fa)。美(mei)國在(zai)1948年用(yong)鎂(mei)還原(yuan)法(fa)(fa)制出2噸海綿鈦,從此(ci)開始了鈦的工業化(hua)生(sheng)產(chan)。
1947年(nian)(nian),人(ren)們才(cai)開(kai)始在工廠里(li)冶煉鈦(tai)(tai)(tai)。當(dang)年(nian)(nian),產(chan)量只有2噸。1955年(nian)(nian)產(chan)量激增(zeng)到2萬噸。1972年(nian)(nian),年(nian)(nian)產(chan)量達(da)到了20萬噸。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)屈(qu)服強(qiang)度(du)比(bi)(bi)鋼(gang)鐵(tie)要高,而它的(de)重(zhong)量幾(ji)乎只有同(tong)體(ti)積的(de)鋼(gang)鐵(tie)的(de)一半,鈦(tai)(tai)(tai)雖然稍(shao)稍(shao)比(bi)(bi)鋁(lv)重(zhong)一點,它的(de)屈(qu)服強(qiang)度(du)卻比(bi)(bi)鋁(lv)大(da)2倍。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)比(bi)(bi)強(qiang)度(du)高于鋁(lv)和鋼(gang),比(bi)(bi)模量與(yu)鋁(lv)、鋼(gang)十分接近。在宇(yu)宙(zhou)火箭和導(dao)彈中,就(jiu)大(da)量用鈦(tai)(tai)(tai)代替鋼(gang)鐵(tie)。由于鈦(tai)(tai)(tai)非常結實,能承受很高的(de)壓力,所(suo)以(yi)人(ren)們開(kai)始用鈦(tai)(tai)(tai)來制造潛艇——鈦(tai)(tai)(tai)潛艇。這(zhe)種潛艇可(ke)以(yi)在深(shen)達(da)4500米的(de)深(shen)海中航行(xing)。
據統計,世(shi)界(jie)上每(mei)年用于(yu)宇宙航行(xing)的(de)鈦,已達(da)一千(qian)噸以上。極細的(de)鈦粉,還是火箭的(de)好燃(ran)料,所以鈦被譽為宇宙金屬,空間(jian)金屬。
中(zhong)(zhong)國(guo)鈦(tai)工(gong)(gong)業起(qi)步于20世紀50年代。1954年,北(bei)京有色金(jin)屬研(yan)究總院開始進行海(hai)綿(mian)(mian)鈦(tai)制備工(gong)(gong)藝研(yan)究,1956年中(zhong)(zhong)國(guo)把(ba)鈦(tai)當作(zuo)戰略(lve)金(jin)屬列入了(le)12年發(fa)展(zhan)規劃,1958年在撫順鋁廠(chang)(chang)實現了(le)海(hai)綿(mian)(mian)鈦(tai)工(gong)(gong)業試驗,成(cheng)(cheng)立(li)了(le)中(zhong)(zhong)國(guo)第一(yi)個海(hai)綿(mian)(mian)鈦(tai)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)車(che)間(jian),同(tong)時在沈陽有色金(jin)屬加工(gong)(gong)廠(chang)(chang)成(cheng)(cheng)立(li)了(le)中(zhong)(zhong)國(guo)第一(yi)個鈦(tai)板帶加工(gong)(gong)材(cai)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)試驗車(che)間(jian)。寶雞鈦(tai)材(cai)加工(gong)(gong)裝備、技(ji)術水平及生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)能(neng)力均居全(quan)國(guo)第一(yi),生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)能(neng)力占(zhan)(zhan)全(quan)中(zhong)(zhong)國(guo)的(de)(de)60%左右(you),市(shi)場份(fen)額占(zhan)(zhan)中(zhong)(zhong)國(guo)國(guo)內鈦(tai)加工(gong)(gong)材(cai)市(shi)場85%,占(zhan)(zhan)世界產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)量的(de)(de)22%,承擔著(zhu)中(zhong)(zhong)國(guo)90%以(yi)上高端鈦(tai)材(cai)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)任務,號稱中(zhong)(zhong)國(guo)鈦(tai)谷。
20世紀(ji)60-70年(nian)代,在(zai)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)的(de)(de)統一規劃(hua)下,先后(hou)(hou)建(jian)設了(le)以(yi)(yi)遵(zun)義鈦廠(chang)(chang)(chang)(chang)為(wei)代表(biao)的(de)(de)10余家(jia)海綿鈦生(sheng)產單位(wei);在(zai)1967年(nian)在(zai)洛陽銅加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)成(cheng)(cheng)立(li)了(le)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)第一個鈦管棒加(jia)(jia)工(gong)(gong)材生(sheng)產試(shi)驗(yan)車間和第二條鈦板帶材生(sheng)產試(shi)驗(yan)車間,并為(wei)主(zhu)承擔了(le)當時國(guo)(guo)內第一艘核潛艇、第一艘導彈驅(qu)逐艦及(ji)航空用鈦材的(de)(de)試(shi)制開發(fa)任務,直到(dao)1972年(nian)寶雞(ji)有色金(jin)屬加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)建(jian)成(cheng)(cheng)投產后(hou)(hou),洛陽銅加(jia)(jia)工(gong)(gong)將工(gong)(gong)藝資(zi)料(liao)移交北京有色研究總院(yuan),按(an)照冶金(jin)部的(de)(de)專業劃(hua)分,不再承擔鈦材料(liao)的(de)(de)開發(fa)試(shi)制工(gong)(gong)作;以(yi)(yi)北京有色研究總院(yuan)、沈陽鋁鎂院(yuan)、撫順鋁廠(chang)(chang)(chang)(chang)、沈陽有色金(jin)屬加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)、東北輕合(he)金(jin)加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)、洛陽銅加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)等單位(wei)為(wei)主(zhu),援建(jian)了(le)寶雞(ji)有色金(jin)屬加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)和寶雞(ji)貴金(jin)屬所,從此按(an)照行業劃(hua)分,以(yi)(yi)寶雞(ji)有色金(jin)屬加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)(chang)和寶雞(ji)貴金(jin)屬所為(wei)主(zhu),承擔了(le)國(guo)(guo)內大部分鈦加(jia)(jia)工(gong)(gong)材料(liao)的(de)(de)生(sheng)產開發(fa)試(shi)制工(gong)(gong)作。同時中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)也成(cheng)(cheng)為(wei)繼(ji)美國(guo)(guo)、前蘇聯和日本(ben)之后(hou)(hou)的(de)(de)第四個具有完整鈦工(gong)(gong)業體系的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)。
1980年前后(hou),中(zhong)國海綿(mian)(mian)鈦(tai)(tai)(tai)產量達到2800噸,然而由于當(dang)時(shi)大多數(shu)人對鈦(tai)(tai)(tai)金屬認識不足,鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)的(de)(de)高價(jia)格(ge)也(ye)限制了鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)應用,鈦(tai)(tai)(tai)加(jia)工(gong)材(cai)的(de)(de)產量僅200噸左右,中(zhong)國鈦(tai)(tai)(tai)工(gong)業陷入困境。在(zai)這種(zhong)情(qing)況下,由當(dang)時(shi)國務院副總理(li)方毅同志倡導,朱镕基(ji)和袁寶華同志支持(chi),于1982年7月成立(li)了跨部委的(de)(de)全國鈦(tai)(tai)(tai)應用推(tui)廣領導小組,專門(men)協調鈦(tai)(tai)(tai)工(gong)業的(de)(de)發(fa)展事(shi)宜,促成了20世紀80年代至(zhi)90年代初期(qi)中(zhong)國海綿(mian)(mian)鈦(tai)(tai)(tai)和鈦(tai)(tai)(tai)加(jia)工(gong)材(cai)產銷兩旺(wang)、鈦(tai)(tai)(tai)工(gong)業快速平穩發(fa)展的(de)(de)良好局面。
2011年是中(zhong)國“十二(er)五”規(gui)劃的(de)第(di)一年,在這一年里(li),中(zhong)國海綿鈦(tai)和鈦(tai)加(jia)工材(cai)的(de)產量繼續慣性增長(chang)。根(gen)據(ju)中(zhong)國有色金屬工業(ye)協會鈦(tai)鋯鉿分會統計(ji),國內14家海綿鈦(tai)生產企業(ye)2011年總產量為64952t,同比增加(jia)了12.4%。根(gen)據(ju)30家企業(ye)的(de)統計(ji),2011年中(zhong)國共生產鈦(tai)加(jia)工材(cai)50962t,同比增長(chang)33.0%。
2014年9月,中國第一(yi)爐“電子級低氧(yang)超(chao)(chao)高(gao)(gao)純(chun)鈦(tai)”已在(zai)(zai)浙江省余姚市成功研發投產(chan)(chan),一(yi)舉打破了(le)中國國外(wai)的(de)壟(long)斷。低氧(yang)超(chao)(chao)高(gao)(gao)純(chun)鈦(tai)主要(yao)應用(yong)在(zai)(zai)半導(dao)體用(yong)濺射靶材(cai)(cai)、航空航天、海洋石油等核心工業領(ling)(ling)域(yu),戰略意義重(zhong)大。作為高(gao)(gao)端(duan)戰略性金(jin)屬材(cai)(cai)料,美(mei)日(ri)政(zheng)府嚴格限制對(dui)中國的(de)出口。中國在(zai)(zai)超(chao)(chao)高(gao)(gao)純(chun)鈦(tai)領(ling)(ling)域(yu)經常要(yao)看美(mei)日(ri)的(de)“臉色”。寧波創潤新材(cai)(cai)料有限公司"年產(chan)(chan)250噸電子級低氧(yang)超(chao)(chao)高(gao)(gao)純(chun)鈦(tai)項目"的(de)投產(chan)(chan),填(tian)補了(le)中國高(gao)(gao)端(duan)鈦(tai)材(cai)(cai)的(de)技(ji)術(shu)空白,意味著(zhu)中國已具(ju)備低氧(yang)超(chao)(chao)高(gao)(gao)純(chun)鈦(tai)的(de)自主生產(chan)(chan)能力,實現了(le)這一(yi)戰略金(jin)屬的(de)獨(du)立自給,徹底擺脫了(le)對(dui)國外(wai)的(de)依賴。壟(long)斷打破后(hou),直接受益的(de)就是航空航天領(ling)(ling)域(yu)。
衡量一(yi)個國(guo)家鈦工業(ye)規模有兩個重要指(zhi)標:海綿(mian)鈦產(chan)量和鈦材(cai)產(chan)量,其中海綿(mian)鈦產(chan)量反(fan)映原料生(sheng)產(chan)能力,鈦材(cai)產(chan)量反(fan)映的是深加(jia)工能力。鈦工業(ye)已形成(cheng)中國(guo)、美國(guo)、獨(du)聯(lian)體(ti)、日(ri)本(ben)和歐(ou)洲五大生(sheng)產(chan)和消費(fei)主體(ti)。
綜(zong)上所述,中國鈦工業大致經歷了三個(ge)發(fa)展期:即20世紀(ji)50年代的開(kai)創期,60-70年代的建(jian)設期和80-90年代的初步發(fa)展期。在(zai)新(xin)世紀(ji),得益于國民(min)經濟的持續(xu)、快(kuai)速發(fa)展,中國鈦工業也進入了一個(ge)快(kuai)速成長期。
鈦的(de)原子(zi)(zi)(zi)序(xu)數(shu)為(wei)(wei)22,核外(wai)電子(zi)(zi)(zi)數(shu)共有22個,其電子(zi)(zi)(zi)構型為(wei)(wei)1s22s22p?3s23p?3d24s2([Ar]3d24s2)。鈦單質有兩種(zhong)同素異構體(ti):α-Ti和β-Ti。α-Ti是(shi)六方(fang)晶(jing)系,原子(zi)(zi)(zi)堆(dui)(dui)積方(fang)式為(wei)(wei)六方(fang)密(mi)(mi)堆(dui)(dui)積,原子(zi)(zi)(zi)空(kong)間(jian)利(li)用(yong)率(lv)為(wei)(wei)74%。β-Ti為(wei)(wei)立方(fang)晶(jing)格,原子(zi)(zi)(zi)堆(dui)(dui)積方(fang)式為(wei)(wei)體(ti)心(xin)立方(fang)密(mi)(mi)堆(dui)(dui)積,原子(zi)(zi)(zi)空(kong)間(jian)利(li)用(yong)率(lv)為(wei)(wei)68%。另外(wai),當鈦晶(jing)體(ti)中出(chu)現少(shao)量的(de)缺陷時會影響晶(jing)體(ti)的(de)性(xing)質,如(ru)機(ji)械強度(du)、導(dao)電性(xing)等(deng)。
鈦具有(you)金屬光(guang)澤(ze),有(you)延展性。聲音在其中的(de)傳(chuan)播速率(lv)為5090m/s。鈦的(de)主要特點(dian)是密度小(xiao)、機(ji)械強度大、容易加工。
新型鈦合金耐熱(re)性能好,可(ke)在600℃或更(geng)高的溫度下長期使(shi)用(yong)。
鈦(tai)合金(jin)的耐低(di)溫性能好(hao),鈦(tai)合金(jin)TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代(dai)表的低(di)溫鈦(tai)合金(jin),其強(qiang)度(du)隨溫度(du)的降低(di)而提高(gao),但塑(su)性變化卻不大。在-196-253℃低(di)溫下保持較好(hao)的延性及(ji)韌性,避(bi)免了(le)金(jin)屬(shu)冷脆性,是低(di)溫容器(qi),貯(zhu)箱(xiang)等設備(bei)的理想(xiang)材料。
金屬鈦(tai)的(de)抗阻尼性能(neng)強,受(shou)到機械(xie)振(zhen)(zhen)動(dong)、電(dian)振(zhen)(zhen)動(dong)后,與(yu)鋼、銅金屬相比,其自身振(zhen)(zhen)動(dong)衰減時間(jian)最長。利(li)用(yong)鈦(tai)的(de)這一性能(neng)可作音叉、醫學上的(de)超聲(sheng)粉碎機振(zhen)(zhen)動(dong)元件和高級音響揚聲(sheng)器的(de)振(zhen)(zhen)動(dong)薄膜等。
鈦(tai)(tai)是鋼與合(he)金中重要的合(he)金元素,但比強度(du)位于金屬之首。熔點1668℃,熔化(hua)潛(qian)熱3.7-5.0千卡(ka)/克(ke)原子(zi),沸(fei)點3260±20℃,汽化(hua)潛(qian)熱102.5-112.5千卡(ka)/克(ke)原子(zi),臨界溫度(du)4350℃,臨界壓力1130大(da)氣壓。鈦(tai)(tai)的導熱性(xing)和導電性(xing)能較差,近似或略低于不銹鋼,鈦(tai)(tai)具(ju)有超導性(xing),純鈦(tai)(tai)的超導臨界溫度(du)為(wei)0.38-0.4K。在25℃時,鈦(tai)(tai)的熱容(rong)為(wei)0.126卡(ka)/克(ke)原子(zi)·度(du),熱焓1149卡(ka)/克(ke)原子(zi),熵為(wei)7.33卡(ka)/克(ke)原子(zi)·度(du)。
鈦具有(you)可塑性(xing),高(gao)(gao)純鈦的(de)延(yan)伸率可達(da)50-60%,斷面(mian)收縮率可達(da)70-80%,但收縮強度低(即(ji)收縮時產生的(de)力度)。鈦中(zhong)雜質(zhi)的(de)存在,對其(qi)機械(xie)性(xing)能(neng)(neng)影響極大,特別是間隙雜質(zhi)(氧、氮、碳)可大大提高(gao)(gao)鈦的(de)強度,顯著降低其(qi)塑性(xing)。鈦作為(wei)結(jie)構材料所具有(you)的(de)良好(hao)機械(xie)性(xing)能(neng)(neng),就是通過(guo)嚴格(ge)控制其(qi)中(zhong)適當(dang)的(de)雜質(zhi)含量(liang)和添加合金元(yuan)素(su)而達(da)到的(de)。
純鈦是無(wu)磁性(xing)金屬,在很(hen)大的磁場中也難(nan)以(yi)被磁化(hua),無(wu)毒且與人體組織及血液有好的相溶性(xing),所以(yi)被醫(yi)療界(jie)采用。鈦合金是順磁性(xing)物質(zhi),導(dao)磁率為(wei)1.00004。
鈦(tai)(tai)的(de)(de)抗(kang)(kang)拉(la)強度(du)(du)與其屈服(fu)強度(du)(du)接近說明了其屈強比(抗(kang)(kang)拉(la)強度(du)(du)/屈服(fu)強度(du)(du))高,表示了金屬鈦(tai)(tai)材(cai)料(liao)在成形時塑性變形差(cha)。由于鈦(tai)(tai)的(de)(de)屈服(fu)極限與彈性模(mo)量(liang)的(de)(de)比值大,使鈦(tai)(tai)成型時的(de)(de)回(hui)彈能力大。
金屬鈦的導(dao)熱系數(shu)雖(sui)然(ran)比(bi)碳(tan)鋼和銅低(di),但由(you)于鈦優異的耐腐蝕性能,所(suo)以壁厚可以大大減薄,而且表面(mian)與蒸(zheng)汽的換(huan)熱方式為滴狀(zhuang)冷(leng)凝(ning),減少了(le)熱阻,鈦表面(mian)不結垢也可減少熱阻,使(shi)鈦的換(huan)熱性能顯著提高。
鈦(tai)的彈(dan)性(xing)模量在(zai)常(chang)溫時為106.4GPa,為鋼(gang)的57%。
下面是鈦(tai)的電(dian)離(li)能(neng)數(shu)據(單位:kJ/mol)
M - M+ 658
M+ - M2+ 1310
M2+ - M3+ 2652
M3+ - M4+ 4175
M4+ - M5+ 9573
M5+ - M6+ 11516
M6+ - M7+ 13590
M7+ - M8+ 16260
M8+ - M9+ 18640
M9+ - M10+ 20830
晶胞參數:
a = 295.08 pm
b = 295.08 pm
c = 468.55 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
鈦是一種(zhong)化(hua)學性質非常活潑的金屬,但熔點高達1668℃。鈦在(zai)較高的溫(wen)度下(xia),還可(ke)(ke)與許多元素和(he)化(hua)合(he)物發(fa)生反應。按(an)其與鈦發(fa)生不同反應可(ke)(ke)分(fen)為以下(xia)四類(lei):
第一(yi)類:鹵素和氧族元素與(yu)鈦生成共(gong)價鍵與(yu)離子鍵化合物(wu);
第二類(lei):過渡元(yuan)素、氫(qing)、鈹、硼族(zu)(zu)、碳族(zu)(zu)和氮族(zu)(zu)元(yuan)素與鈦生成(cheng)金屬間化物和有限(xian)固溶體;
第三類:鋯、鉿(jia)、釩族(zu)(zu)、鉻族(zu)(zu)、鈧元素與鈦生成(cheng)無限固溶體;
第四類(lei):惰性氣(qi)體(ti)、堿金屬、堿土金屬、稀土元素(除鈧外),錒、釷(tu)等不(bu)與(yu)鈦發(fa)生反應或(huo)基(ji)本上不(bu)發(fa)生反應。與(yu)化合物HF和氟(fu)化物氟(fu)化氫氣(qi)體(ti)在加熱時與(yu)鈦發(fa)生反應生成TiF4,反應式為
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡
鈦(tai)(tai)有良好的抗腐蝕(shi)性(xing)能,不受大氣(qi)和海水(shui)的影響(xiang)。在常溫下(xia),不會被(bei)7%以下(xia)鹽酸(suan)(suan)、5%以下(xia)硫酸(suan)(suan)、硝酸(suan)(suan)、王水(shui)或稀(xi)堿溶液所腐蝕(shi);只(zhi)有氫(qing)(qing)(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)、濃(nong)(nong)鹽酸(suan)(suan)、濃(nong)(nong)硫酸(suan)(suan)等才可(ke)對它作用(yong)。不含水(shui)的氟(fu)化氫(qing)(qing)(qing)液體只(zhi)可(ke)在鈦(tai)(tai)表(biao)面(mian)上生成(cheng)一層(ceng)致密的四氟(fu)化鈦(tai)(tai)膜,可(ke)防止HF浸入鈦(tai)(tai)的內部(bu)。氫(qing)(qing)(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)是(shi)鈦(tai)(tai)的最強溶劑。即使(shi)是(shi)濃(nong)(nong)度為1%的氫(qing)(qing)(qing)氟(fu)酸(suan)(suan),也能與鈦(tai)(tai)發生激(ji)烈反(fan)應:
2Ti+6HF=2TiF3+3H2
無(wu)水的(de)氟化(hua)物及其水溶(rong)液在低溫下不(bu)與鈦(tai)(tai)發(fa)(fa)生反應(ying)(ying)(ying),僅(jin)在高溫下熔融的(de)氟化(hua)物與鈦(tai)(tai)發(fa)(fa)生顯著反應(ying)(ying)(ying)。HCl和氯化(hua)物氯化(hua)氫氣(qi)體能(neng)腐蝕金屬鈦(tai)(tai),干燥的(de)氯化(hua)氫在>300℃時與鈦(tai)(tai)反應(ying)(ying)(ying)生成TiCl4:
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡(ka)
濃度(du)<5%的鹽酸在室溫下不與鈦(tai)反(fan)應,20%的鹽酸在常溫下與鈦(tai)發(fa)生反(fan)應生成(cheng)紫色的TiCl3:
2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2
當溫度(du)長高時(shi),即(ji)使稀鹽(yan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)也會(hui)腐(fu)蝕(shi)鈦(tai)。各種無水(shui)的(de)(de)(de)(de)氯化物,如鎂、錳(meng)、鐵(tie)、鎳、銅、鋅、汞、錫、鈣、鈉、鋇和NH4+離子及(ji)其水(shui)溶液,都不與(yu)鈦(tai)發(fa)生反應(ying),鈦(tai)在這(zhe)些氯化物中具有很好的(de)(de)(de)(de)穩定性。硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)和硫(liu)化氫鈦(tai)與(yu)5%的(de)(de)(de)(de)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)有明顯的(de)(de)(de)(de)反應(ying),在常溫下,約40%的(de)(de)(de)(de)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)對鈦(tai)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速度(du)最(zui)快,當濃(nong)度(du)大于40%,達到(dao)60%時(shi)腐(fu)蝕(shi)速度(du)反而變慢,80%又達到(dao)最(zui)快。加熱的(de)(de)(de)(de)稀酸(suan)(suan)(suan)(suan)或(huo)50%的(de)(de)(de)(de)濃(nong)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)可與(yu)鈦(tai)反應(ying)生成(cheng)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鈦(tai):
Ti+H2SO4=TiSO4+H2
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2
加(jia)熱的濃硫酸可(ke)被鈦(tai)還原,生成SO2:
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡
常溫(wen)下(xia)鈦(tai)與(yu)硫(liu)化(hua)氫反(fan)應(ying)(ying),在(zai)其表面生成一層保護膜,可阻止(zhi)硫(liu)化(hua)氫與(yu)鈦(tai)的進一步反(fan)應(ying)(ying)。但在(zai)高溫(wen)下(xia),硫(liu)化(hua)氫與(yu)鈦(tai)反(fan)應(ying)(ying)析出氫:
Ti+H2S=TiS+H2+70千(qian)卡
粉(fen)末鈦(tai)(tai)在(zai)600℃開始(shi)與硫化氫反(fan)應(ying)(ying)生成(cheng)鈦(tai)(tai)的硫化物,在(zai)900℃時反(fan)應(ying)(ying)產物主要為TiS,1200℃時為Ti2S3。硝酸(suan)(suan)和(he)王水(shui)致(zhi)密的表(biao)面(mian)光滑的鈦(tai)(tai)對硝酸(suan)(suan)具有(you)很好的穩定(ding)性,這是(shi)(shi)由于硝酸(suan)(suan)能(neng)快速在(zai)鈦(tai)(tai)表(biao)面(mian)生成(cheng)一層牢固的氧化膜,但是(shi)(shi)表(biao)面(mian)粗糙,特別(bie)是(shi)(shi)海(hai)綿鈦(tai)(tai)或粉(fen)末鈦(tai)(tai),可與次、熱(re)稀硝酸(suan)(suan)發生反(fan)應(ying)(ying):
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO
高于70℃的(de)濃硝酸(suan)也可與鈦發生反(fan)應(ying):
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O
常溫下(xia),鈦不與王水反(fan)應。溫度高時,鈦可與王水反(fan)應生成(cheng)TiCl2。
綜上(shang)所述(shu),鈦的(de)性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)(yu)(yu)(yu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)及其存在(zai)形(xing)態、純度(du)(du)有著(zhu)極其密切(qie)的(de)關系。致(zhi)密的(de)金(jin)屬鈦在(zai)自然界中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)是相當穩定的(de),但(dan)(dan)是,粉末(mo)鈦在(zai)空氣中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)可引起自燃。鈦中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)存在(zai),顯著(zhu)的(de)影響鈦的(de)物(wu)理(li)、化學(xue)性(xing)(xing)能(neng)、機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)和(he)耐腐蝕性(xing)(xing)能(neng)。特(te)別(bie)是一(yi)些間隙雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi),它們可以(yi)使鈦晶格發(fa)生畸變,而(er)影響鈦的(de)各種(zhong)性(xing)(xing)能(neng)。常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)鈦的(de)化學(xue)活(huo)性(xing)(xing)很小,能(neng)與(yu)(yu)(yu)(yu)氫(qing)氟酸(suan)(suan)等少數(shu)幾種(zhong)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)發(fa)生反(fan)(fan)應(ying),但(dan)(dan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)增加(jia)時鈦的(de)活(huo)性(xing)(xing)迅速增加(jia),特(te)別(bie)是在(zai)高溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)鈦可與(yu)(yu)(yu)(yu)許(xu)多(duo)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)發(fa)生劇烈反(fan)(fan)應(ying)。鈦的(de)冶煉過程一(yi)般(ban)都在(zai)800℃以(yi)上(shang)的(de)高溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)進行,因(yin)此必須在(zai)真空中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)或在(zai)惰性(xing)(xing)氣氛保護下(xia)(xia)操(cao)作。金(jin)屬鈦在(zai)高溫(wen)(wen)(wen)環境中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)還(huan)原能(neng)力(li)強(qiang),能(neng)與(yu)(yu)(yu)(yu)氧(yang)(yang)、碳、氮(dan)以(yi)及其他許(xu)多(duo)元素化合(he),還(huan)能(neng)從(cong)部(bu)分金(jin)屬氧(yang)(yang)化物(wu)(比如(ru)氧(yang)(yang)化鋁)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)奪(duo)取(qu)氧(yang)(yang)。常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)鈦與(yu)(yu)(yu)(yu)氧(yang)(yang)氣化合(he)生成一(yi)層極薄(bo)致(zhi)密的(de)氧(yang)(yang)化膜,這層氧(yang)(yang)化膜常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)不與(yu)(yu)(yu)(yu)硝(xiao)酸(suan)(suan),稀硫(liu)酸(suan)(suan),稀鹽酸(suan)(suan)反(fan)(fan)應(ying),以(yi)及酸(suan)(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)之王(wang)——王(wang)水(shui)。它與(yu)(yu)(yu)(yu)氫(qing)氟酸(suan)(suan)、濃鹽酸(suan)(suan)、濃硫(liu)酸(suan)(suan)反(fan)(fan)應(ying)。
在電(dian)化學中(zhong),鈦是單(dan)向閥(fa)型金屬,電(dian)位很負,通常無法用鈦作為陽極進行分解。
人們利用鈦在(zai)高(gao)溫下化合(he)能(neng)力強的(de)特(te)點(dian),在(zai)煉(lian)鋼(gang)的(de)時候,氮很容易溶解在(zai)鋼(gang)水里(li)(li),當鋼(gang)錠(ding)冷卻的(de)時候,鋼(gang)錠(ding)中就形成(cheng)氣泡,影響鋼(gang)的(de)質量(liang)。所以煉(lian)鋼(gang)工人往鋼(gang)水里(li)(li)加進(jin)金屬鈦,使它與氮化合(he),變成(cheng)爐(lu)渣——氮化鈦,浮在(zai)鋼(gang)水表面,這樣鋼(gang)錠(ding)就比較純凈了。
當超音速飛機(ji)飛行時,它的(de)機(ji)翼(yi)(yi)的(de)溫(wen)度(du)(du)可以達(da)到(dao)500℃。如用比較(jiao)耐熱的(de)鋁合(he)金(jin)制造機(ji)翼(yi)(yi),一到(dao)二三百度(du)(du)也(ye)會吃不(bu)消(xiao),必須有一種又輕、又韌、又耐高溫(wen)的(de)材料來代替鋁合(he)金(jin)而鈦恰好能夠滿足這些要求(qiu)。鈦還能經(jing)得住零下一百多(duo)度(du)(du)的(de)考(kao)驗,在這種低(di)溫(wen)下,鈦仍舊有很好的(de)韌性(xing)而不(bu)發脆。
鈦(tai)吸氣(qi)主(zhu)要指(zhi)高溫(wen)下(xia)與碳、氫、氮、氧發生(sheng)反應。利用(yong)鈦(tai)和鋯對空(kong)氣(qi)的(de)(de)強大吸收力,可以(yi)除去空(kong)氣(qi),造(zao)成真空(kong)。比方(fang),利用(yong)鈦(tai)制成的(de)(de)真空(kong)泵,可以(yi)把空(kong)氣(qi)抽到只(zhi)剩下(xia)十萬億分之一(yi)。
鈦的最大缺點是(shi)難以提煉。主要是(shi)因為鈦在(zai)高(gao)溫下化(hua)(hua)合能力強,可以與氧、碳、氮以及其他許(xu)多元素(su)化(hua)(hua)合。因此,不論(lun)在(zai)冶煉或者鑄(zhu)造的時(shi)候,人(ren)們都小心地防(fang)止這些元素(su)“侵(qin)襲(xi)”鈦。在(zai)冶煉鈦的時(shi)候,空氣與水當然是(shi)嚴格禁止接(jie)近(jin)的,甚至連冶金上常(chang)用(yong)的氧化(hua)(hua)鋁坩(gan)堝(guo)也禁止使用(yong),因為鈦會從氧化(hua)(hua)鋁里(li)奪(duo)取氧。人(ren)們利用(yong)鎂與四(si)氯化(hua)(hua)鈦在(zai)惰(duo)性氣體——氦氣或氬氣中(zhong)相作用(yong),來提煉鈦。
鈦(tai)(tai)的(de)(de)氧(yang)(yang)化物為二(er)氧(yang)(yang)化鈦(tai)(tai),是(shi)(shi)(shi)鈦(tai)(tai)的(de)(de)最(zui)高價氧(yang)(yang)化物。天然TiO2是(shi)(shi)(shi)金紅石,純凈的(de)(de)TiO2是(shi)(shi)(shi)雪白(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)粉(fen)末,是(shi)(shi)(shi)最(zui)好(hao)的(de)(de)白(bai)(bai)(bai)(bai)色顏(yan)料,俗稱鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai),冷時為白(bai)(bai)(bai)(bai)色,熱時呈淺黃色。以前,人們開(kai)采鈦(tai)(tai)礦,主(zhu)要目(mu)的(de)(de)便是(shi)(shi)(shi)為了獲得二(er)氧(yang)(yang)化鈦(tai)(tai)。鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)粘(zhan)附力(li)(li)強,不易(yi)起化學(xue)變化,永遠是(shi)(shi)(shi)雪白(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de),是(shi)(shi)(shi)良好(hao)的(de)(de)白(bai)(bai)(bai)(bai)色涂(tu)料,它(ta)折射率高,著色力(li)(li)強,遮蓋(gai)力(li)(li)大,化學(xue)性(xing)能(neng)穩定。其他白(bai)(bai)(bai)(bai)色涂(tu)料,如鋅白(bai)(bai)(bai)(bai)ZnO和(he)鉛白(bai)(bai)(bai)(bai)2PbCO3·Pb(OH)2等,不具有鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)這些優良性(xing)能(neng)。特別可(ke)貴的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)無毒。它(ta)的(de)(de)熔點(dian)很高,被(bei)用來制(zhi)造耐火玻璃,釉料,琺瑯、陶(tao)土(tu)、耐高溫的(de)(de)實(shi)驗器皿等。
二(er)(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)是世(shi)界上最(zui)(zui)白(bai)(bai)(bai)的(de)(de)東西,1克(ke)二(er)(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)可以把450多平(ping)方(fang)厘米(mi)的(de)(de)面(mian)積涂得雪白(bai)(bai)(bai)。它比(bi)(bi)常用的(de)(de)白(bai)(bai)(bai)顏(yan)料——鋅鋇白(bai)(bai)(bai)還要(yao)白(bai)(bai)(bai)5倍,因此是調制白(bai)(bai)(bai)油(you)漆(qi)的(de)(de)最(zui)(zui)好顏(yan)料。世(shi)界上用作(zuo)顏(yan)料的(de)(de)二(er)(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai),一年多到幾十萬噸。二(er)(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)可以加在(zai)紙(zhi)里,使(shi)(shi)紙(zhi)變白(bai)(bai)(bai)并且不(bu)透明,效(xiao)果比(bi)(bi)其他物(wu)質大10倍,因此,鈔票紙(zhi)和(he)美(mei)術品用紙(zhi)就要(yao)加二(er)(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)。此外(wai),為了使(shi)(shi)塑料的(de)(de)顏(yan)色(se)(se)變淺,使(shi)(shi)人造絲(si)光澤(ze)柔和(he),有(you)時也要(yao)添加二(er)(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)。在(zai)橡膠工業上,二(er)(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)還被(bei)用作(zuo)為白(bai)(bai)(bai)色(se)(se)橡膠的(de)(de)填料。
鈦(tai)的氫(qing)化(hua)(hua)物是氫(qing)化(hua)(hua)鈦(tai)。氫(qing)化(hua)(hua)鈦(tai)很(hen)脆,因而可用于制造粉末鈦(tai),它還用于焊接,二氫(qing)化(hua)(hua)鈦(tai)受熱分解,析出新(xin)生態氫(qing)和(he)金屬(shu)鈦(tai),后(hou)者可促進焊接,并使(shi)焊縫強度增(zeng)加。可用作聚合反應(ying)之催化(hua)(hua)劑。
四(si)氯化(hua)鈦(tai)(tai)非常有趣,它(ta)在(zai)(zai)通常狀況下(xia)為無(wu)色液體(熔點-25℃,沸點136.4℃),有刺鼻(bi)氣味,在(zai)(zai)濕空氣中(zhong)便會大冒(mao)白煙(yan)——它(ta)水解了(le),變(bian)成白色的(de)(de)二氧化(hua)鈦(tai)(tai)的(de)(de)水凝膠。在(zai)(zai)水中(zhong)則強烈水解為偏(pian)鈦(tai)(tai)酸(suan)H2TiO3。在(zai)(zai)軍事(shi)上(shang)(shang),人(ren)們便利(li)用(yong)四(si)氯化(hua)鈦(tai)(tai)的(de)(de)這股(gu)怪脾(pi)氣,作為人(ren)造煙(yan)霧劑。特別是在(zai)(zai)海洋上(shang)(shang),水氣多,一(yi)放(fang)四(si)氯化(hua)鈦(tai)(tai),濃(nong)煙(yan)就象(xiang)一(yi)道白色的(de)(de)長城,擋住了(le)敵人(ren)的(de)(de)視線。在(zai)(zai)農業上(shang)(shang),人(ren)們利(li)用(yong)四(si)氟化(hua)鈦(tai)(tai)來(lai)防(fang)霜。
TiCl3是紫(zi)色晶體,其水溶液可用做還原劑。Ti3+比Sn2+有更(geng)強(qiang)的還原性。
鈦酸鋇(bei)晶體有這樣的(de)特性:當它受(shou)壓力(li)而(er)改(gai)變形狀的(de)時(shi)候(hou),會產生(sheng)(sheng)(sheng)電流,一通電又會改(gai)變形狀。于(yu)是(shi),人(ren)們把(ba)鈦酸鋇(bei)放在超(chao)(chao)聲波(bo)中,它受(shou)壓便產生(sheng)(sheng)(sheng)電流,由它所產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)電流的(de)大小可以測知超(chao)(chao)聲波(bo)的(de)強(qiang)弱。相反,用高頻電流通過它,則可以產生(sheng)(sheng)(sheng)超(chao)(chao)聲波(bo)。幾乎(hu)所有的(de)超(chao)(chao)聲波(bo)儀器(qi)中,都要用到鈦酸鋇(bei)。除此之外,鈦酸鋇(bei)還有許多用途。例如:鐵路(lu)工(gong)人(ren)把(ba)它放在鐵軌下(xia)面,來測量火(huo)車通過時(shi)候(hou)的(de)壓力(li);醫生(sheng)(sheng)(sheng)用它制成脈(mo)搏記錄器(qi)。用鈦酸鋇(bei)做的(de)水(shui)底(di)探測器(qi),是(shi)銳利的(de)水(shui)下(xia)眼睛,它不只能(neng)夠看到魚群,而(er)且還可以看到水(shui)底(di)下(xia)的(de)暗礁、冰山和敵人(ren)的(de)潛水(shui)艇等。
制(zhi)(zhi)取金(jin)(jin)屬鈦(tai)(tai)的(de)原料(liao)主要(yao)為金(jin)(jin)紅石(shi)(shi),其中含TiO2大于(yu)96%。缺少金(jin)(jin)紅石(shi)(shi)礦的(de)國家,例如蘇聯,則(ze)采用鈦(tai)(tai)鐵礦制(zhi)(zhi)成(cheng)的(de)"高(gao)鈦(tai)(tai)渣(zha)",其中含TiO290%左右。因天然金(jin)(jin)紅石(shi)(shi)漲價和儲(chu)量日減(jian),各國都趨向于(yu)用鈦(tai)(tai)鐵礦制(zhi)(zhi)成(cheng)富(fu)鈦(tai)(tai)料(liao),即高(gao)鈦(tai)(tai)渣(zha)和人造金(jin)(jin)紅石(shi)(shi)。鈦(tai)(tai)在1791年(nian)(nian)被發現,而第一次制(zhi)(zhi)得純凈(jing)的(de)鈦(tai)(tai)卻是(shi)在1910年(nian)(nian),中間(jian)經歷了一百(bai)余年(nian)(nian)。原因在于(yu):鈦(tai)(tai)在高(gao)溫下性質十分活潑,很易和氧、氮(dan)、碳等元素化合,要(yao)提煉出純鈦(tai)(tai)需要(yao)十分苛(ke)刻的(de)條件。
冶煉(lian)鈦(tai)(tai)(tai)時(shi),要經過復雜(za)的(de)(de)(de)步驟。把鈦(tai)(tai)(tai)鐵礦變成(cheng)(cheng)四(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai),再放(fang)到(dao)(dao)密封的(de)(de)(de)不銹鋼罐中(zhong),充以氬(ya)氣,使它們與金屬鎂反應,就得到(dao)(dao)“海(hai)(hai)綿鈦(tai)(tai)(tai)”。這種多孔的(de)(de)(de)“海(hai)(hai)綿鈦(tai)(tai)(tai)”是不能(neng)直接使用的(de)(de)(de),還必須(xu)把它們在電爐(lu)中(zhong)融化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)液體,才能(neng)鑄成(cheng)(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)錠(ding)。但(dan)制造這種電爐(lu)又(you)談何(he)容易(yi)!除了(le)電爐(lu)的(de)(de)(de)空氣必須(xu)抽(chou)干凈外,更傷腦筋的(de)(de)(de)是,簡直找不到(dao)(dao)盛裝液態鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)坩(gan)堝,因為(wei)一般耐火(huo)材(cai)料(liao)都(dou)含有氧(yang)化(hua)(hua)物,而(er)其中(zhong)的(de)(de)(de)氧(yang)就會被液態鈦(tai)(tai)(tai)奪走(zou)。后來,人們終(zhong)于發明了(le)一種“水冷銅(tong)坩(gan)堝”的(de)(de)(de)電爐(lu)。這種電爐(lu)只有中(zhong)央一部分區域很熱,其余部分都(dou)是冷的(de)(de)(de),鈦(tai)(tai)(tai)在電爐(lu)中(zhong)熔化(hua)(hua)后,流到(dao)(dao)用水冷卻的(de)(de)(de)銅(tong)坩(gan)堝壁上(shang),馬上(shang)凝(ning)成(cheng)(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)錠(ding)。用這種方法(fa)已經能(neng)夠生(sheng)產(chan)幾噸重的(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)塊,但(dan)它的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)本就可想而(er)知了(le)。
工業上(shang)常(chang)用硫(liu)酸分解鈦(tai)鐵(tie)礦的方法(fa)制(zhi)取(qu)二氧化鈦(tai),再(zai)由二氧化鈦(tai)制(zhi)取(qu)金(jin)屬鈦(tai)。濃硫(liu)酸處理(li)磨(mo)碎的鈦(tai)鐵(tie)礦(精礦),發生下面的化學反應:
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(chu)去雜質Fe2(SO4)3,加入鐵(tie)屑(xie),Fe3+還(huan)原為(wei)Fe2+,然(ran)后將溶液(ye)冷卻(que)至273K以下,使(shi)得FeSO4·7H2O(綠(lv)礬(fan))作為(wei)副產品結晶析出(chu)。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解析(xi)出白(bai)色的偏鈦酸(suan)沉淀(dian),反應是:
Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4
鍛燒(shao)偏(pian)鈦酸(suan)即制得二氧化(hua)鈦:
H2TiO3= TiO2+H2O
工業上制金屬鈦采(cai)用金屬熱(re)還(huan)原(yuan)(yuan)法還(huan)原(yuan)(yuan)四氯化(hua)鈦。將TiO2(或天然的(de)金紅石)和炭粉混(hun)合加熱(re)至1000~1100K,進行氯化(hua)處理,并使生成的(de)TiCl4,蒸氣冷凝。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
在1070K用熔(rong)融的鎂在氬(ya)氣中還原TiCl4可(ke)得多孔(kong)的海綿鈦:
TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti
這種(zhong)海綿鈦經過粉(fen)碎、放入真空電弧爐里熔煉,最后制成各種(zhong)鈦材。
也可以通過反應:Ti+2CI2=TiCI4
得(de)到的(de)TiCI4經過高(gao)溫(1250℃左右)情況(kuang)下分解:
TiCI4=Ti+2CI2
由此得到純(chun)鈦棒。
金(jin)(jin)屬(shu)(shu)鎂(mei)還原(yuan)四(si)(si)氯(lv)化鈦(tai)。按摩爾(er)比將四(si)(si)氯(lv)化鈦(tai)在惰性氣(qi)體(ti)中(zhong)用金(jin)(jin)屬(shu)(shu)鎂(mei)還原(yuan),反應溫度控(kong)制在900℃左右,可(ke)制得(de)海綿狀鈦(tai)。副產品(pin)氯(lv)化鎂(mei)可(ke)通過在1.33×10-2~1.33×10-4Pa真空(kong)、加熱1000℃的(de)條件下從鈦(tai)中(zhong)分離出來。
鈦耐腐蝕,所(suo)以在化學工業上常常要用(yong)到它(ta)。過(guo)去,化學反應器中(zhong)裝(zhuang)熱(re)硝(xiao)酸(suan)(suan)的部(bu)(bu)件(jian)都用(yong)不(bu)銹鋼。不(bu)銹鋼也怕那強烈的腐蝕劑——熱(re)硝(xiao)酸(suan)(suan),每隔半年,這種部(bu)(bu)件(jian)就要統統換掉。用(yong)鈦來制造這些部(bu)(bu)件(jian),雖然成本比不(bu)銹鋼部(bu)(bu)件(jian)貴一些,但是它(ta)可以連續不(bu)斷地使用(yong)五年,計(ji)算起來反而合算得多。
鈦(tai)(tai)(tai)和(he)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)大(da)量用(yong)(yong)于(yu)(yu)航空工(gong)業(ye)(ye),有"空間(jian)金(jin)(jin)屬(shu)"之稱;另外,在造船(chuan)工(gong)業(ye)(ye)、化(hua)(hua)學工(gong)業(ye)(ye)、制(zhi)造機械部件(jian)、電訊器材、硬(ying)質(zhi)(zhi)合(he)金(jin)(jin)等方面(mian)有著日(ri)益廣泛(fan)(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)。純鈦(tai)(tai)(tai)是(shi)銀白(bai)色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu),它具有許多(duo)優(you)良(liang)性能。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)密度(du)比(bi)(bi)(bi)鋼(gang)(gang)(gang)小43%,比(bi)(bi)(bi)久負(fu)盛名的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)輕(qing)金(jin)(jin)屬(shu)鎂(mei)稍大(da)一些。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)大(da),純鈦(tai)(tai)(tai)抗拉強(qiang)(qiang)度(du)最高可(ke)達180kg/mm2,與(yu)鋼(gang)(gang)(gang)相差不多(duo),比(bi)(bi)(bi)鋁大(da)兩倍(bei),比(bi)(bi)(bi)鎂(mei)大(da)五倍(bei)。鈦(tai)(tai)(tai)耐高溫,熔點1942K,比(bi)(bi)(bi)黃(huang)金(jin)(jin)高近1000K,比(bi)(bi)(bi)鋼(gang)(gang)(gang)高近500K。有些鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)高于(yu)(yu)鈦(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin),但鈦(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)(bi)強(qiang)(qiang)度(du)(抗拉強(qiang)(qiang)度(du)和(he)密度(du)之比(bi)(bi)(bi))卻超過優(you)質(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)。鈦(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)有好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐熱(re)強(qiang)(qiang)度(du)、低溫韌性和(he)斷裂韌性,故多(duo)用(yong)(yong)作飛機發動(dong)機零件(jian)和(he)火(huo)箭(jian)、導(dao)彈結構(gou)件(jian)。鈦(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)還(huan)(huan)可(ke)作燃(ran)料和(he)氧化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)儲箱以及高壓(ya)容器。已(yi)有用(yong)(yong)鈦(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)制(zhi)造自動(dong)步槍(qiang),迫擊炮座板及無后(hou)座力炮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發射管。在石油工(gong)業(ye)(ye)上主要作各(ge)種容器、反應器、熱(re)交換器、蒸(zheng)餾塔、管道、泵和(he)閥等。鈦(tai)(tai)(tai)可(ke)用(yong)(yong)作電極和(he)發電站的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷凝器以及環(huan)境污染控制(zhi)裝置。鈦(tai)(tai)(tai)鎳形狀記憶合(he)金(jin)(jin)在儀(yi)器儀(yi)表上已(yi)廣泛(fan)(fan)應用(yong)(yong)。在醫療中,鈦(tai)(tai)(tai)可(ke)作人造骨頭和(he)各(ge)種器具。鈦(tai)(tai)(tai)還(huan)(huan)是(shi)煉鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)脫氧劑(ji)和(he)不銹鋼(gang)(gang)(gang)以及合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)組元。鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉是(shi)顏料和(he)油漆的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)良(liang)好(hao)原(yuan)料。碳化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai),氫化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)是(shi)新型硬(ying)質(zhi)(zhi)合(he)金(jin)(jin)材料。氮化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)顏色近于(yu)(yu)黃(huang)金(jin)(jin),在裝飾方面(mian)應用(yong)(yong)廣泛(fan)(fan)。
鈦(tai)屬于化學性(xing)(xing)質比較活潑的(de)(de)金(jin)屬。加(jia)熱(re)時能(neng)與O2、N2、H2、S和鹵素等非金(jin)屬作用(yong)。但在(zai)常(chang)溫下,鈦(tai)表(biao)面易生成一層(ceng)極薄的(de)(de)致(zhi)密的(de)(de)氧化物保護膜,可以抵抗強酸(suan)甚至王水(shui)的(de)(de)作用(yong),表(biao)現(xian)出強的(de)(de)抗腐蝕性(xing)(xing)。因此(ci),一般金(jin)屬在(zai)酸(suan)、堿、鹽的(de)(de)溶液中(zhong)變得千瘡百孔而鈦(tai)卻安然(ran)無(wu)恙。
液(ye)態鈦(tai)幾乎能(neng)溶(rong)解所有(you)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬,因此可(ke)以和(he)(he)多種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬形成合金(jin)(jin)(jin)。鈦(tai)加入(ru)鋼中制(zhi)得的(de)(de)(de)鈦(tai)鋼堅韌而(er)富有(you)彈(dan)性。鈦(tai)能(neng)與(yu)鐵、鋁、釩或鉬等(deng)其他(ta)元素熔成合金(jin)(jin)(jin),造(zao)(zao)出高強度的(de)(de)(de)輕合金(jin)(jin)(jin),在(zai)各方面有(you)著廣泛(fan)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong),包括航(hang)天(噴氣發(fa)動機(ji)(ji)(ji)、導彈(dan)及(ji)航(hang)天器)、軍(jun)(jun)(jun)事(shi)、工業(ye)程序(化(hua)(hua)(hua)工與(yu)石油(you)制(zhi)品(pin)(pin)(pin)、海水(shui)淡化(hua)(hua)(hua)及(ji)造(zao)(zao)紙)、汽車、農產(chan)食品(pin)(pin)(pin)、醫(yi)學(xue)(義肢(zhi)、骨科移植及(ji)牙科器械(xie)與(yu)填充物)、廚房用(yong)(yong)具(ju)、運動用(yong)(yong)品(pin)(pin)(pin)、珠寶及(ji)手機(ji)(ji)(ji)等(deng)等(deng)。鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)強度高,大(da)量用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)(zao)軍(jun)(jun)(jun)用(yong)(yong)超音速(su)飛(fei)(fei)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)材(cai)料、噴氣發(fa)動機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)壓縮部(bu)件(jian)、飛(fei)(fei)機(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)架的(de)(de)(de)構(gou)件(jian)、機(ji)(ji)(ji)殼、隔火墻、鉚釘;空(kong)運裝(zhuang)備(bei)的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)部(bu)件(jian);軍(jun)(jun)(jun)事(shi)設(she)(she)施和(he)(he)軍(jun)(jun)(jun)用(yong)(yong)艦艇(ting)的(de)(de)(de)裝(zhuang)甲板以及(ji)螺旋槳(jiang)的(de)(de)(de)葉片等(deng)。在(zai)民用(yong)(yong)工業(ye)中,鈦(tai)及(ji)其合金(jin)(jin)(jin)可(ke)用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)(zao)各種(zhong)泵、閥門、過濾、蒸發(fa)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬絲網和(he)(he)各種(zhong)機(ji)(ji)(ji)器零(ling)件(jian)。粉(fen)(fen)末狀鈦(tai)可(ke)在(zai)電(dian)子管制(zhi)造(zao)(zao)工藝中用(yong)(yong)作(zuo)除(chu)氧(yang)劑。主要用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)(zao)航(hang)天飛(fei)(fei)機(ji)(ji)(ji)、火箭導彈(dan)、潛艇(ting)、化(hua)(hua)(hua)工設(she)(she)備(bei)、醫(yi)療器械(xie)、人工關節等(deng),還(huan)用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)取鈦(tai)白(bai)粉(fen)(fen)。可(ke)用(yong)(yong)來(lai)制(zhi)作(zuo)反應釜,冷(leng)凝(ning)器,發(fa)酵罐和(he)(he)冷(leng)卻器。
鈦(tai)合金制成(cheng)飛機比其(qi)(qi)它(ta)金屬制成(cheng)同樣重的(de)飛機多載旅客100多人。制成(cheng)的(de)潛(qian)艇,既能(neng)(neng)抗海水腐蝕(shi),又能(neng)(neng)抗深層壓(ya)力,其(qi)(qi)下潛(qian)深度比不銹(xiu)鋼(gang)潛(qian)艇增加80%。同時,鈦(tai)無磁性,不會(hui)被水雷發現,具有很好的(de)反監(jian)護作用(yong)。
因(yin)為鈦(tai)具有“親(qin)生(sheng)物”性,在人體(ti)內,能(neng)抵(di)抗分(fen)泌物的腐蝕(shi)且無毒,對(dui)任何(he)殺菌方法都適應。因(yin)此被廣泛用于(yu)制醫(yi)療器械(xie),制人造髖關節(jie)、膝關節(jie)、肩關節(jie)、脅關節(jie)、頭蓋骨,主動心瓣、骨骼固定(ding)夾。當新的肌肉纖(xian)維環包(bao)在這些“鈦(tai)骨”上時,這些鈦(tai)骨就開始維系著(zhu)人體(ti)的正常(chang)活動。
鈦(tai)在人體(ti)中分布廣泛,正常人體(ti)中的含量為每(mei)70kg體(ti)重不(bu)超過(guo)15mg,其(qi)作用(yong)尚不(bu)清楚。但鈦(tai)能刺(ci)激吞噬細胞,使免(mian)疫力增強這一作用(yong)已(yi)被證實。
重(zhong)要(yao)的鈦(tai)(tai)化(hua)合物有:二氧化(hua)鈦(tai)(tai)(TiO2)、四氯化(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl4)、偏鈦(tai)(tai)酸鋇(BaTiO3)。
純凈的二氧化鈦是白(bai)(bai)色(se)粉末(mo),是優良的白(bai)(bai)色(se)顏料(liao),商品名稱“鈦白(bai)(bai)”。它兼有(you)鉛白(bai)(bai)(PbCO3)的遮蓋性能(neng)和鋅(xin)白(bai)(bai)(ZnO)的持(chi)久性能(neng)。因(yin)此,人們常把鈦白(bai)(bai)加在油漆中,制成高級白(bai)(bai)色(se)油漆。
在造紙工業中作為(wei)填充劑加在紙槳中。
紡織工(gong)業(ye)中(zhong)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)人造纖(xian)維的(de)消光劑;在(zai)玻璃、陶瓷、搪瓷工(gong)業(ye)上作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)添加(jia)劑,改(gai)善其性(xing)能;在(zai)許多化學反應中(zhong)用作(zuo)(zuo)催(cui)化劑。在(zai)化學工(gong)業(ye)日(ri)益發(fa)展的(de)今天,二氧化鈦(tai)及(ji)鈦(tai)系化合物作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)精細化工(gong)產品,有(you)著很高的(de)附加(jia)價值,前景十分誘人。
四(si)氯化(hua)鈦是一種(zhong)無色液體;熔點250K、沸點409K,有刺激性氣(qi)味(wei)。它(ta)在水(shui)中(zhong)或(huo)潮濕的空氣(qi)中(zhong)都極易水(shui)解,冒出大(da)量的白(bai)煙。
TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl
因此TiCl4在軍事上(shang)作(zuo)(zuo)為(wei)人造煙霧劑,猶其是用(yong)在海(hai)洋戰(zhan)爭中。在農業(ye)上(shang),人們用(yong)TiCl4形成的濃霧地(di)面,減少夜(ye)間地(di)面熱量(liang)的散失,保護(hu)蔬菜和農作(zuo)(zuo)物不受嚴(yan)寒、霜(shuang)凍(dong)的危害。
將(jiang)TiO2和(he)BaCO3一起(qi)熔融制得偏鈦(tai)酸(suan)鋇:
TiO2+BaCO3=BaTiO3十CO2
人工(gong)制得的(de)(de)BaTiO3具有高的(de)(de)介電(dian)(dian)(dian)常數,由它制成的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)容(rong)器有較大(da)的(de)(de)容(rong)量,更重要(yao)的(de)(de)是(shi)BaTiO3具有顯(xian)著(zhu)的(de)(de)“壓電(dian)(dian)(dian)性能”,其晶體受(shou)壓會產(chan)生電(dian)(dian)(dian)流,一通電(dian)(dian)(dian),又會改變形狀。人們把它置(zhi)于(yu)超聲(sheng)波(bo)中,它受(shou)壓便產(chan)生電(dian)(dian)(dian)流,通過(guo)測(ce)量電(dian)(dian)(dian)流強(qiang)弱可測(ce)出超聲(sheng)波(bo)強(qiang)弱。幾乎(hu)所有的(de)(de)超聲(sheng)波(bo)儀(yi)器中都要(yao)用到它。隨著(zhu)鈦(tai)酸鹽的(de)(de)開發利用,它愈來(lai)愈廣泛地用來(lai)制造非線性元(yuan)件(jian)、介質(zhi)放大(da)器、電(dian)(dian)(dian)子計算機(ji)記(ji)憶元(yuan)件(jian)、微型(xing)電(dian)(dian)(dian)容(rong)器、電(dian)(dian)(dian)鍍材料、航空材料、強(qiang)磁(ci)、半導體材料、光學儀(yi)器、試劑等。
鈦(tai)、鈦(tai)合金及鈦(tai)化合物的(de)(de)優良(liang)性能促使(shi)人類(lei)迫切(qie)需要它們。然而,生產(chan)成本之高,使(shi)應(ying)用受到限(xian)制。相信在不久的(de)(de)將(jiang)來(lai),隨著(zhu)鈦(tai)的(de)(de)冶煉技術不斷(duan)改(gai)進和提高,鈦(tai)、鈦(tai)合金及鈦(tai)的(de)(de)化合物的(de)(de)應(ying)用將(jiang)會得到更大的(de)(de)發展(zhan)。
鈦(tai)的(de)(de)抗腐(fu)蝕性(xing)鋯(gao)(gao)是一種(zhong)應用于原子能工業和在(zai)高溫(wen)高壓(ya)下(xia)用作耐蝕化工材料,但在(zai)溶液中其(qi)活潑性(xing)僅次于鈉。在(zai)氫氧化鈦(tai)溶液里(li)加入活潑的(de)(de)硝酸鋯(gao)(gao)溶液,會發現鈦(tai)把硝酸鋯(gao)(gao)拒之門(men)外。而且氫氧化鈦(tai)的(de)(de)密度小(xiao)于硝酸鋯(gao)(gao),但依(yi)然能保持(chi)明顯(xian)的(de)(de)分層,并把硝酸鋯(gao)(gao)停留(liu)在(zai)上層,這證明了鈦(tai)的(de)(de)抗腐(fu)蝕性(xing)。
根據實(shi)驗,鈦放入海底(di)20~50年均不會被腐蝕。
截至1995年底(di),世界(jie)金紅石(包(bao)括銳鈦礦)儲(chu)量(liang)(liang)(liang)和儲(chu)量(liang)(liang)(liang)基(ji)礎(chu)分別(bie)為3330萬(wan)(wan)噸(dun)和16440萬(wan)(wan)噸(dun),資源總(zong)量(liang)(liang)(liang)約2.3億(yi)噸(dun)(TiO2含量(liang)(liang)(liang),下同),主要(yao)(yao)集中在南非、印度、斯里蘭卡、澳大利亞(ya)。世界(jie)鈦鐵礦(TiO2)儲(chu)量(liang)(liang)(liang)和儲(chu)量(liang)(liang)(liang)基(ji)礎(chu)分別(bie)為2.743億(yi)噸(dun)和4.353億(yi)噸(dun),資源總(zong)量(liang)(liang)(liang)約10億(yi)噸(dun);主要(yao)(yao)集中在南非、挪威(wei)、澳大利亞(ya)、加(jia)拿大和印度。
截(jie)至1996年底中(zhong)國保有原生鈦(磁(ci))鐵礦(kuang)(折TiO2)儲(chu)量(liang)35704.09萬噸(dun)(dun)(其中(zhong)A+B+C級23191.50萬噸(dun)(dun));鈦鐵礦(kuang)(砂礦(kuang))礦(kuang)物(wu)儲(chu)量(liang)3803.19萬噸(dun)(dun)(其中(zhong)A+B+C級2147.17萬噸(dun)(dun));金(jin)紅石(shi)礦(kuang)物(wu)儲(chu)量(liang)256.86萬噸(dun)(dun)(其中(zhong)A+B+C級73.73萬噸(dun)(dun));金(jin)紅石(shi)TiO2儲(chu)量(liang)750.86萬噸(dun)(dun)(其中(zhong)A+B+C級242.43萬噸(dun)(dun))。
若將中(zhong)國(guo)1996年保有鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)砂礦(kuang)(kuang)的(de)A+B+C級礦(kuang)(kuang)物儲(chu)量(liang)(liang)(liang)2147.17萬(wan)噸(dun),按含TiO2 48%折(zhe)算,則其(qi)TiO2儲(chu)量(liang)(liang)(liang)為1030.64萬(wan)噸(dun),僅占同年世(shi)界(jie)鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)(TiO2)27000萬(wan)噸(dun)的(de)3.83%;若再將其(qi)與原生鈦(tai)磁鐵礦(kuang)(kuang)巖礦(kuang)(kuang)(TiO2)的(de)A+B+C級儲(chu)量(liang)(liang)(liang)(23191.50萬(wan)噸(dun))中(zhong)可利用的(de)約占50%以粒狀鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)產出的(de)(TiO2)儲(chu)量(liang)(liang)(liang)11595.75萬(wan)噸(dun)相加,其(qi)TiO2總儲(chu)量(liang)(liang)(liang)為12626.4萬(wan)噸(dun),則占世(shi)界(jie)鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)(TiO2)儲(chu)量(liang)(liang)(liang)27000萬(wan)噸(dun)的(de)47.76%,從這個(ge)意義(yi)上說,中(zhong)國(guo)可稱為世(shi)界(jie)鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)資源最豐富的(de)國(guo)家。
若將中國1996年(nian)保有金紅石(shi)礦物的(de)A+B+C級儲(chu)量(liang)73.73萬噸按含TiO2 94%折(zhe)算成TiO2儲(chu)量(liang)為69.31萬噸,再加上同(tong)年(nian)金紅石(shi)(TiO2)的(de)A+B+C級儲(chu)量(liang)242.43萬噸,合計為311.74萬噸,則占同(tong)年(nian)世界(jie)金紅石(shi)(TiO2)儲(chu)量(liang)3330萬噸的(de)9.36%,由此可(ke)見中國金紅石(shi)資源并不豐富。
中(zhong)國(guo)鈦(tai)資源總量9.65億噸(dun),居世(shi)界之首,占世(shi)界探明(ming)儲(chu)量的38.85%,主要集中(zhong)在(zai)四川(chuan)、云南、廣東、廣西(xi)及(ji)海南等地(di),其中(zhong)攀(pan)西(xi)(攀(pan)枝(zhi)花西(xi)昌)地(di)區(qu)是中(zhong)國(guo)最大的鈦(tai)資源基地(di),鈦(tai)資源量為8.7億噸(dun)。
中(zhong)國探明的鈦資(zi)源(yuan)分布在21個(ge)省(自治區(qu)(qu)、直轄市)共(gong)108個(ge)礦區(qu)(qu)。主要(yao)產區(qu)(qu)為(wei)四川,次有河北、海南、廣東、湖(hu)北、廣西(xi)、云(yun)南、陜西(xi)、山(shan)西(xi)等省(區(qu)(qu))。
鈦磁(ci)鐵礦巖礦:主要礦床(chuang)分(fen)布在四(si)川(chuan)省(sheng)攀枝花的鹽(yan)邊紅格和(he)米易(yi)白馬,西昌的太和(he);河北(bei)省(sheng)承(cheng)德的大廟、黑山,豐寧的招兵溝(gou),崇(chong)禮的南天門(men);山西省(sheng)左權的桐峪;陜(shan)西省(sheng)洋縣的畢機溝(gou);新(xin)疆的尾(wei)亞;河南省(sheng)舞(wu)陽的趙案莊(zhuang);廣(guang)東(dong)省(sheng)興寧的霞嵐(lan);黑龍江(jiang)省(sheng)的呼(hu)瑪(ma);北(bei)京市昌平的上莊(zhuang)和(he)懷柔的新(xin)地。其中四(si)川(chuan)省(sheng)表內儲量(TiO2 44256.32萬(wan)(wan)t)占全(quan)國同(tong)類(lei)儲量(TiO2 46522.83萬(wan)(wan)t)的95.1%,河北(bei)省(sheng)(TiO2 1544.46萬(wan)(wan)t)占3.3%,陜(shan)西省(sheng)占0.46%,山西省(sheng)占0.35%。
金(jin)紅石巖礦主要(yao)礦床分布在湖北省(sheng)(sheng)棗陽的(de)大阜(fu)山(shan);山(shan)西(xi)省(sheng)(sheng)代縣(xian)(xian)的(de)碾子溝;河(he)南省(sheng)(sheng)新縣(xian)(xian)的(de)楊沖;山(shan)東省(sheng)(sheng)萊西(xi)縣(xian)(xian)的(de)劉家莊。其中(zhong)湖北省(sheng)(sheng)金(jin)紅石(TiO2)表內(nei)儲(chu)量(534.43萬(wan)t)占全國同類儲(chu)量(750.86萬(wan)t)的(de)71.2%,山(shan)西(xi)省(sheng)(sheng)(154.79萬(wan)t)占20.6%,陜西(xi)省(sheng)(sheng)(44.4萬(wan)t)占5.9%。
鈦(tai)的(de)(de)(de)主要礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)是(shi)(shi)金紅(hong)(hong)石(shi)TiO2和鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)(kuang)FeTiO3,它的(de)(de)(de)發(fa)現(xian)(xian)也正是(shi)(shi)從這(zhe)兩種(zhong)礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)的(de)(de)(de)分(fen)析而來。早(zao)在1791年英國英格(ge)蘭西南端康沃爾(er)(Cornwall)郡門(men)拉陳(Menacan)教區的(de)(de)(de)牧師格(ge)累高爾(er),也是(shi)(shi)一位科學家(jia),分(fen)析出產在他(ta)教區內(nei)的(de)(de)(de)一種(zhong)黑色礦(kuang)(kuang)(kuang)砂,也就是(shi)(shi)今天(tian)成為鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)(kuang)的(de)(de)(de)礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)時發(fa)現(xian)(xian)了(le)一種(zhong)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)金屬物質并命名為menacenite。三年后,1795年,克拉普羅特(te)分(fen)析了(le)匈(xiong)牙利(li)布伊尼克(Boinik)地區出產的(de)(de)(de)金紅(hong)(hong)石(shi),認(ren)識到它是(shi)(shi)一種(zhong)新(xin)(xin)金屬的(de)(de)(de)氧化物,具有抵抗酸、堿(jian)溶液的(de)(de)(de)特(te)性,借用希臘神話中大地的(de)(de)(de)第一代兒子(zi)們泰(tai)坦神族Titans,命名這(zhe)個金屬為titanium,元素符號定為Ti。兩年后,克拉普羅特(te)證(zheng)實格(ge)累高爾(er)發(fa)現(xian)(xian)的(de)(de)(de)menacenite就是(shi)(shi)鈦(tai)。
鈦(tai)(tai)(tai)屬(shu)于(yu)(yu)稀有(you)金(jin)屬(shu),實際上鈦(tai)(tai)(tai)并不稀有(you),其在地殼中(zhong)的(de)(de)(de)豐(feng)度占(zhan)第(di)七(qi)位,占(zhan)0.45%,遠(yuan)遠(yuan)高(gao)于(yu)(yu)許多常見的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)。但由于(yu)(yu)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)性質活潑,對冶(ye)煉工藝要求高(gao),使得(de)(de)(de)人們長期無(wu)法制得(de)(de)(de)大量的(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai),從(cong)而(er)被歸類為(wei)“稀有(you)”的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)。用于(yu)(yu)冶(ye)煉鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)礦(kuang)(kuang)物主(zhu)要有(you)鈦(tai)(tai)(tai)鐵礦(kuang)(kuang)(FeTiO3)、金(jin)紅石(shi)(TiO2)和鈣(gai)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)等。礦(kuang)(kuang)石(shi)經處理(li)得(de)(de)(de)到易揮(hui)發的(de)(de)(de)四氯化鈦(tai)(tai)(tai),再用鎂還(huan)原而(er)制得(de)(de)(de)純(chun)鈦(tai)(tai)(tai)。
地球表(biao)面十公里厚的地層中,含鈦達千(qian)(qian)分之(zhi)六,比銅多61倍,在地殼中的含量排(pai)第(di)十位(地殼中元素排(pai)行:氧、硅、鋁、鐵(tie)、鈣、鈉(na)、鉀、鎂、氫、鈦),隨便從(cong)地下抓起一把泥土,其中都含有(you)千(qian)(qian)分之(zhi)幾的鈦,世界上儲量超過一千(qian)(qian)萬噸的鈦礦并不稀罕。
元(yuan)素(su)在(zai)海水中的(de)含量(liang):0.00048ppm
元素在太(tai)陽(yang)中的含量:4ppm
地殼(ke)中含量:5600ppm
皮(pi)膚接觸:脫去污染的(de)衣(yi)著,用肥皂(zao)水和清水徹底沖(chong)洗皮(pi)膚。
眼睛接(jie)觸(chu)(粉末):提起眼瞼(jian),用(yong)流(liu)動清水或生理(li)鹽水沖洗。就醫。
吸入(ru)(粉末):迅速脫離現場(chang)至(zhi)空(kong)氣新鮮處。保持呼(hu)(hu)吸道(dao)通暢。如(ru)呼(hu)(hu)吸困難,給輸氧。如(ru)呼(hu)(hu)吸停止,立即進行(xing)人工呼(hu)(hu)吸。就醫(yi)。
食入(ru):飲足(zu)量(liang)溫水(shui),催吐。就醫(yi)。
呼吸系統防(fang)護:可能接(jie)觸其(qi)粉塵(chen)時,必(bi)須佩戴自吸過(guo)濾式防(fang)塵(chen)口罩。
眼睛防(fang)護(粉末):戴安全防(fang)護眼鏡。
身(shen)體(ti)防護:穿透氣型(xing)防毒服。
手(shou)防護:戴(dai)防毒物滲透手(shou)套(tao)。
其他防護:工(gong)作(zuo)現場禁止吸(xi)煙、進食(shi)和飲(yin)水。工(gong)作(zuo)完畢(bi),淋浴更(geng)衣。注(zhu)意個人清潔衛(wei)生。
泄(xie)(xie)漏(lou)(lou)應急處理(li):隔離泄(xie)(xie)漏(lou)(lou)污染區,限制出入(ru)。切(qie)斷火源。建議應急處理(li)人員(yuan)戴防塵面具(全(quan)面罩),穿防毒服。不(bu)要直(zhi)接接觸泄(xie)(xie)漏(lou)(lou)物。小量泄(xie)(xie)漏(lou)(lou):避免(mian)揚塵,用(yong)潔(jie)凈的鏟子收(shou)集于干燥、潔(jie)凈、有蓋的容器中。轉移回收(shou)。大量泄(xie)(xie)漏(lou)(lou):用(yong)塑料布、帆布覆蓋。使用(yong)無火花工具轉移回收(shou)。
有(you)害燃燒產物(wu):氧化(hua)鈦。
滅火方(fang)法(fa):采用干(gan)粉、干(gan)砂滅火。嚴禁用水、泡沫、二氧化(hua)碳(tan)撲救。高(gao)熱(re)或劇(ju)烈燃燒時,用水撲救可能會引起爆炸。
操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)管理(li):密閉操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo),局部排風。操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)人(ren)員(yuan)必須經(jing)過專(zhuan)門(men)培訓,嚴(yan)格(ge)遵守操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)規程(cheng)。建議操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)人(ren)員(yuan)佩戴自吸(xi)過濾式防塵口罩,戴安全防護眼鏡,穿透(tou)氣型(xing)(xing)防毒服,戴防毒物滲透(tou)手套。遠離火種、熱源,工作(zuo)(zuo)(zuo)場所嚴(yan)禁(jin)吸(xi)煙。使用防爆型(xing)(xing)的(de)通風系統(tong)和設備。避免產生粉塵。避免與氧(yang)化劑、酸類(lei)、鹵素(su)接觸(chu)。在氬氣中(zhong)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)處置。搬運時要(yao)輕裝輕卸,防止包裝及容器(qi)(qi)損(sun)壞。配備相(xiang)應品種和數(shu)量(liang)的(de)消防器(qi)(qi)材及泄漏應急處理(li)設備。倒空的(de)容器(qi)(qi)可(ke)能殘(can)留(liu)有害物。
儲(chu)存(cun)的(de)管理:為安全起見,儲(chu)存(cun)時常以不少于25%的(de)水潤濕、鈍化。儲(chu)存(cun)于陰(yin)涼、通風的(de)庫房。遠離火種(zhong)、熱源。庫溫不超過30℃,相對濕度(du)不超過80%。保持容(rong)器密封,嚴(yan)禁與(yu)空氣接觸。應與(yu)氧化劑、酸類、鹵素等分開存(cun)放(fang),切忌混(hun)儲(chu)。配備(bei)相應品種(zhong)和(he)數量(liang)的(de)消防器材。儲(chu)區應備(bei)有合適的(de)材料收(shou)容(rong)泄漏物。
運(yun)輸的管理:運(yun)輸時(shi)(shi)運(yun)輸車(che)輛應(ying)配備相應(ying)品(pin)種和數量的消防(fang)器(qi)材及泄(xie)漏(lou)應(ying)急處(chu)理設備。裝(zhuang)(zhuang)運(yun)該品(pin)的車(che)輛排氣(qi)管須有阻火裝(zhuang)(zhuang)置。運(yun)輸過程中要確保容器(qi)不泄(xie)漏(lou)、不倒(dao)塌(ta)、不墜落、不損壞(huai)。嚴禁與氧化劑、酸類、鹵素、食用化學品(pin)等混裝(zhuang)(zhuang)混運(yun)。運(yun)輸途(tu)中應(ying)防(fang)曝曬、雨淋,防(fang)高溫。中途(tu)停(ting)留(liu)時(shi)(shi)應(ying)遠離火種、熱源。車(che)輛運(yun)輸完畢(bi)應(ying)進行徹底清掃。鐵(tie)路運(yun)輸時(shi)(shi)要禁止(zhi)溜放。
廢棄(qi)的管理:恢復材(cai)料的原狀態,以便重新使(shi)用。
主要(yao)用(yong)途及(ji)(ji)接觸(chu)機會(hui):鈦(tai)用(yong)于制造特種鋼、合(he)金、鈦(tai)陶瓷(ci)及(ji)(ji)玻璃(li)纖維。金屬鈦(tai)也用(yong)于飛(fei)機、導彈制造及(ji)(ji)原子反應堆。還用(yong)于生產(chan)耐火材料(liao)(liao)、焊條、建筑材料(liao)(liao)和塑(su)料(liao)(liao)等(deng)。上述工業(ye)中可接觸(chu)金屬鈦(tai),二氧(yang)化鈦(tai)的(de)粉塵和煙塵。四氯(lv)化鈦(tai)及(ji)(ji)其部分水解物(wu),還常夾雜氯(lv)及(ji)(ji)其氧(yang)化物(wu)。在機械處理金屬鈦(tai)過程中也接觸(chu)鈦(tai)氧(yang)化物(wu)的(de)煙塵。
侵(qin)入(ru)途徑:吸(xi)入(ru)、食(shi)入(ru)。
人(ren)體危害:吸(xi)(xi)入后對上呼(hu)吸(xi)(xi)道有刺激性(xing),引起(qi)咳(ke)嗽、胸(xiong)部緊束感或疼痛。長(chang)期(qi)吸(xi)(xi)入TiO2粉(fen)塵的(de)工(gong)人(ren),肺部無任何(he)變(bian)化(hua)。在生產鈦(tai)金屬(shu)過程,接觸(chu)四(si)氯化(hua)鈦(tai)及其水解產物對眼(yan)和(he)上呼(hu)吸(xi)(xi)道粘膜有刺激作用(yong)。長(chang)期(qi)作用(yong)可形成(cheng)慢性(xing)支氣(qi)(qi)管(guan)炎(yan)。TiO2曾(ceng)用(yong)作閃(shan)光灼(zhuo)傷的(de)皮(pi)膚(fu)防護劑,未見產生接觸(chu)性(xing)皮(pi)炎(yan)、變(bian)態反(fan)應和(he)經皮(pi)吸(xi)(xi)收(shou)。100℃氯氮化(hua)鈦(tai)的(de)飛濺和(he)吸(xi)(xi)入鈦(tai)酸及氯氮化(hua)鈦(tai)煙引起(qi)皮(pi)膚(fu)燒傷并致疤痕形成(cheng)和(he)咽、聲帶、氣(qi)(qi)管(guan)粘膜充(chong)血(xue),由于形成(cheng)瘢痕引起(qi)喉狹窄。眼(yan)短期(qi)接觸(chu)氯氮化(hua)鈦(tai)引起(qi)結(jie)膜炎(yan)和(he)角膜炎(yan)。此外,四(si)氯化(hua)鈦(tai)吸(xi)(xi)入可引起(qi)彌散(san)性(xing)支氣(qi)(qi)管(guan)內(nei)息肉。
處理原則:皮膚接觸四(si)(si)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鈦后應盡(jin)快用軟紙或(huo)布擦掉,然(ran)后用水(shui)沖(chong)洗,防止四(si)(si)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鈦遇水(shui)放出大(da)量(liang)熱及鹽酸(suan),加重及擴大(da)灼傷(shang)范圍。吸入四(si)(si)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鈦應立即霧化(hua)(hua)(hua)吸入5%碳酸(suan)氫鈉(na)溶液,以中和四(si)(si)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鈦水(shui)解產生的(de)鹽酸(suan);吸氧(yang)、保持呼吸進通暢.安靜休息,減少(shao)氧(yang)的(de)消耗;早期給(gei)予足量(liang)糖皮質激素(su),并(bing)給(gei)抗生素(su)預防繼發感(gan)染及抗支(zhi)氣管痙攣藥(yao)物(wu)、祛痰藥(yao)對(dui)癥治療。嚴密(mi)觀(guan)察,防治肺水(shui)腫。
預(yu)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)措(cuo)施:接觸(chu)四氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)及其(qi)水解產(chan)物的(de)(de)工(gong)(gong)種,應注(zhu)意皮膚、粘(zhan)膜和呼吸道(dao)的(de)(de)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)護。產(chan)生(sheng)(sheng)鈦(tai)(tai)(tai)及其(qi)化(hua)合物粉塵(chen)的(de)(de)工(gong)(gong)作地點,亦(yi)須加(jia)(jia)強防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)塵(chen)措(cuo)施。大量微小鈦(tai)(tai)(tai)粉塵(chen)可著火(huo)爆炸,因此鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)、澆(jiao)鑄、加(jia)(jia)工(gong)(gong)應有良好通風(feng)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)塵(chen)設施,及應有防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)火(huo)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)爆設備(bei)。四氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)生(sheng)(sheng)產(chan)過程應盡量密閉,防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)止(zhi)其(qi)煙氣逸出及“跑、冒、滴、漏”。加(jia)(jia)強個人(ren)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)護,四氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)生(sheng)(sheng)產(chan)設備(bei)開(kai)蓋、清洗、維修時應截防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)毒面其(qi)、防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)護眼(yan)鏡。穿(chuan)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)酸(suan)防(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)護衣帽。定期(qi)對接觸(chu)四氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)(gong)人(ren)進行(xing)休檢,有慢性呼吸道(dao)疾(ji)病患者不(bu)能從(cong)事接觸(chu)四氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)工(gong)(gong)作。
急性毒性
金屬(shu)鈦、二氧化(hua)鈦和碳化(hua)鈦屬(shu)低毒類(lei)。大鼠一次氣管內(nei)注(zhu)入(ru)20-50mg二氧化(hua)鈦和兔注(zhu)入(ru)400mg后肺(fei)部無特異(yi)反應。
亞急性和慢性毒性
大(da)(da)鼠氣(qi)管(guan)內注(zhu)入(ru)氫化(hua)鈦(tai)后(hou)6和(he)12個(ge)(ge)月(yue)(yue),只見肺(fei)(fei)(fei)纖(xian)維化(hua)效應(ying)。大(da)(da)鼠吸(xi)入(ru)二氧化(hua)鈦(tai)塵每天4次(ci),每周5d,歷(li)時13個(ge)(ge)月(yue)(yue),停止(zhi)吸(xi)入(ru)后(hou)7個(ge)(ge)月(yue)(yue),肺(fei)(fei)(fei)無任何病理(li)反應(ying);但豚(tun)鼠反復吸(xi)入(ru)二氧化(hua)鈦(tai)觀察(cha)到纖(xian)維化(hua)效應(ying)和(he)嗜酸性自細胞浸潤(run)。氣(qi)管(guan)內注(zhu)入(ru)金屬(shu)鈦(tai)無肺(fei)(fei)(fei)纖(xian)維化(hua)發(fa)生。大(da)(da)鼠氣(qi)管(guan)內一次(ci)注(zhu)入(ru)氫化(hua)鈦(tai)、碳化(hua)鈦(tai)、硼化(hua)鈦(tai)和(he)一氮化(hua)鈦(tai)后(hou)觀察(cha)到肺(fei)(fei)(fei)部輕度(du)纖(xian)維化(hua)。大(da)(da)鼠吸(xi)入(ru)氫化(hua)鈦(tai)16個(ge)(ge)月(yue)(yue)亦見輕度(du)纖(xian)維化(hua)。
代謝
人體一般飲(yin)食中(zhong)(zhong)每日約攝(she)入(ru)(ru)300μg鈦(tai),大(da)部分從糞排出,其中(zhong)(zhong)約3%吸(xi)收入(ru)(ru)血液(ye)。進(jin)入(ru)(ru)體內的鈦(tai)蓄積于脾、腎上腺(xian)、橫(heng)紋肌、肺、皮膚及肝臟等部位(wei)。吸(xi)收入(ru)(ru)體內的鈦(tai)主要由尿排出。正常人血漿中(zhong)(zhong)鈦(tai)濃(nong)(nong)度約3μg/dL,尿鈦(tai)濃(nong)(nong)度為(wei)10μg/L左右。
中毒機理
金屬鈦(tai)(tai)(tai)(tai),氧化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai),碳化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(titanium carbonide)等不(bu)溶(rong)性鈦(tai)(tai)(tai)(tai)毒性低,口服吸(xi)收量(liang)少,不(bu)顯(xian)示毒性反應(ying)。金屬鈦(tai)(tai)(tai)(tai)植入機體(ti)未見(jian)有病理反應(ying)。吸(xi)入鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的不(bu)溶(rong)性化(hua)合(he)物(wu),未見(jian)肺部有嚴(yan)重損(sun)害,其致纖維化(hua)作(zuo)用甚微。用含鈦(tai)(tai)(tai)(tai)飲水(shui)長(chang)期飼養動物(wu)未見(jian)對(dui)生長(chang)發(fa)育有影響,也未見(jian)腫瘤發(fa)生。
致癌性
大鼠肌肉(rou)(rou)注射(she)溶(rong)于三辛(xin)素的(de)鈦(tai)金屬粉(fen),引起(qi)纖(xian)維肉(rou)(rou)瘤(liu)(liu)和淋(lin)巴(ba)肉(rou)(rou)瘤(liu)(liu)增加。注射(she)有(you)機鈦(tai),注射(she)部位(wei)出現(xian)(xian)纖(xian)維肉(rou)(rou)瘤(liu)(liu),發生肝(gan)細胞瘤(liu)(liu)和脾的(de)惡性淋(lin)巴(ba)瘤(liu)(liu)。鈦(tai)塊沒有(you)致(zhi)癌性,給病(bing)人安裝鈦(tai)制人造關節兩(liang)周後(hou),未出現(xian)(xian)腫(zhong)瘤(liu)(liu)細胞。
燃爆危險
該品可燃,具刺激(ji)性。
為安全起見,儲(chu)(chu)存時以不少(shao)于25%的(de)水潤濕、鈍化。儲(chu)(chu)存于陰涼(liang)、通(tong)風的(de)庫房。遠(yuan)離(li)火種、熱源。庫溫不超過35℃,保持容器(qi)密封,嚴禁(jin)與(yu)空氣(qi)接觸。應(ying)(ying)與(yu)氧化劑、酸類、鹵(lu)素(su)等分開存放,切(qie)忌混儲(chu)(chu)。配備相(xiang)應(ying)(ying)品種和(he)數量的(de)消(xiao)防器(qi)材(cai)(cai)。儲(chu)(chu)區應(ying)(ying)備有合適的(de)材(cai)(cai)料收容泄漏物。