鈦(tai)(tai)(tai)(Titanium)是(shi)一(yi)種金(jin)屬化學(xue)元素,化學(xue)符號Ti,原(yuan)子序數22,在化學(xue)元素周期(qi)表(biao)中位(wei)于(yu)(yu)第4周期(qi)、第IVB族(zu)。由格雷戈爾于(yu)(yu)1791年發現。是(shi)一(yi)種銀(yin)白色的(de)過渡金(jin)屬,其(qi)特征為重量輕、強度高、具(ju)金(jin)屬光澤,耐濕氯(lv)氣(qi)腐蝕。但(dan)鈦(tai)(tai)(tai)不能應用于(yu)(yu)干(gan)氯(lv)氣(qi)中,即(ji)使(shi)是(shi)溫度0℃以下的(de)干(gan)氯(lv)氣(qi),也會發生(sheng)劇烈(lie)的(de)化學(xue)反應,生(sheng)成四氯(lv)化鈦(tai)(tai)(tai),再(zai)分(fen)解生(sheng)成二(er)氯(lv)化鈦(tai)(tai)(tai),甚(shen)至燃燒。只有(you)當氯(lv)氣(qi)中的(de)含水量高于(yu)(yu)0.5%的(de)時候,鈦(tai)(tai)(tai)在其(qi)中才能保持(chi)可靠的(de)穩定性(xing)(xing)。α型(xing)鈦(tai)(tai)(tai)為六方(fang)晶(jing)系、β型(xing)鈦(tai)(tai)(tai)為立(li)方(fang)晶(jing)系。轉變溫度為882.5℃。熔點(dian)(1660±10)℃,沸點(dian)3287℃,密(mi)度為4.506g/cm3。溶于(yu)(yu)稀酸,不溶于(yu)(yu)冷水和熱水。耐海水腐蝕性(xing)(xing)很(hen)強。已知的(de)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)同位(wei)素有(you)13種,包括鈦(tai)(tai)(tai)-41至鈦(tai)(tai)(tai)-53。其(qi)中鈦(tai)(tai)(tai)的(de)穩定同位(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,其(qi)余的(de)同位(wei)素均有(you)放射性(xing)(xing)。
鈦(tai)被認為是一種稀有(you)金屬,這是由于(yu)在自然界中(zhong)其(qi)存在分(fen)散并難以(yi)提取。但其(qi)相對(dui)豐富,在所有(you)元(yuan)素中(zhong)居第十位。鈦(tai)的(de)礦(kuang)(kuang)石(shi)(shi)主要(yao)有(you)鈦(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)及(ji)金紅石(shi)(shi),廣布于(yu)地(di)殼及(ji)巖石(shi)(shi)圈之中(zhong)。鈦(tai)亦同時(shi)存在于(yu)幾乎(hu)所有(you)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)、巖石(shi)(shi)、水體及(ji)土(tu)壤(rang)中(zhong)。從主要(yao)礦(kuang)(kuang)石(shi)(shi)中(zhong)萃取出鈦(tai)需要(yao)用到克羅爾法(fa)或亨特法(fa)。鈦(tai)最(zui)常見的(de)化(hua)合物(wu)(wu)是二氧化(hua)鈦(tai),可(ke)用于(yu)制造白色(se)顏料。其(qi)他化(hua)合物(wu)(wu)還(huan)包括四氯(lv)化(hua)鈦(tai)(TiCl4)(作催化(hua)劑(ji)和(he)用于(yu)制造煙幕作空中(zhong)掩護)及(ji)三氯(lv)化(hua)鈦(tai)(TiCl3)(用于(yu)催化(hua)聚丙烯(xi)的(de)生(sheng)(sheng)產)。
1、格(ge)(ge)雷戈爾(Reverend William Gregor,1762—1817):1791年,鈦以(yi)含鈦礦(kuang)(kuang)物的(de)(de)(de)(de)形式在英格(ge)(ge)蘭的(de)(de)(de)(de)康沃爾郡被(bei)發(fa)現(xian)(xian),發(fa)現(xian)(xian)者是英格(ge)(ge)蘭業余(yu)礦(kuang)(kuang)物學家格(ge)(ge)雷戈爾(Reverend William Gregor),當(dang)時正業為負責康沃爾郡的(de)(de)(de)(de)克里特(Creed)教區(qu)的(de)(de)(de)(de)牧師。他(ta)在鄰近的(de)(de)(de)(de)馬納坎(Manaccan)教區(qu)中小溪(xi)旁(pang)找到了(le)一(yi)些黑沙,后來他(ta)發(fa)現(xian)(xian)了(le)那些沙會(hui)被(bei)磁(ci)鐵吸引(yin),他(ta)意識(shi)到這(zhe)(zhe)種(zhong)礦(kuang)(kuang)物(鈦鐵礦(kuang)(kuang))包含著(zhu)一(yi)種(zhong)新的(de)(de)(de)(de)元素。經過分析,發(fa)現(xian)(xian)沙里面有兩(liang)種(zhong)金屬氧(yang)化物:氧(yang)化鐵(沙受(shou)磁(ci)鐵吸引(yin)的(de)(de)(de)(de)原因)及一(yi)種(zhong)他(ta)無(wu)法辨(bian)識(shi)的(de)(de)(de)(de)白色(se)金屬氧(yang)化物。意識(shi)到這(zhe)(zhe)種(zhong)未被(bei)辨(bian)識(shi)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化物含有一(yi)種(zhong)未被(bei)發(fa)現(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)金屬,格(ge)(ge)雷戈爾對(dui)康沃爾郡皇家地質學會(hui)及德國(guo)的(de)(de)(de)(de)《化學年刊》發(fa)表了(le)這(zhe)(zhe)次的(de)(de)(de)(de)發(fa)現(xian)(xian)。大約(yue)就在同時,米勒·馮·賴興斯泰因(Franz-Joseph Müller von Reichenstein)也制造出類似(si)的(de)(de)(de)(de)物質,但卻(que)無(wu)法辨(bian)識(shi)它(ta)。
2、克拉普羅特(te)(Martin Heinrich Klaproth,1743—1817):1795年(nian)德(de)國(guo)化(hua)學(xue)家克拉普羅特(te)在(zai)分析匈牙利(li)產的紅色金(jin)紅石(shi)時也(ye)發(fa)現了這(zhe)種氧化(hua)物。他(ta)主張采取(qu)為鈾(1789年(nian)由克拉普羅特(te)發(fa)現的)命(ming)名的方法(fa),引用希臘神(shen)話中(zhong)泰坦神(shen)族“Titanic”的名字給這(zhe)種新元素起(qi)名叫“Titanium”。中(zhong)文按(an)其譯(yi)音定(ding)名為鈦。當(dang)他(ta)聽聞到格雷戈(ge)爾(er)較早前(qian)的發(fa)現之(zhi)后,克拉普羅特(te)取(qu)得了一些馬(ma)納坎礦物的樣本,并證實它含鈦。
3、亨特(te)(te)(Matthew A.Hunter):格雷戈爾和(he)克拉普(pu)羅特(te)(te)當時所(suo)發現的鈦(tai)是粉末(mo)狀的二氧(yang)(yang)化鈦(tai),而不是金(jin)(jin)屬鈦(tai)。因(yin)為鈦(tai)的氧(yang)(yang)化物極(ji)其(qi)穩定,而且金(jin)(jin)屬鈦(tai)能與氧(yang)(yang)、氮、氫、碳等直接(jie)激烈(lie)地化合,所(suo)以單質(zhi)鈦(tai)很(hen)難制取。直到1910年才被美(mei)國化學家亨特(te)(te)第一次用鈉還原TiCl4制得(de)純(chun)度達99.9%的金(jin)(jin)屬鈦(tai)。
1940年(nian)盧森堡科(ke)學家W.J.Kroll用(yong)鎂還原TiCl4制得了(le)純鈦(tai)。從此,鎂還原法(fa)(又(you)稱(cheng)為(wei)克(ke)勞爾法(fa))和鈉還原法(fa)(又(you)稱(cheng)為(wei)亨特法(fa))成為(wei)生產海綿(mian)鈦(tai)的(de)工業方(fang)法(fa)。美國在1948年(nian)用(yong)鎂還原法(fa)制出2噸海綿(mian)鈦(tai),從此開始了(le)鈦(tai)的(de)工業化生產。
1947年,人們才(cai)開始(shi)在工(gong)廠里冶(ye)煉鈦(tai)。當年,產量(liang)只有2噸(dun)。1955年產量(liang)激增(zeng)到2萬(wan)噸(dun)。1972年,年產量(liang)達到了(le)20萬(wan)噸(dun)。鈦(tai)的(de)(de)屈服強度比(bi)鋼(gang)鐵要高,而它的(de)(de)重量(liang)幾乎只有同體(ti)積的(de)(de)鋼(gang)鐵的(de)(de)一半,鈦(tai)雖然稍(shao)稍(shao)比(bi)鋁(lv)重一點,它的(de)(de)屈服強度卻比(bi)鋁(lv)大(da)(da)2倍。鈦(tai)的(de)(de)比(bi)強度高于(yu)鋁(lv)和(he)鋼(gang),比(bi)模量(liang)與鋁(lv)、鋼(gang)十分接近。在宇宙火(huo)箭和(he)導彈中(zhong),就(jiu)大(da)(da)量(liang)用(yong)鈦(tai)代替鋼(gang)鐵。由于(yu)鈦(tai)非常結(jie)實,能承受很高的(de)(de)壓力,所以人們開始(shi)用(yong)鈦(tai)來制造潛(qian)(qian)艇(ting)——鈦(tai)潛(qian)(qian)艇(ting)。這(zhe)種潛(qian)(qian)艇(ting)可(ke)以在深達4500米的(de)(de)深海(hai)中(zhong)航行。
據統計,世界上每年用于宇(yu)宙航(hang)行(xing)的鈦(tai),已達一千噸(dun)以(yi)上。極細的鈦(tai)粉,還是火箭(jian)的好(hao)燃料,所以(yi)鈦(tai)被譽為宇(yu)宙金(jin)屬,空間金(jin)屬。
中(zhong)國鈦(tai)工(gong)(gong)業(ye)起步(bu)于20世紀50年代。1954年,北(bei)京(jing)有色金屬研(yan)究總院開始進行海(hai)(hai)綿(mian)鈦(tai)制備工(gong)(gong)藝研(yan)究,1956年中(zhong)國把鈦(tai)當作戰略金屬列(lie)入了12年發展規劃,1958年在撫順鋁廠實(shi)現了海(hai)(hai)綿(mian)鈦(tai)工(gong)(gong)業(ye)試驗,成立(li)了中(zhong)國第一(yi)個海(hai)(hai)綿(mian)鈦(tai)生產(chan)(chan)(chan)車間,同時在沈(shen)陽有色金屬加工(gong)(gong)廠成立(li)了中(zhong)國第一(yi)個鈦(tai)板帶加工(gong)(gong)材生產(chan)(chan)(chan)試驗車間。寶雞鈦(tai)材加工(gong)(gong)裝備、技術水平及生產(chan)(chan)(chan)能(neng)力均居全國第一(yi),生產(chan)(chan)(chan)能(neng)力占(zhan)全中(zhong)國的(de)60%左(zuo)右,市場份額(e)占(zhan)中(zhong)國國內鈦(tai)加工(gong)(gong)材市場85%,占(zhan)世界產(chan)(chan)(chan)量的(de)22%,承(cheng)擔著(zhu)中(zhong)國90%以上高端鈦(tai)材產(chan)(chan)(chan)品的(de)生產(chan)(chan)(chan)任務,號稱中(zhong)國鈦(tai)谷(gu)。
20世紀(ji)60-70年(nian)代,在中(zhong)國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)統一(yi)(yi)規劃下,先(xian)后建(jian)設了(le)(le)以遵義(yi)鈦(tai)廠(chang)為(wei)代表(biao)的(de)(de)10余家海綿(mian)鈦(tai)生(sheng)產(chan)(chan)單(dan)位;在1967年(nian)在洛陽銅加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)成立了(le)(le)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)第(di)一(yi)(yi)個(ge)鈦(tai)管棒(bang)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)材生(sheng)產(chan)(chan)試(shi)驗(yan)車(che)間(jian)和(he)(he)(he)第(di)二條鈦(tai)板帶材生(sheng)產(chan)(chan)試(shi)驗(yan)車(che)間(jian),并為(wei)主承擔(dan)了(le)(le)當時(shi)國(guo)(guo)(guo)內(nei)第(di)一(yi)(yi)艘核潛艇、第(di)一(yi)(yi)艘導彈驅逐艦及航空用鈦(tai)材的(de)(de)試(shi)制(zhi)開(kai)發(fa)任務,直到1972年(nian)寶雞(ji)有(you)色(se)(se)金(jin)(jin)屬(shu)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)建(jian)成投產(chan)(chan)后,洛陽銅加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)將工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)資料移(yi)交北(bei)京(jing)有(you)色(se)(se)研究(jiu)總院(yuan),按照冶(ye)金(jin)(jin)部的(de)(de)專業(ye)劃分,不再承擔(dan)鈦(tai)材料的(de)(de)開(kai)發(fa)試(shi)制(zhi)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo);以北(bei)京(jing)有(you)色(se)(se)研究(jiu)總院(yuan)、沈陽鋁鎂院(yuan)、撫順鋁廠(chang)、沈陽有(you)色(se)(se)金(jin)(jin)屬(shu)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)、東北(bei)輕(qing)合金(jin)(jin)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)、洛陽銅加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)等單(dan)位為(wei)主,援建(jian)了(le)(le)寶雞(ji)有(you)色(se)(se)金(jin)(jin)屬(shu)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)和(he)(he)(he)寶雞(ji)貴金(jin)(jin)屬(shu)所(suo),從此按照行業(ye)劃分,以寶雞(ji)有(you)色(se)(se)金(jin)(jin)屬(shu)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)和(he)(he)(he)寶雞(ji)貴金(jin)(jin)屬(shu)所(suo)為(wei)主,承擔(dan)了(le)(le)國(guo)(guo)(guo)內(nei)大部分鈦(tai)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)材料的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)開(kai)發(fa)試(shi)制(zhi)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)。同時(shi)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)也成為(wei)繼美國(guo)(guo)(guo)、前(qian)蘇(su)聯和(he)(he)(he)日本之后的(de)(de)第(di)四個(ge)具有(you)完整(zheng)鈦(tai)工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)體系(xi)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家。
1980年(nian)(nian)前后,中國(guo)海(hai)(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)產(chan)量達到(dao)2800噸,然而(er)由于當時大多(duo)數人對(dui)鈦(tai)(tai)金屬(shu)認(ren)識不足,鈦(tai)(tai)材(cai)的高(gao)價(jia)格(ge)也限制(zhi)了鈦(tai)(tai)的應用(yong),鈦(tai)(tai)加工(gong)材(cai)的產(chan)量僅200噸左(zuo)右,中國(guo)鈦(tai)(tai)工(gong)業陷入(ru)困境。在這種情況(kuang)下(xia),由當時國(guo)務院副總理方(fang)毅同(tong)志(zhi)倡導,朱镕基和袁寶華(hua)同(tong)志(zhi)支持,于1982年(nian)(nian)7月成立(li)了跨部委(wei)的全(quan)國(guo)鈦(tai)(tai)應用(yong)推(tui)廣領導小組,專門協(xie)調鈦(tai)(tai)工(gong)業的發展事宜(yi),促成了20世(shi)紀80年(nian)(nian)代至90年(nian)(nian)代初(chu)期(qi)中國(guo)海(hai)(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)和鈦(tai)(tai)加工(gong)材(cai)產(chan)銷兩旺、鈦(tai)(tai)工(gong)業快速平穩發展的良好(hao)局(ju)面。
2011年(nian)是中(zhong)國(guo)“十二五(wu)”規劃的(de)(de)第(di)一年(nian),在這(zhe)一年(nian)里,中(zhong)國(guo)海綿鈦(tai)和(he)鈦(tai)加(jia)工材的(de)(de)產量繼續慣性增(zeng)長(chang)。根據中(zhong)國(guo)有色金(jin)屬工業協(xie)會鈦(tai)鋯鉿分會統計,國(guo)內14家(jia)海綿鈦(tai)生產企業2011年(nian)總產量為64952t,同比增(zeng)加(jia)了12.4%。根據30家(jia)企業的(de)(de)統計,2011年(nian)中(zhong)國(guo)共生產鈦(tai)加(jia)工材50962t,同比增(zeng)長(chang)33.0%。
2014年(nian)9月,中(zhong)國(guo)(guo)第一(yi)爐“電(dian)子(zi)(zi)級(ji)低(di)氧超(chao)高純(chun)鈦(tai)”已在(zai)浙江省余姚市成功研發投產,一(yi)舉打(da)破了中(zhong)國(guo)(guo)國(guo)(guo)外的(de)(de)(de)(de)(de)壟斷。低(di)氧超(chao)高純(chun)鈦(tai)主(zhu)(zhu)要應用在(zai)半(ban)導體用濺射靶材(cai)、航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天(tian)(tian)、海洋石(shi)油(you)等核心工業領域,戰略(lve)意(yi)義重大。作為高端戰略(lve)性(xing)金屬(shu)(shu)材(cai)料,美日政府嚴格限制對中(zhong)國(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)出口。中(zhong)國(guo)(guo)在(zai)超(chao)高純(chun)鈦(tai)領域經常要看(kan)美日的(de)(de)(de)(de)(de)“臉色”。寧波(bo)創潤新材(cai)料有限公司"年(nian)產250噸(dun)電(dian)子(zi)(zi)級(ji)低(di)氧超(chao)高純(chun)鈦(tai)項目"的(de)(de)(de)(de)(de)投產,填補了中(zhong)國(guo)(guo)高端鈦(tai)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)技術空白,意(yi)味著中(zhong)國(guo)(guo)已具(ju)備(bei)低(di)氧超(chao)高純(chun)鈦(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)主(zhu)(zhu)生產能力,實現了這一(yi)戰略(lve)金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)獨(du)立(li)自(zi)給,徹底擺脫了對國(guo)(guo)外的(de)(de)(de)(de)(de)依賴(lai)。壟斷打(da)破后(hou),直(zhi)接受益的(de)(de)(de)(de)(de)就是航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天(tian)(tian)領域。
衡量一個(ge)國(guo)家(jia)鈦工(gong)業規模有兩個(ge)重要指(zhi)標:海綿鈦產(chan)量和鈦材產(chan)量,其中海綿鈦產(chan)量反映(ying)原料(liao)生產(chan)能力,鈦材產(chan)量反映(ying)的是深加工(gong)能力。鈦工(gong)業已形成中國(guo)、美國(guo)、獨聯體(ti)、日本和歐洲五大(da)生產(chan)和消費主(zhu)體(ti)。
綜(zong)上所(suo)述(shu),中國(guo)鈦工(gong)業大(da)致經歷了三(san)個發展(zhan)期(qi)(qi)(qi):即20世(shi)紀(ji)(ji)50年(nian)代(dai)的(de)開創期(qi)(qi)(qi),60-70年(nian)代(dai)的(de)建設期(qi)(qi)(qi)和80-90年(nian)代(dai)的(de)初步發展(zhan)期(qi)(qi)(qi)。在新世(shi)紀(ji)(ji),得益于國(guo)民經濟的(de)持續、快速發展(zhan),中國(guo)鈦工(gong)業也進入(ru)了一個快速成長期(qi)(qi)(qi)。
鈦的(de)原(yuan)(yuan)子(zi)序數(shu)為(wei)22,核外電(dian)子(zi)數(shu)共有(you)22個,其電(dian)子(zi)構型為(wei)1s22s22p?3s23p?3d24s2([Ar]3d24s2)。鈦單質有(you)兩種(zhong)同素(su)異構體(ti)(ti):α-Ti和β-Ti。α-Ti是六方(fang)晶系(xi),原(yuan)(yuan)子(zi)堆積方(fang)式為(wei)六方(fang)密堆積,原(yuan)(yuan)子(zi)空間(jian)利用(yong)(yong)率(lv)為(wei)74%。β-Ti為(wei)立方(fang)晶格,原(yuan)(yuan)子(zi)堆積方(fang)式為(wei)體(ti)(ti)心立方(fang)密堆積,原(yuan)(yuan)子(zi)空間(jian)利用(yong)(yong)率(lv)為(wei)68%。另外,當鈦晶體(ti)(ti)中出現少(shao)量的(de)缺(que)陷(xian)時會(hui)影(ying)響(xiang)晶體(ti)(ti)的(de)性(xing)質,如機械強度、導電(dian)性(xing)等。
鈦具有金屬光澤,有延(yan)展性。聲音在其中的傳(chuan)播速率為5090m/s。鈦的主要特點是密度小、機械強度大、容易加工。
新(xin)型鈦合金耐熱(re)性(xing)能好,可在600℃或更(geng)高的溫(wen)度(du)下長期使用。
鈦合金的(de)(de)(de)耐低(di)溫(wen)性(xing)能好(hao),鈦合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等(deng)為(wei)代表的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)鈦合金,其(qi)強度隨(sui)溫(wen)度的(de)(de)(de)降低(di)而提高,但塑(su)性(xing)變化(hua)卻不大。在-196-253℃低(di)溫(wen)下(xia)保持(chi)較好(hao)的(de)(de)(de)延性(xing)及韌性(xing),避免了金屬冷脆性(xing),是低(di)溫(wen)容器,貯箱等(deng)設備(bei)的(de)(de)(de)理想材料。
金屬鈦的抗阻(zu)尼(ni)性(xing)(xing)能(neng)(neng)強,受到機(ji)械振(zhen)動(dong)、電(dian)振(zhen)動(dong)后,與鋼、銅金屬相比,其自(zi)身振(zhen)動(dong)衰(shuai)減時間最長(chang)。利用鈦的這一性(xing)(xing)能(neng)(neng)可作(zuo)音叉(cha)、醫(yi)學上的超(chao)聲(sheng)粉碎機(ji)振(zhen)動(dong)元件和高級音響揚聲(sheng)器的振(zhen)動(dong)薄(bo)膜(mo)等(deng)。
鈦是(shi)鋼與合金(jin)中(zhong)重要的(de)合金(jin)元素,但比強(qiang)度(du)位于(yu)金(jin)屬之首。熔點(dian)1668℃,熔化(hua)潛(qian)(qian)熱3.7-5.0千卡/克(ke)原(yuan)子,沸(fei)點(dian)3260±20℃,汽化(hua)潛(qian)(qian)熱102.5-112.5千卡/克(ke)原(yuan)子,臨界(jie)溫(wen)度(du)4350℃,臨界(jie)壓力1130大(da)氣壓。鈦的(de)導(dao)熱性和導(dao)電性能較差,近(jin)似(si)或略低于(yu)不銹鋼,鈦具有超導(dao)性,純鈦的(de)超導(dao)臨界(jie)溫(wen)度(du)為0.38-0.4K。在25℃時,鈦的(de)熱容為0.126卡/克(ke)原(yuan)子·度(du),熱焓(han)1149卡/克(ke)原(yuan)子,熵(shang)為7.33卡/克(ke)原(yuan)子·度(du)。
鈦(tai)(tai)具有可(ke)(ke)塑性,高(gao)純鈦(tai)(tai)的延伸率(lv)可(ke)(ke)達50-60%,斷面(mian)收縮(suo)率(lv)可(ke)(ke)達70-80%,但收縮(suo)強(qiang)度(du)低(即收縮(suo)時(shi)產(chan)生(sheng)的力度(du))。鈦(tai)(tai)中(zhong)雜質(zhi)的存在,對其(qi)(qi)機械(xie)性能影響(xiang)極大,特(te)別是(shi)間隙雜質(zhi)(氧、氮、碳)可(ke)(ke)大大提高(gao)鈦(tai)(tai)的強(qiang)度(du),顯(xian)著降低其(qi)(qi)塑性。鈦(tai)(tai)作(zuo)為結構材料所具有的良好機械(xie)性能,就是(shi)通(tong)過嚴格(ge)控制(zhi)其(qi)(qi)中(zhong)適當的雜質(zhi)含量和添加(jia)合金(jin)元素(su)而達到的。
純(chun)鈦是(shi)(shi)無磁性金屬,在很大的磁場中(zhong)也難以(yi)(yi)被磁化,無毒且(qie)與人體組織及(ji)血液(ye)有好的相溶(rong)性,所以(yi)(yi)被醫療界(jie)采用。鈦合金是(shi)(shi)順磁性物質(zhi),導磁率(lv)為1.00004。
鈦(tai)的抗(kang)拉(la)強度與(yu)其(qi)屈服強度接近說明了(le)其(qi)屈強比(抗(kang)拉(la)強度/屈服強度)高,表示了(le)金屬鈦(tai)材料在(zai)成(cheng)形時塑性變形差。由于鈦(tai)的屈服極限(xian)與(yu)彈性模量的比值大,使鈦(tai)成(cheng)型(xing)時的回(hui)彈能(neng)力(li)大。
金(jin)屬鈦(tai)的(de)(de)(de)導熱(re)(re)系數雖然比(bi)碳鋼和銅低,但由(you)于鈦(tai)優異的(de)(de)(de)耐腐蝕性能(neng),所以(yi)壁厚可(ke)以(yi)大大減薄,而(er)且表(biao)面(mian)(mian)與蒸汽的(de)(de)(de)換熱(re)(re)方式為(wei)滴狀冷凝,減少(shao)(shao)了(le)熱(re)(re)阻(zu),鈦(tai)表(biao)面(mian)(mian)不結(jie)垢也可(ke)減少(shao)(shao)熱(re)(re)阻(zu),使鈦(tai)的(de)(de)(de)換熱(re)(re)性能(neng)顯著提高。
鈦的彈性模量在常溫時為106.4GPa,為鋼的57%。
下面是鈦的電離能數(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)化學性(xing)質非常活潑(po)的金屬,但熔點高(gao)達1668℃。鈦在較高(gao)的溫度下(xia)(xia),還可(ke)與(yu)許多(duo)元素和(he)化合物(wu)發生反應(ying)。按其與(yu)鈦發生不同反應(ying)可(ke)分為(wei)以下(xia)(xia)四類:
第一類:鹵素(su)和氧族(zu)元素(su)與鈦生成共價(jia)鍵與離子鍵化合物(wu);
第二類(lei):過渡元素(su)、氫、鈹(pi)、硼族、碳族和(he)氮族元素(su)與鈦生成金屬(shu)間(jian)化物和(he)有限固(gu)溶體;
第三(san)類:鋯、鉿、釩族、鉻族、鈧元素與鈦生(sheng)成無限固溶體;
第(di)四類(lei):惰性氣體、堿(jian)(jian)金屬、堿(jian)(jian)土金屬、稀土元素(除(chu)鈧外),錒(a)、釷(tu)等不與(yu)鈦發(fa)(fa)生(sheng)反(fan)應(ying)或基本(ben)上不發(fa)(fa)生(sheng)反(fan)應(ying)。與(yu)化合物HF和氟化物氟化氫氣體在加熱(re)時(shi)與(yu)鈦發(fa)(fa)生(sheng)反(fan)應(ying)生(sheng)成TiF4,反(fan)應(ying)式為
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡
鈦(tai)有良好的(de)抗腐蝕性能,不受大(da)氣(qi)和海水(shui)的(de)影響。在(zai)常溫下,不會被(bei)7%以(yi)下鹽酸(suan)(suan)、5%以(yi)下硫酸(suan)(suan)、硝酸(suan)(suan)、王(wang)水(shui)或稀堿溶(rong)液所腐蝕;只有氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)、濃(nong)(nong)鹽酸(suan)(suan)、濃(nong)(nong)硫酸(suan)(suan)等才可(ke)對(dui)它作用。不含水(shui)的(de)氟(fu)(fu)化氫(qing)(qing)液體(ti)只可(ke)在(zai)鈦(tai)表面上生成一(yi)層致密的(de)四氟(fu)(fu)化鈦(tai)膜,可(ke)防止HF浸入鈦(tai)的(de)內部。氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)是(shi)鈦(tai)的(de)最強溶(rong)劑。即使是(shi)濃(nong)(nong)度為1%的(de)氫(qing)(qing)氟(fu)(fu)酸(suan)(suan),也能與鈦(tai)發生激烈(lie)反(fan)應(ying):
2Ti+6HF=2TiF3+3H2
無水的(de)氟化(hua)物及(ji)其水溶液在(zai)低溫下(xia)不與(yu)(yu)鈦(tai)發(fa)生反(fan)應,僅在(zai)高溫下(xia)熔融的(de)氟化(hua)物與(yu)(yu)鈦(tai)發(fa)生顯(xian)著反(fan)應。HCl和(he)氯化(hua)物氯化(hua)氫氣體(ti)能腐蝕金屬鈦(tai),干(gan)燥的(de)氯化(hua)氫在(zai)>300℃時與(yu)(yu)鈦(tai)反(fan)應生成TiCl4:
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡
濃度<5%的鹽酸在室溫(wen)下(xia)(xia)不與鈦反(fan)應,20%的鹽酸在常溫(wen)下(xia)(xia)與鈦發生(sheng)反(fan)應生(sheng)成紫(zi)色的TiCl3:
2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2
當溫度(du)(du)(du)長高時,即使(shi)稀鹽(yan)酸也會(hui)腐蝕(shi)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)。各種無水的(de)氯化物(wu),如鎂、錳、鐵、鎳、銅、鋅(xin)、汞、錫、鈣、鈉、鋇和NH4+離子及其水溶(rong)液,都不與鈦(tai)(tai)(tai)(tai)發(fa)生(sheng)(sheng)反應,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)在這些氯化物(wu)中(zhong)具有很好(hao)的(de)穩定性。硫酸和硫化氫鈦(tai)(tai)(tai)(tai)與5%的(de)硫酸有明顯的(de)反應,在常溫下(xia),約40%的(de)硫酸對鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)腐蝕(shi)速(su)度(du)(du)(du)最快,當濃度(du)(du)(du)大于40%,達(da)到60%時腐蝕(shi)速(su)度(du)(du)(du)反而變慢,80%又達(da)到最快。加熱的(de)稀酸或50%的(de)濃硫酸可與鈦(tai)(tai)(tai)(tai)反應生(sheng)(sheng)成硫酸鈦(tai)(tai)(tai)(tai):
Ti+H2SO4=TiSO4+H2
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2
加熱(re)的濃(nong)硫酸(suan)可被鈦(tai)還原,生成(cheng)SO2:
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡
常溫下鈦(tai)與硫化(hua)氫(qing)(qing)反應,在其表面生成一層(ceng)保護(hu)膜,可阻(zu)止硫化(hua)氫(qing)(qing)與鈦(tai)的進一步反應。但在高溫下,硫化(hua)氫(qing)(qing)與鈦(tai)反應析出氫(qing)(qing):
Ti+H2S=TiS+H2+70千(qian)卡(ka)
粉(fen)(fen)末(mo)鈦(tai)(tai)在(zai)600℃開(kai)始與硫(liu)化(hua)氫反(fan)應生成鈦(tai)(tai)的(de)硫(liu)化(hua)物(wu),在(zai)900℃時(shi)(shi)反(fan)應產物(wu)主要為(wei)(wei)TiS,1200℃時(shi)(shi)為(wei)(wei)Ti2S3。硝酸(suan)(suan)和王水致(zhi)密(mi)的(de)表面(mian)光滑的(de)鈦(tai)(tai)對硝酸(suan)(suan)具有很好(hao)的(de)穩定性,這是由(you)于硝酸(suan)(suan)能快(kuai)速在(zai)鈦(tai)(tai)表面(mian)生成一層牢(lao)固的(de)氧化(hua)膜,但是表面(mian)粗糙,特別是海(hai)綿鈦(tai)(tai)或粉(fen)(fen)末(mo)鈦(tai)(tai),可與次、熱稀(xi)硝酸(suan)(suan)發生反(fan)應:
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO
高于70℃的(de)濃硝酸也可(ke)與鈦發生反應:
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O
常溫下,鈦不與王(wang)水(shui)反應。溫度高時,鈦可(ke)與王(wang)水(shui)反應生成TiCl2。
綜(zong)上(shang)所述,鈦(tai)的(de)(de)性(xing)質(zhi)與(yu)溫(wen)(wen)度(du)及(ji)其存(cun)在形態、純度(du)有著極其密(mi)切的(de)(de)關系。致密(mi)的(de)(de)金屬鈦(tai)在自然界中(zhong)是相(xiang)當穩定的(de)(de),但是,粉末鈦(tai)在空氣中(zhong)可(ke)引起(qi)自燃。鈦(tai)中(zhong)雜(za)質(zhi)的(de)(de)存(cun)在,顯著的(de)(de)影(ying)響鈦(tai)的(de)(de)物(wu)理、化(hua)(hua)學性(xing)能(neng)(neng)(neng)、機械性(xing)能(neng)(neng)(neng)和耐腐蝕性(xing)能(neng)(neng)(neng)。特別(bie)是一(yi)些間隙(xi)雜(za)質(zhi),它們可(ke)以(yi)使鈦(tai)晶(jing)格(ge)發(fa)生畸變,而影(ying)響鈦(tai)的(de)(de)各種(zhong)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)鈦(tai)的(de)(de)化(hua)(hua)學活性(xing)很小,能(neng)(neng)(neng)與(yu)氫(qing)氟(fu)酸(suan)等少(shao)數幾種(zhong)物(wu)質(zhi)發(fa)生反(fan)應(ying)(ying),但溫(wen)(wen)度(du)增加時鈦(tai)的(de)(de)活性(xing)迅(xun)速增加,特別(bie)是在高溫(wen)(wen)下(xia)鈦(tai)可(ke)與(yu)許(xu)多物(wu)質(zhi)發(fa)生劇烈反(fan)應(ying)(ying)。鈦(tai)的(de)(de)冶煉過程(cheng)一(yi)般都在800℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高溫(wen)(wen)下(xia)進行(xing),因此必須(xu)在真(zhen)空中(zhong)或在惰(duo)性(xing)氣氛保護下(xia)操作(zuo)。金屬鈦(tai)在高溫(wen)(wen)環境中(zhong)的(de)(de)還原能(neng)(neng)(neng)力強,能(neng)(neng)(neng)與(yu)氧(yang)、碳、氮(dan)以(yi)及(ji)其他許(xu)多元素(su)化(hua)(hua)合(he),還能(neng)(neng)(neng)從部分金屬氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(比如氧(yang)化(hua)(hua)鋁)中(zhong)奪取(qu)氧(yang)。常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)鈦(tai)與(yu)氧(yang)氣化(hua)(hua)合(he)生成(cheng)一(yi)層極薄致密(mi)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)膜,這層氧(yang)化(hua)(hua)膜常(chang)(chang)溫(wen)(wen)下(xia)不(bu)與(yu)硝酸(suan),稀硫酸(suan),稀鹽酸(suan)反(fan)應(ying)(ying),以(yi)及(ji)酸(suan)中(zhong)之(zhi)王——王水(shui)。它與(yu)氫(qing)氟(fu)酸(suan)、濃鹽酸(suan)、濃硫酸(suan)反(fan)應(ying)(ying)。
在(zai)電(dian)化學中,鈦是單向閥型金(jin)屬,電(dian)位很負,通常(chang)無法(fa)用鈦作為陽(yang)極進行分解。
人們利用(yong)鈦(tai)(tai)在(zai)(zai)高溫下化合能力強的特(te)點,在(zai)(zai)煉(lian)鋼(gang)(gang)的時(shi)候(hou),氮(dan)很容易(yi)溶解在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)水里,當鋼(gang)(gang)錠冷(leng)卻的時(shi)候(hou),鋼(gang)(gang)錠中就(jiu)形成(cheng)氣泡,影響鋼(gang)(gang)的質(zhi)量。所以煉(lian)鋼(gang)(gang)工人往鋼(gang)(gang)水里加進金屬鈦(tai)(tai),使(shi)它與氮(dan)化合,變成(cheng)爐渣——氮(dan)化鈦(tai)(tai),浮在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)水表面,這樣鋼(gang)(gang)錠就(jiu)比較純凈了。
當超音速(su)飛機飛行時,它的(de)機翼的(de)溫(wen)(wen)度可以達到500℃。如用比較(jiao)耐(nai)熱的(de)鋁(lv)合金(jin)制造(zao)機翼,一(yi)到二三百度也會吃不消,必須有(you)(you)一(yi)種又(you)(you)輕、又(you)(you)韌、又(you)(you)耐(nai)高溫(wen)(wen)的(de)材(cai)料來代(dai)替鋁(lv)合金(jin)而鈦恰好(hao)能夠滿(man)足(zu)這些(xie)要求。鈦還能經(jing)得住(zhu)零下一(yi)百多(duo)度的(de)考驗,在這種低溫(wen)(wen)下,鈦仍(reng)舊有(you)(you)很好(hao)的(de)韌性而不發脆。
鈦吸氣主要(yao)指高溫(wen)下(xia)與碳、氫、氮、氧發生反(fan)應(ying)。利(li)用鈦和鋯對空(kong)氣的強大吸收力,可以除去空(kong)氣,造(zao)成真空(kong)。比方,利(li)用鈦制(zhi)成的真空(kong)泵,可以把空(kong)氣抽到只(zhi)剩(sheng)下(xia)十(shi)萬億分之一(yi)。
鈦(tai)的(de)最大缺點是難以(yi)提煉(lian)。主要是因為鈦(tai)在高(gao)溫(wen)下(xia)化(hua)(hua)(hua)合能力強,可(ke)以(yi)與氧、碳、氮以(yi)及其(qi)他(ta)許多元(yuan)素化(hua)(hua)(hua)合。因此(ci),不論在冶(ye)煉(lian)或者鑄造的(de)時候,人(ren)們都小心地防止(zhi)這些元(yuan)素“侵襲”鈦(tai)。在冶(ye)煉(lian)鈦(tai)的(de)時候,空(kong)氣與水當然(ran)是嚴格禁止(zhi)接近(jin)的(de),甚至(zhi)連冶(ye)金(jin)上常用(yong)的(de)氧化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)坩(gan)堝也禁止(zhi)使用(yong),因為鈦(tai)會從氧化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)里(li)奪(duo)取氧。人(ren)們利用(yong)鎂與四氯化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)在惰性氣體(ti)——氦(hai)氣或氬氣中相作用(yong),來提煉(lian)鈦(tai)。
鈦的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)物為(wei)二氧化(hua)(hua)鈦,是(shi)鈦的(de)(de)(de)最(zui)高價氧化(hua)(hua)物。天然TiO2是(shi)金紅石,純凈的(de)(de)(de)TiO2是(shi)雪白(bai)的(de)(de)(de)粉末,是(shi)最(zui)好(hao)的(de)(de)(de)白(bai)色(se)(se)(se)顏料(liao)(liao),俗稱(cheng)鈦白(bai),冷時(shi)為(wei)白(bai)色(se)(se)(se),熱時(shi)呈淺黃色(se)(se)(se)。以前,人們開采(cai)鈦礦,主(zhu)要目的(de)(de)(de)便是(shi)為(wei)了獲(huo)得二氧化(hua)(hua)鈦。鈦白(bai)的(de)(de)(de)粘附力(li)強,不易起化(hua)(hua)學(xue)變(bian)化(hua)(hua),永遠是(shi)雪白(bai)的(de)(de)(de),是(shi)良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)白(bai)色(se)(se)(se)涂料(liao)(liao),它折射率高,著色(se)(se)(se)力(li)強,遮蓋力(li)大(da),化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)能穩(wen)定。其他白(bai)色(se)(se)(se)涂料(liao)(liao),如(ru)鋅白(bai)ZnO和鉛白(bai)2PbCO3·Pb(OH)2等,不具有鈦白(bai)的(de)(de)(de)這些優(you)良(liang)性(xing)(xing)能。特別可貴的(de)(de)(de)是(shi)鈦白(bai)無毒。它的(de)(de)(de)熔點(dian)很高,被用來制(zhi)造(zao)耐火玻璃,釉料(liao)(liao),琺瑯、陶土、耐高溫的(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)器皿等。
二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)是世界上(shang)(shang)最白(bai)的(de)(de)東西,1克二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)可以把450多(duo)平方厘米的(de)(de)面積(ji)涂得雪(xue)白(bai)。它比常用的(de)(de)白(bai)顏料(liao)——鋅(xin)鋇白(bai)還(huan)要白(bai)5倍,因此(ci)是調(diao)制白(bai)油(you)漆的(de)(de)最好顏料(liao)。世界上(shang)(shang)用作顏料(liao)的(de)(de)二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai),一年多(duo)到幾十(shi)萬噸。二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)可以加在紙(zhi)里,使紙(zhi)變白(bai)并(bing)且(qie)不透明,效果(guo)比其他物質大10倍,因此(ci),鈔票紙(zhi)和(he)(he)美術品(pin)用紙(zhi)就(jiu)要加二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)。此(ci)外,為了使塑料(liao)的(de)(de)顏色(se)變淺,使人造絲光澤(ze)柔(rou)和(he)(he),有時也要添(tian)加二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)。在橡膠工業上(shang)(shang),二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)還(huan)被用作為白(bai)色(se)橡膠的(de)(de)填(tian)料(liao)。
鈦(tai)的氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)物是氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)。氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)很脆(cui),因(yin)而可(ke)(ke)用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造粉(fen)末鈦(tai),它還用(yong)(yong)于(yu)焊(han)(han)接(jie),二氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)受熱分解,析出新生態氫(qing)(qing)(qing)和金屬鈦(tai),后者可(ke)(ke)促進焊(han)(han)接(jie),并使(shi)焊(han)(han)縫(feng)強度(du)增加。可(ke)(ke)用(yong)(yong)作聚合(he)反應之(zhi)催化(hua)(hua)(hua)劑。
四(si)(si)氯化鈦非常有趣,它在(zai)(zai)通常狀況下為無色液體(熔點-25℃,沸點136.4℃),有刺(ci)鼻(bi)氣(qi)味(wei),在(zai)(zai)濕空氣(qi)中便(bian)會大冒白煙——它水(shui)(shui)解了(le),變(bian)成白色的(de)(de)(de)二氧化鈦的(de)(de)(de)水(shui)(shui)凝膠。在(zai)(zai)水(shui)(shui)中則(ze)強烈水(shui)(shui)解為偏鈦酸H2TiO3。在(zai)(zai)軍事(shi)上(shang),人們便(bian)利用(yong)四(si)(si)氯化鈦的(de)(de)(de)這(zhe)股怪脾氣(qi),作為人造煙霧劑。特別是(shi)在(zai)(zai)海洋上(shang),水(shui)(shui)氣(qi)多(duo),一放四(si)(si)氯化鈦,濃煙就象一道白色的(de)(de)(de)長城,擋住了(le)敵(di)人的(de)(de)(de)視(shi)線(xian)。在(zai)(zai)農業(ye)上(shang),人們利用(yong)四(si)(si)氟化鈦來防霜。
TiCl3是紫(zi)色晶體,其水溶液(ye)可用做(zuo)還(huan)原劑。Ti3+比Sn2+有更強的還(huan)原性。
鈦酸(suan)(suan)鋇(bei)(bei)晶體有(you)(you)這樣的(de)(de)(de)特性(xing):當它(ta)(ta)受壓力(li)而(er)改變形(xing)狀的(de)(de)(de)時(shi)候,會(hui)產生(sheng)電(dian)流(liu),一通電(dian)又會(hui)改變形(xing)狀。于是(shi),人(ren)們把鈦酸(suan)(suan)鋇(bei)(bei)放在(zai)超聲波中(zhong),它(ta)(ta)受壓便產生(sheng)電(dian)流(liu),由它(ta)(ta)所(suo)產生(sheng)的(de)(de)(de)電(dian)流(liu)的(de)(de)(de)大小可(ke)以(yi)測(ce)知超聲波的(de)(de)(de)強(qiang)弱(ruo)。相反,用(yong)高頻電(dian)流(liu)通過(guo)(guo)它(ta)(ta),則可(ke)以(yi)產生(sheng)超聲波。幾乎所(suo)有(you)(you)的(de)(de)(de)超聲波儀器中(zhong),都(dou)要用(yong)到(dao)鈦酸(suan)(suan)鋇(bei)(bei)。除此之外,鈦酸(suan)(suan)鋇(bei)(bei)還(huan)有(you)(you)許(xu)多用(yong)途。例如(ru):鐵路工人(ren)把它(ta)(ta)放在(zai)鐵軌(gui)下面,來測(ce)量(liang)火車通過(guo)(guo)時(shi)候的(de)(de)(de)壓力(li);醫生(sheng)用(yong)它(ta)(ta)制成脈(mo)搏記錄器。用(yong)鈦酸(suan)(suan)鋇(bei)(bei)做的(de)(de)(de)水底探測(ce)器,是(shi)銳利的(de)(de)(de)水下眼睛,它(ta)(ta)不只能(neng)夠看(kan)到(dao)魚群,而(er)且(qie)還(huan)可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)水底下的(de)(de)(de)暗礁、冰山和敵(di)人(ren)的(de)(de)(de)潛水艇等。
制取(qu)金(jin)屬鈦(tai)(tai)的原料主要(yao)為金(jin)紅(hong)石(shi),其中(zhong)含(han)TiO2大于96%。缺(que)少(shao)金(jin)紅(hong)石(shi)礦的國家,例如(ru)蘇聯,則采用鈦(tai)(tai)鐵礦制成(cheng)(cheng)的"高(gao)鈦(tai)(tai)渣",其中(zhong)含(han)TiO290%左右。因(yin)天(tian)然金(jin)紅(hong)石(shi)漲價(jia)和(he)儲量日(ri)減,各國都趨向于用鈦(tai)(tai)鐵礦制成(cheng)(cheng)富鈦(tai)(tai)料,即(ji)高(gao)鈦(tai)(tai)渣和(he)人造金(jin)紅(hong)石(shi)。鈦(tai)(tai)在1791年被發現,而第(di)一次制得純凈的鈦(tai)(tai)卻是在1910年,中(zhong)間經(jing)歷了(le)一百(bai)余年。原因(yin)在于:鈦(tai)(tai)在高(gao)溫下性質(zhi)十(shi)分(fen)活潑,很易(yi)和(he)氧、氮(dan)、碳等元(yuan)素化合,要(yao)提煉出純鈦(tai)(tai)需要(yao)十(shi)分(fen)苛刻(ke)的條件。
冶煉(lian)鈦(tai)(tai)(tai)時,要經過(guo)復雜的步(bu)驟。把(ba)(ba)鈦(tai)(tai)(tai)鐵礦變成(cheng)(cheng)四氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai),再放到密封(feng)的不(bu)銹鋼罐中(zhong),充以(yi)氬氣(qi),使它們與金(jin)屬鎂反應,就(jiu)得到“海綿鈦(tai)(tai)(tai)”。這(zhe)種多孔(kong)的“海綿鈦(tai)(tai)(tai)”是(shi)不(bu)能直接(jie)使用的,還必須(xu)把(ba)(ba)它們在電(dian)(dian)爐中(zhong)融(rong)化(hua)成(cheng)(cheng)液(ye)體,才能鑄成(cheng)(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)錠。但制造(zao)這(zhe)種電(dian)(dian)爐又談何容易(yi)!除了電(dian)(dian)爐的空氣(qi)必須(xu)抽干凈外,更(geng)傷腦(nao)筋(jin)的是(shi),簡直找不(bu)到盛(sheng)裝液(ye)態(tai)鈦(tai)(tai)(tai)的坩堝,因為一(yi)般耐火材料都含有氧化(hua)物,而其中(zhong)的氧就(jiu)會被液(ye)態(tai)鈦(tai)(tai)(tai)奪走。后(hou)來(lai),人(ren)們終于發明了一(yi)種“水冷(leng)銅坩堝”的電(dian)(dian)爐。這(zhe)種電(dian)(dian)爐只有中(zhong)央一(yi)部(bu)分區域(yu)很熱,其余部(bu)分都是(shi)冷(leng)的,鈦(tai)(tai)(tai)在電(dian)(dian)爐中(zhong)熔化(hua)后(hou),流到用水冷(leng)卻的銅坩堝壁上,馬上凝成(cheng)(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)錠。用這(zhe)種方(fang)法已經能夠生產幾噸重的鈦(tai)(tai)(tai)塊,但它的成(cheng)(cheng)本就(jiu)可想而知了。
工業上常用(yong)硫酸分(fen)解鈦鐵礦的(de)(de)方法(fa)制(zhi)取二氧(yang)化鈦,再由二氧(yang)化鈦制(zhi)取金屬(shu)鈦。濃硫酸處理磨碎的(de)(de)鈦鐵礦(精礦),發生下面的(de)(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(chu)去雜質Fe2(SO4)3,加(jia)入(ru)鐵屑,Fe3+還原為(wei)Fe2+,然后將溶液冷卻至(zhi)273K以(yi)下,使得FeSO4·7H2O(綠礬)作為(wei)副產(chan)品結(jie)晶析(xi)出。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉淀,反應是:
Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4
鍛燒偏(pian)鈦(tai)酸(suan)即制得二氧化(hua)鈦(tai):
H2TiO3= TiO2+H2O
工業(ye)上制金屬鈦(tai)采用金屬熱還(huan)原法還(huan)原四氯(lv)化鈦(tai)。將TiO2(或(huo)天然的金紅石(shi))和炭(tan)粉混(hun)合加熱至1000~1100K,進行氯(lv)化處理,并(bing)使(shi)生(sheng)成(cheng)的TiCl4,蒸氣冷凝。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
在(zai)1070K用熔融的鎂在(zai)氬氣中還原TiCl4可得多孔的海綿鈦:
TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti
這(zhe)種海(hai)綿鈦(tai)經(jing)過(guo)粉(fen)碎、放入真空電弧爐里熔煉,最后制成各種鈦(tai)材。
也可以通過反應:Ti+2CI2=TiCI4
得到的TiCI4經過高溫(wen)(1250℃左(zuo)右(you))情況下分解:
TiCI4=Ti+2CI2
由此得到純鈦棒。
金屬鎂還原四氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)。按摩爾比將四氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)在惰性(xing)氣體中(zhong)用(yong)金屬鎂還原,反應(ying)溫度控制(zhi)在900℃左右,可制(zhi)得海綿狀鈦(tai)(tai)。副產品氯化(hua)(hua)鎂可通過在1.33×10-2~1.33×10-4Pa真空、加熱(re)1000℃的條(tiao)件下從鈦(tai)(tai)中(zhong)分離出來(lai)。
鈦(tai)耐腐蝕(shi),所以(yi)在化(hua)學(xue)工(gong)業(ye)上常常要用(yong)到它(ta)。過去,化(hua)學(xue)反應器中(zhong)裝(zhuang)熱硝(xiao)酸的部(bu)(bu)件(jian)都用(yong)不銹鋼(gang)。不銹鋼(gang)也(ye)怕那強烈(lie)的腐蝕(shi)劑——熱硝(xiao)酸,每隔半(ban)年,這種(zhong)部(bu)(bu)件(jian)就要統(tong)統(tong)換掉。用(yong)鈦(tai)來制(zhi)造(zao)這些(xie)部(bu)(bu)件(jian),雖(sui)然成本比(bi)不銹鋼(gang)部(bu)(bu)件(jian)貴一些(xie),但是它(ta)可以(yi)連續(xu)不斷地(di)使(shi)用(yong)五年,計算(suan)起來反而合算(suan)得(de)多。
鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)和(he)(he)(he)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)大量(liang)用(yong)于航空工(gong)(gong)業,有(you)(you)"空間金(jin)(jin)屬(shu)"之稱;另外,在(zai)(zai)造(zao)(zao)船工(gong)(gong)業、化(hua)(hua)學工(gong)(gong)業、制造(zao)(zao)機(ji)(ji)械部件、電訊器(qi)(qi)材、硬(ying)(ying)質(zhi)(zhi)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)等(deng)方面(mian)有(you)(you)著日益(yi)廣(guang)泛的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)。純鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)是銀白色(se)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu),它(ta)具有(you)(you)許多優(you)良(liang)性(xing)(xing)能。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)密(mi)度(du)(du)比(bi)鋼(gang)小43%,比(bi)久(jiu)負盛名(ming)的(de)(de)(de)輕金(jin)(jin)屬(shu)鎂(mei)稍大一些。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)大,純鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)(du)最高可(ke)(ke)達180kg/mm2,與鋼(gang)相差不多,比(bi)鋁大兩(liang)倍(bei),比(bi)鎂(mei)大五倍(bei)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)耐(nai)高溫(wen),熔點1942K,比(bi)黃金(jin)(jin)高近(jin)1000K,比(bi)鋼(gang)高近(jin)500K。有(you)(you)些鋼(gang)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)高于鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin),但鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)比(bi)強(qiang)度(du)(du)(抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)(du)和(he)(he)(he)密(mi)度(du)(du)之比(bi))卻超(chao)過(guo)優(you)質(zhi)(zhi)鋼(gang)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)有(you)(you)好(hao)(hao)的(de)(de)(de)耐(nai)熱強(qiang)度(du)(du)、低(di)溫(wen)韌(ren)性(xing)(xing)和(he)(he)(he)斷裂韌(ren)性(xing)(xing),故多用(yong)作飛(fei)機(ji)(ji)發(fa)動機(ji)(ji)零件和(he)(he)(he)火箭、導彈結構件。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)還可(ke)(ke)作燃(ran)料和(he)(he)(he)氧化(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)儲(chu)箱以(yi)及高壓(ya)容器(qi)(qi)。已有(you)(you)用(yong)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)制造(zao)(zao)自動步槍(qiang),迫擊炮座(zuo)(zuo)板及無后(hou)座(zuo)(zuo)力(li)炮的(de)(de)(de)發(fa)射(she)管(guan)(guan)。在(zai)(zai)石油工(gong)(gong)業上(shang)主要(yao)作各(ge)種容器(qi)(qi)、反應(ying)器(qi)(qi)、熱交(jiao)換器(qi)(qi)、蒸餾塔、管(guan)(guan)道(dao)、泵和(he)(he)(he)閥等(deng)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)可(ke)(ke)用(yong)作電極和(he)(he)(he)發(fa)電站的(de)(de)(de)冷凝(ning)器(qi)(qi)以(yi)及環境污染控制裝置。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)鎳(nie)形狀記憶合(he)(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)(zai)儀器(qi)(qi)儀表上(shang)已廣(guang)泛應(ying)用(yong)。在(zai)(zai)醫療(liao)中,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)可(ke)(ke)作人造(zao)(zao)骨頭(tou)和(he)(he)(he)各(ge)種器(qi)(qi)具。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)還是煉鋼(gang)的(de)(de)(de)脫(tuo)氧劑和(he)(he)(he)不銹鋼(gang)以(yi)及合(he)(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)的(de)(de)(de)組元。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)白粉是顏料和(he)(he)(he)油漆的(de)(de)(de)良(liang)好(hao)(hao)原料。碳化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai),氫化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)是新型硬(ying)(ying)質(zhi)(zhi)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)材料。氮化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)顏色(se)近(jin)于黃金(jin)(jin),在(zai)(zai)裝飾(shi)方面(mian)應(ying)用(yong)廣(guang)泛。
鈦(tai)屬(shu)(shu)(shu)于化(hua)學性質比較活潑(po)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)。加熱時能(neng)與O2、N2、H2、S和鹵素等(deng)非金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)作(zuo)用(yong)(yong)。但在常溫(wen)下,鈦(tai)表(biao)面(mian)易生成一(yi)層極(ji)薄(bo)的(de)致(zhi)密的(de)氧化(hua)物保護膜(mo),可(ke)以抵抗(kang)強酸甚至(zhi)王水的(de)作(zuo)用(yong)(yong),表(biao)現出強的(de)抗(kang)腐蝕性。因(yin)此,一(yi)般金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)在酸、堿、鹽的(de)溶液中變得千瘡百孔(kong)而鈦(tai)卻安然(ran)無(wu)恙。
液態鈦幾乎能(neng)溶(rong)解所有的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu),因此(ci)可(ke)以(yi)和(he)多(duo)種金(jin)屬(shu)形成(cheng)合金(jin)。鈦加入鋼(gang)中制(zhi)得(de)的(de)(de)(de)鈦鋼(gang)堅韌(ren)而富有彈(dan)性。鈦能(neng)與鐵(tie)、鋁、釩或(huo)鉬(mu)等其(qi)他元素熔成(cheng)合金(jin),造(zao)(zao)(zao)出高(gao)(gao)強度的(de)(de)(de)輕合金(jin),在(zai)各方面有著廣泛的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong),包括航天(tian)(噴氣發(fa)動(dong)(dong)機(ji)、導彈(dan)及(ji)(ji)航天(tian)器(qi))、軍事(shi)(shi)、工業程序(化工與石油制(zhi)品、海(hai)水淡化及(ji)(ji)造(zao)(zao)(zao)紙)、汽車、農產食品、醫學(義肢、骨科移植及(ji)(ji)牙科器(qi)械與填充物(wu))、廚(chu)房用(yong)(yong)(yong)具、運(yun)動(dong)(dong)用(yong)(yong)(yong)品、珠寶及(ji)(ji)手(shou)機(ji)等等。鈦合金(jin)強度高(gao)(gao),大量用(yong)(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)軍用(yong)(yong)(yong)超音速飛機(ji)的(de)(de)(de)結(jie)構材(cai)料、噴氣發(fa)動(dong)(dong)機(ji)的(de)(de)(de)壓縮部件(jian)(jian)、飛機(ji)機(ji)架的(de)(de)(de)構件(jian)(jian)、機(ji)殼、隔火墻、鉚釘(ding);空運(yun)裝備的(de)(de)(de)結(jie)構部件(jian)(jian);軍事(shi)(shi)設施和(he)軍用(yong)(yong)(yong)艦艇的(de)(de)(de)裝甲板以(yi)及(ji)(ji)螺旋槳的(de)(de)(de)葉片等。在(zai)民用(yong)(yong)(yong)工業中,鈦及(ji)(ji)其(qi)合金(jin)可(ke)用(yong)(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)各種泵、閥門、過(guo)濾(lv)、蒸發(fa)設備的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)絲網(wang)和(he)各種機(ji)器(qi)零件(jian)(jian)。粉末狀鈦可(ke)在(zai)電子管制(zhi)造(zao)(zao)(zao)工藝(yi)中用(yong)(yong)(yong)作(zuo)除(chu)氧(yang)劑。主要用(yong)(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)(zao)(zao)航天(tian)飛機(ji)、火箭導彈(dan)、潛艇、化工設備、醫療器(qi)械、人工關(guan)節等,還用(yong)(yong)(yong)于(yu)制(zhi)取鈦白粉。可(ke)用(yong)(yong)(yong)來制(zhi)作(zuo)反應釜,冷凝器(qi),發(fa)酵罐和(he)冷卻器(qi)。
鈦(tai)合金(jin)制成(cheng)(cheng)飛機比其它金(jin)屬(shu)制成(cheng)(cheng)同樣重的(de)飛機多載旅(lv)客100多人(ren)。制成(cheng)(cheng)的(de)潛(qian)艇,既(ji)能抗(kang)(kang)海(hai)水腐(fu)蝕,又能抗(kang)(kang)深(shen)層(ceng)壓力,其下潛(qian)深(shen)度比不(bu)銹(xiu)鋼潛(qian)艇增加80%。同時,鈦(tai)無磁性,不(bu)會被水雷(lei)發(fa)現,具有很好的(de)反(fan)監護作用。
因(yin)為鈦具有“親(qin)生(sheng)物(wu)”性,在人體內,能(neng)抵抗分泌物(wu)的(de)(de)腐蝕且無毒,對(dui)任何殺菌(jun)方(fang)法(fa)都(dou)適應(ying)。因(yin)此被(bei)廣(guang)泛用于制醫(yi)療器械,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、骨骼固定夾。當新(xin)的(de)(de)肌肉纖(xian)維環包在這(zhe)些“鈦骨”上時,這(zhe)些鈦骨就開始維系(xi)著人體的(de)(de)正常活動。
鈦(tai)在人體中(zhong)分布(bu)廣泛(fan),正(zheng)常(chang)人體中(zhong)的含量為每70kg體重不超(chao)過(guo)15mg,其作用尚不清楚(chu)。但鈦(tai)能刺激吞噬(shi)細胞(bao),使免疫力增強這一(yi)作用已被(bei)證實。
重要的鈦(tai)化(hua)合物有:二氧化(hua)鈦(tai)(TiO2)、四氯(lv)化(hua)鈦(tai)(TiCl4)、偏(pian)鈦(tai)酸鋇(BaTiO3)。
純凈(jing)的二氧化鈦是(shi)白(bai)色粉末,是(shi)優良的白(bai)色顏(yan)料,商品名稱“鈦白(bai)”。它(ta)兼有(you)鉛(qian)白(bai)(PbCO3)的遮蓋(gai)性(xing)能(neng)(neng)和鋅白(bai)(ZnO)的持久性(xing)能(neng)(neng)。因此(ci),人們常把鈦白(bai)加在(zai)油漆(qi)中,制(zhi)成高(gao)級白(bai)色油漆(qi)。
在(zai)造紙(zhi)工業中作為填充(chong)劑加在(zai)紙(zhi)槳中。
紡(fang)織工業(ye)中(zhong)作(zuo)為人造纖維的(de)消(xiao)光(guang)劑;在(zai)玻璃、陶瓷、搪瓷工業(ye)上作(zuo)為添(tian)加劑,改善(shan)其(qi)性能(neng);在(zai)許多化學反應中(zhong)用(yong)作(zuo)催化劑。在(zai)化學工業(ye)日(ri)益發展的(de)今天(tian),二氧化鈦及鈦系化合物(wu)作(zuo)為精細(xi)化工產品(pin),有(you)著很(hen)高(gao)的(de)附加價(jia)值(zhi),前景十分誘人。
四(si)氯化鈦是(shi)一種無色液體;熔點250K、沸點409K,有刺激(ji)性氣味(wei)。它在水中或潮濕的空(kong)氣中都(dou)極易水解(jie),冒出大量(liang)的白(bai)煙。
TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl
因此TiCl4在(zai)軍事(shi)上作為人(ren)造煙霧(wu)劑,猶其是用在(zai)海(hai)洋戰爭(zheng)中。在(zai)農(nong)業上,人(ren)們用TiCl4形成的(de)濃霧(wu)地(di)面,減少夜(ye)間(jian)地(di)面熱量的(de)散失,保護蔬菜和農(nong)作物不(bu)受嚴寒、霜(shuang)凍的(de)危害。
將(jiang)TiO2和BaCO3一起熔融制得偏(pian)鈦酸鋇:
TiO2+BaCO3=BaTiO3十(shi)CO2
人工制得的(de)(de)(de)BaTiO3具(ju)有(you)高的(de)(de)(de)介(jie)電(dian)(dian)(dian)(dian)常數,由它(ta)制成(cheng)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)有(you)較大的(de)(de)(de)容量(liang),更(geng)重要的(de)(de)(de)是BaTiO3具(ju)有(you)顯著(zhu)的(de)(de)(de)“壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)性能”,其晶(jing)體受壓(ya)(ya)會(hui)產生電(dian)(dian)(dian)(dian)流,一通電(dian)(dian)(dian)(dian),又會(hui)改變(bian)形狀。人們把(ba)它(ta)置于超聲(sheng)波(bo)(bo)中(zhong),它(ta)受壓(ya)(ya)便產生電(dian)(dian)(dian)(dian)流,通過(guo)測量(liang)電(dian)(dian)(dian)(dian)流強弱可測出超聲(sheng)波(bo)(bo)強弱。幾乎(hu)所有(you)的(de)(de)(de)超聲(sheng)波(bo)(bo)儀器(qi)中(zhong)都(dou)要用到它(ta)。隨著(zhu)鈦酸鹽的(de)(de)(de)開發利用,它(ta)愈(yu)來(lai)愈(yu)廣(guang)泛(fan)地(di)用來(lai)制造非線(xian)性元件(jian)、介(jie)質(zhi)放大器(qi)、電(dian)(dian)(dian)(dian)子計(ji)算(suan)機(ji)記憶元件(jian)、微(wei)型電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)、電(dian)(dian)(dian)(dian)鍍(du)材料(liao)、航空(kong)材料(liao)、強磁、半導體材料(liao)、光學儀器(qi)、試(shi)劑等。
鈦(tai)(tai)、鈦(tai)(tai)合(he)(he)金及鈦(tai)(tai)化合(he)(he)物的(de)(de)優良性(xing)能促使人類迫切(qie)需要它們(men)。然而,生產成本之高(gao),使應(ying)用(yong)受到(dao)限制。相信在不久的(de)(de)將(jiang)來,隨著鈦(tai)(tai)的(de)(de)冶煉技術不斷改進和(he)提高(gao),鈦(tai)(tai)、鈦(tai)(tai)合(he)(he)金及鈦(tai)(tai)的(de)(de)化合(he)(he)物的(de)(de)應(ying)用(yong)將(jiang)會得到(dao)更大(da)的(de)(de)發(fa)展(zhan)。
鈦(tai)的抗腐蝕性鋯是一種應用(yong)于原子(zi)能工業(ye)和(he)在高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)壓下用(yong)作耐(nai)蝕化(hua)工材料,但在溶(rong)液(ye)中其活潑性僅次(ci)于鈉。在氫(qing)氧化(hua)鈦(tai)溶(rong)液(ye)里加(jia)入活潑的硝(xiao)酸(suan)鋯溶(rong)液(ye),會發現鈦(tai)把(ba)(ba)硝(xiao)酸(suan)鋯拒之門外。而且(qie)氫(qing)氧化(hua)鈦(tai)的密度小于硝(xiao)酸(suan)鋯,但依然(ran)能保持明顯的分層(ceng)(ceng),并把(ba)(ba)硝(xiao)酸(suan)鋯停留在上層(ceng)(ceng),這證(zheng)明了鈦(tai)的抗腐蝕性。
根據實驗,鈦放入海底20~50年(nian)均不會被腐蝕(shi)。
截至(zhi)1995年底,世(shi)界金(jin)紅石(包括銳鈦礦)儲量(liang)(liang)(liang)和(he)(he)(he)儲量(liang)(liang)(liang)基礎分(fen)別為(wei)(wei)3330萬(wan)噸和(he)(he)(he)16440萬(wan)噸,資源總(zong)量(liang)(liang)(liang)約(yue)2.3億噸(TiO2含量(liang)(liang)(liang),下同),主要集中在(zai)南非、印(yin)度、斯里蘭卡、澳大利亞。世(shi)界鈦鐵礦(TiO2)儲量(liang)(liang)(liang)和(he)(he)(he)儲量(liang)(liang)(liang)基礎分(fen)別為(wei)(wei)2.743億噸和(he)(he)(he)4.353億噸,資源總(zong)量(liang)(liang)(liang)約(yue)10億噸;主要集中在(zai)南非、挪威、澳大利亞、加拿大和(he)(he)(he)印(yin)度。
截至(zhi)1996年底中(zhong)國(guo)保有原生(sheng)鈦(磁)鐵(tie)礦(折TiO2)儲量35704.09萬(wan)噸(dun)(dun)(其(qi)(qi)(qi)中(zhong)A+B+C級23191.50萬(wan)噸(dun)(dun));鈦鐵(tie)礦(砂礦)礦物儲量3803.19萬(wan)噸(dun)(dun)(其(qi)(qi)(qi)中(zhong)A+B+C級2147.17萬(wan)噸(dun)(dun));金(jin)紅石礦物儲量256.86萬(wan)噸(dun)(dun)(其(qi)(qi)(qi)中(zhong)A+B+C級73.73萬(wan)噸(dun)(dun));金(jin)紅石TiO2儲量750.86萬(wan)噸(dun)(dun)(其(qi)(qi)(qi)中(zhong)A+B+C級242.43萬(wan)噸(dun)(dun))。
若(ruo)(ruo)將中(zhong)國1996年保有鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)砂礦(kuang)(kuang)的(de)(de)(de)A+B+C級(ji)礦(kuang)(kuang)物儲(chu)(chu)量2147.17萬噸(dun),按含TiO2 48%折算,則其(qi)TiO2儲(chu)(chu)量為1030.64萬噸(dun),僅占(zhan)同年世界鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(TiO2)27000萬噸(dun)的(de)(de)(de)3.83%;若(ruo)(ruo)再將其(qi)與原(yuan)生鈦(tai)(tai)磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)巖(yan)礦(kuang)(kuang)(TiO2)的(de)(de)(de)A+B+C級(ji)儲(chu)(chu)量(23191.50萬噸(dun))中(zhong)可利用的(de)(de)(de)約占(zhan)50%以粒(li)狀鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)產出的(de)(de)(de)(TiO2)儲(chu)(chu)量11595.75萬噸(dun)相加(jia),其(qi)TiO2總儲(chu)(chu)量為12626.4萬噸(dun),則占(zhan)世界鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(TiO2)儲(chu)(chu)量27000萬噸(dun)的(de)(de)(de)47.76%,從(cong)這(zhe)個意義上說(shuo),中(zhong)國可稱為世界鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)資源(yuan)最豐(feng)富的(de)(de)(de)國家。
若(ruo)將中(zhong)國1996年保有金(jin)(jin)紅(hong)石(shi)(shi)礦(kuang)物的(de)(de)A+B+C級(ji)儲(chu)量73.73萬(wan)噸按(an)含TiO2 94%折算成TiO2儲(chu)量為69.31萬(wan)噸,再(zai)加(jia)上同年金(jin)(jin)紅(hong)石(shi)(shi)(TiO2)的(de)(de)A+B+C級(ji)儲(chu)量242.43萬(wan)噸,合計(ji)為311.74萬(wan)噸,則占(zhan)同年世(shi)界金(jin)(jin)紅(hong)石(shi)(shi)(TiO2)儲(chu)量3330萬(wan)噸的(de)(de)9.36%,由此可見(jian)中(zhong)國金(jin)(jin)紅(hong)石(shi)(shi)資源并不豐富(fu)。
中國鈦資(zi)源(yuan)(yuan)總量(liang)9.65億噸(dun),居世界之首,占世界探(tan)明(ming)儲量(liang)的(de)38.85%,主(zhu)要集中在四川、云南(nan)、廣(guang)東、廣(guang)西及海南(nan)等地,其(qi)中攀(pan)西(攀(pan)枝花西昌)地區是中國最大的(de)鈦資(zi)源(yuan)(yuan)基地,鈦資(zi)源(yuan)(yuan)量(liang)為(wei)8.7億噸(dun)。
中國探明的鈦資源(yuan)分布在21個(ge)省(sheng)(自治區(qu)、直轄市(shi))共108個(ge)礦(kuang)區(qu)。主要產區(qu)為(wei)四川,次有河北(bei)、海南、廣東(dong)、湖北(bei)、廣西、云(yun)南、陜(shan)西、山西等省(sheng)(區(qu))。
鈦磁鐵礦巖礦:主(zhu)要(yao)礦床(chuang)分布(bu)在(zai)四川(chuan)省(sheng)(sheng)攀枝花的(de)(de)(de)(de)鹽邊紅(hong)格和(he)米易(yi)白馬,西(xi)(xi)昌的(de)(de)(de)(de)太和(he);河北(bei)省(sheng)(sheng)承(cheng)德(de)的(de)(de)(de)(de)大廟(miao)、黑山,豐(feng)寧的(de)(de)(de)(de)招兵溝,崇禮的(de)(de)(de)(de)南天門;山西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)左權的(de)(de)(de)(de)桐(tong)峪;陜西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)洋縣的(de)(de)(de)(de)畢機溝;新疆的(de)(de)(de)(de)尾亞(ya);河南省(sheng)(sheng)舞陽的(de)(de)(de)(de)趙案莊;廣東省(sheng)(sheng)興寧的(de)(de)(de)(de)霞嵐;黑龍江省(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)呼(hu)瑪;北(bei)京市昌平的(de)(de)(de)(de)上莊和(he)懷柔(rou)的(de)(de)(de)(de)新地。其中四川(chuan)省(sheng)(sheng)表內儲(chu)量(TiO2 44256.32萬(wan)(wan)t)占全國同類儲(chu)量(TiO2 46522.83萬(wan)(wan)t)的(de)(de)(de)(de)95.1%,河北(bei)省(sheng)(sheng)(TiO2 1544.46萬(wan)(wan)t)占3.3%,陜西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)占0.46%,山西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)占0.35%。
金(jin)紅(hong)石巖礦主要礦床分布(bu)在湖北省(sheng)(sheng)棗陽的大(da)阜山(shan);山(shan)西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)代(dai)縣(xian)的碾子溝;河南省(sheng)(sheng)新縣(xian)的楊沖;山(shan)東(dong)省(sheng)(sheng)萊西(xi)(xi)縣(xian)的劉家莊。其(qi)中湖北省(sheng)(sheng)金(jin)紅(hong)石(TiO2)表內儲量(534.43萬(wan)(wan)(wan)t)占全國同(tong)類儲量(750.86萬(wan)(wan)(wan)t)的71.2%,山(shan)西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)(154.79萬(wan)(wan)(wan)t)占20.6%,陜(shan)西(xi)(xi)省(sheng)(sheng)(44.4萬(wan)(wan)(wan)t)占5.9%。
鈦的(de)(de)(de)主要礦(kuang)(kuang)石是(shi)(shi)(shi)金紅(hong)石TiO2和鈦鐵礦(kuang)(kuang)FeTiO3,它(ta)的(de)(de)(de)發(fa)現(xian)也正是(shi)(shi)(shi)從這兩種礦(kuang)(kuang)石的(de)(de)(de)分析而來。早在(zai)(zai)1791年(nian)英(ying)國英(ying)格蘭西南(nan)端康沃爾(Cornwall)郡門拉(la)陳(chen)(Menacan)教(jiao)區(qu)的(de)(de)(de)牧師格累(lei)高爾,也是(shi)(shi)(shi)一(yi)位科學(xue)家,分析出(chu)(chu)產在(zai)(zai)他(ta)教(jiao)區(qu)內的(de)(de)(de)一(yi)種黑色礦(kuang)(kuang)砂,也就是(shi)(shi)(shi)今天成為(wei)鈦鐵礦(kuang)(kuang)的(de)(de)(de)礦(kuang)(kuang)石時發(fa)現(xian)了一(yi)種新(xin)的(de)(de)(de)金屬(shu)物(wu)質并命名(ming)為(wei)menacenite。三年(nian)后,1795年(nian),克拉(la)普羅特分析了匈(xiong)牙利布伊(yi)尼克(Boinik)地區(qu)出(chu)(chu)產的(de)(de)(de)金紅(hong)石,認識(shi)到它(ta)是(shi)(shi)(shi)一(yi)種新(xin)金屬(shu)的(de)(de)(de)氧化物(wu),具有抵(di)抗酸(suan)、堿(jian)溶液(ye)的(de)(de)(de)特性,借(jie)用(yong)希臘神話中大地的(de)(de)(de)第一(yi)代兒子們泰坦(tan)神族Titans,命名(ming)這個金屬(shu)為(wei)titanium,元素(su)符(fu)號定為(wei)Ti。兩年(nian)后,克拉(la)普羅特證實格累(lei)高爾發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)menacenite就是(shi)(shi)(shi)鈦。
鈦(tai)屬(shu)于(yu)(yu)稀有金屬(shu),實(shi)際上(shang)鈦(tai)并(bing)不稀有,其(qi)在地(di)殼中(zhong)的(de)豐(feng)度占(zhan)第七位,占(zhan)0.45%,遠遠高于(yu)(yu)許多常見的(de)金屬(shu)。但由于(yu)(yu)鈦(tai)的(de)性質活潑,對冶煉(lian)工藝(yi)要(yao)求(qiu)高,使(shi)得人們長期無法(fa)制得大量的(de)鈦(tai),從而被歸類為“稀有”的(de)金屬(shu)。用于(yu)(yu)冶煉(lian)鈦(tai)的(de)礦(kuang)物主要(yao)有鈦(tai)鐵(tie)礦(kuang)(FeTiO3)、金紅石(TiO2)和鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)等。礦(kuang)石經處(chu)理得到易揮(hui)發的(de)四(si)氯(lv)化鈦(tai),再用鎂(mei)還原而制得純鈦(tai)。
地球表面十公里厚的(de)地層(ceng)中(zhong),含(han)鈦(tai)達千(qian)(qian)分之六,比銅多61倍,在地殼中(zhong)的(de)含(han)量(liang)排(pai)第十位(地殼中(zhong)元素排(pai)行:氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂(mei)、氫、鈦(tai)),隨(sui)便從地下抓起一把(ba)泥土,其(qi)中(zhong)都含(han)有千(qian)(qian)分之幾的(de)鈦(tai),世界上(shang)儲(chu)量(liang)超過一千(qian)(qian)萬噸(dun)的(de)鈦(tai)礦(kuang)并不稀罕。
元素在海水中的含(han)量:0.00048ppm
元素在太(tai)陽中(zhong)的含量:4ppm
地殼中含量:5600ppm
皮膚接觸(chu):脫去污(wu)染的衣(yi)著,用肥皂水(shui)和(he)清水(shui)徹(che)底沖(chong)洗皮膚。
眼睛接觸(粉末):提起眼瞼(jian),用流(liu)動(dong)清水或生理鹽(yan)水沖洗(xi)。就(jiu)醫。
吸(xi)入(粉末):迅(xun)速(su)脫離現場(chang)至空(kong)氣新鮮處。保持呼吸(xi)道(dao)通(tong)暢。如呼吸(xi)困難,給輸氧。如呼吸(xi)停止,立即進(jin)行人工呼吸(xi)。就醫。
食(shi)入:飲足量溫水,催(cui)吐。就醫(yi)。
呼吸系統(tong)防(fang)護(hu):可能接觸其粉(fen)塵時,必須佩(pei)戴自吸過濾式防(fang)塵口(kou)罩(zhao)。
眼(yan)睛防護(粉末(mo)):戴安全防護眼(yan)鏡。
身體防護:穿透氣(qi)型防毒服。
手(shou)防(fang)護:戴(dai)防(fang)毒物滲透手(shou)套。
其他防護:工作(zuo)現場禁止吸煙(yan)、進食(shi)和飲水。工作(zuo)完畢,淋浴更衣。注(zhu)意個人(ren)清潔衛生。
泄(xie)漏(lou)應急處(chu)理:隔離泄(xie)漏(lou)污染(ran)區,限制出入。切斷(duan)火源。建議應急處(chu)理人(ren)員戴防(fang)塵面(mian)(mian)具(全面(mian)(mian)罩),穿(chuan)防(fang)毒(du)服。不要直接接觸泄(xie)漏(lou)物。小量泄(xie)漏(lou):避免揚塵,用潔凈的(de)(de)鏟子(zi)收集于(yu)干燥、潔凈、有(you)蓋的(de)(de)容器中。轉移回(hui)收。大量泄(xie)漏(lou):用塑料布、帆布覆蓋。使用無火花(hua)工具轉移回(hui)收。
有害燃(ran)燒產物(wu):氧(yang)化鈦。
滅(mie)火(huo)方法:采(cai)用干(gan)(gan)粉、干(gan)(gan)砂(sha)滅(mie)火(huo)。嚴禁用水、泡沫(mo)、二氧化碳撲救(jiu)。高熱或劇烈燃(ran)燒時,用水撲救(jiu)可能(neng)會引起爆炸。
操作(zuo)(zuo)的管理(li):密閉操作(zuo)(zuo),局部排風(feng)(feng)。操作(zuo)(zuo)人(ren)員必須經過(guo)專門(men)培(pei)訓,嚴格(ge)遵守操作(zuo)(zuo)規(gui)程(cheng)。建議操作(zuo)(zuo)人(ren)員佩(pei)戴自吸過(guo)濾式防(fang)塵口(kou)罩(zhao),戴安全(quan)防(fang)護(hu)眼鏡,穿透(tou)氣(qi)型(xing)防(fang)毒服,戴防(fang)毒物滲透(tou)手套。遠離火種、熱源,工作(zuo)(zuo)場所嚴禁吸煙。使用防(fang)爆型(xing)的通風(feng)(feng)系統和設備(bei)(bei)。避免產(chan)生粉塵。避免與氧化劑、酸(suan)類、鹵素接(jie)觸(chu)。在氬(ya)氣(qi)中(zhong)操作(zuo)(zuo)處置。搬運時要輕裝輕卸(xie),防(fang)止包裝及容器(qi)損壞。配備(bei)(bei)相應品種和數量的消(xiao)防(fang)器(qi)材(cai)及泄(xie)漏應急處理(li)設備(bei)(bei)。倒空(kong)的容器(qi)可能殘留有害物。
儲存(cun)的管理:為(wei)安(an)全起(qi)見,儲存(cun)時常以不(bu)少(shao)于25%的水潤(run)濕、鈍化。儲存(cun)于陰涼、通風(feng)的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不(bu)超過(guo)30℃,相(xiang)對濕度不(bu)超過(guo)80%。保持容器密(mi)封(feng),嚴(yan)禁(jin)與空氣接觸。應(ying)與氧化劑(ji)、酸類、鹵素(su)等分開存(cun)放(fang),切忌混儲。配(pei)備相(xiang)應(ying)品(pin)種和數量(liang)的消防(fang)器材。儲區(qu)應(ying)備有合(he)適的材料(liao)收容泄漏物。
運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)的管(guan)理(li):運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)時(shi)運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)車輛(liang)(liang)(liang)應(ying)配備(bei)相應(ying)品(pin)(pin)種和數(shu)量的消防器材(cai)及泄漏應(ying)急處理(li)設(she)備(bei)。裝運(yun)(yun)(yun)該品(pin)(pin)的車輛(liang)(liang)(liang)排(pai)氣管(guan)須(xu)有阻火(huo)裝置。運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落(luo)、不損壞。嚴禁(jin)與(yu)氧化劑、酸類、鹵(lu)素(su)、食用(yong)化學(xue)品(pin)(pin)等混裝混運(yun)(yun)(yun)。運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)途中應(ying)防曝曬、雨(yu)淋,防高溫(wen)。中途停留時(shi)應(ying)遠(yuan)離火(huo)種、熱源(yuan)。車輛(liang)(liang)(liang)運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)完畢應(ying)進(jin)行徹(che)底清掃。鐵路運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)時(shi)要禁(jin)止(zhi)溜放。
廢棄的(de)管理:恢復材(cai)料的(de)原狀態,以便重新使用(yong)。
主要用(yong)途及(ji)(ji)接觸(chu)機(ji)(ji)會:鈦用(yong)于(yu)制(zhi)造特種鋼、合金、鈦陶瓷(ci)及(ji)(ji)玻璃纖維(wei)。金屬鈦也(ye)(ye)用(yong)于(yu)飛機(ji)(ji)、導(dao)彈制(zhi)造及(ji)(ji)原子(zi)反應堆(dui)。還(huan)用(yong)于(yu)生產耐(nai)火材(cai)料、焊條、建筑材(cai)料和(he)塑料等。上述工(gong)業(ye)中可接觸(chu)金屬鈦,二氧(yang)化鈦的(de)粉(fen)塵和(he)煙塵。四氯(lv)(lv)化鈦及(ji)(ji)其部分水解物(wu),還(huan)常夾(jia)雜(za)氯(lv)(lv)及(ji)(ji)其氧(yang)化物(wu)。在機(ji)(ji)械(xie)處理金屬鈦過(guo)程中也(ye)(ye)接觸(chu)鈦氧(yang)化物(wu)的(de)煙塵。
侵入途徑(jing):吸入、食入。
人體(ti)危害(hai):吸(xi)入后對上呼(hu)吸(xi)道(dao)(dao)有刺激(ji)性(xing)(xing),引起(qi)咳嗽、胸部緊束(shu)感或疼痛(tong)。長期(qi)吸(xi)入TiO2粉塵的(de)工人,肺部無任(ren)何(he)變化。在生(sheng)產(chan)鈦(tai)(tai)金屬過程,接(jie)觸四氯(lv)化鈦(tai)(tai)及(ji)其水(shui)解產(chan)物對眼和上呼(hu)吸(xi)道(dao)(dao)粘膜有刺激(ji)作(zuo)用。長期(qi)作(zuo)用可形(xing)(xing)成慢性(xing)(xing)支(zhi)(zhi)氣管炎。TiO2曾(ceng)用作(zuo)閃光灼傷的(de)皮(pi)膚防護劑,未見產(chan)生(sheng)接(jie)觸性(xing)(xing)皮(pi)炎、變態反應和經皮(pi)吸(xi)收。100℃氯(lv)氮化鈦(tai)(tai)的(de)飛(fei)濺(jian)和吸(xi)入鈦(tai)(tai)酸及(ji)氯(lv)氮化鈦(tai)(tai)煙引起(qi)皮(pi)膚燒傷并致疤痕(hen)形(xing)(xing)成和咽、聲帶、氣管粘膜充血(xue),由(you)于(yu)形(xing)(xing)成瘢(ban)痕(hen)引起(qi)喉狹窄。眼短(duan)期(qi)接(jie)觸氯(lv)氮化鈦(tai)(tai)引起(qi)結(jie)膜炎和角膜炎。此外,四氯(lv)化鈦(tai)(tai)吸(xi)入可引起(qi)彌散性(xing)(xing)支(zhi)(zhi)氣管內息(xi)肉。
處理原則:皮(pi)膚接(jie)觸四(si)氯(lv)化(hua)鈦后應盡快(kuai)用軟紙或(huo)布擦掉(diao),然后用水(shui)沖洗,防(fang)止四(si)氯(lv)化(hua)鈦遇(yu)水(shui)放出大(da)(da)量(liang)熱(re)及鹽(yan)酸(suan),加重及擴大(da)(da)灼(zhuo)傷范圍(wei)。吸(xi)(xi)入四(si)氯(lv)化(hua)鈦應立即霧化(hua)吸(xi)(xi)入5%碳酸(suan)氫鈉溶液,以中和四(si)氯(lv)化(hua)鈦水(shui)解產生的(de)鹽(yan)酸(suan);吸(xi)(xi)氧、保持呼吸(xi)(xi)進通暢.安(an)靜休(xiu)息,減少(shao)氧的(de)消耗;早期給(gei)予(yu)足量(liang)糖皮(pi)質激素,并(bing)給(gei)抗生素預防(fang)繼(ji)發感染(ran)及抗支氣(qi)管痙攣藥物、祛痰(tan)藥對(dui)癥治療。嚴(yan)密(mi)觀察,防(fang)治肺水(shui)腫。
預防(fang)(fang)(fang)措(cuo)施:接觸四(si)氯(lv)化鈦(tai)(tai)(tai)及(ji)其(qi)水解產(chan)物(wu)的工(gong)(gong)種(zhong),應(ying)注意(yi)皮膚、粘膜和呼吸道(dao)的防(fang)(fang)(fang)護(hu)。產(chan)生(sheng)鈦(tai)(tai)(tai)及(ji)其(qi)化合(he)物(wu)粉塵(chen)(chen)的工(gong)(gong)作地點,亦須加強防(fang)(fang)(fang)塵(chen)(chen)措(cuo)施。大量微(wei)小(xiao)鈦(tai)(tai)(tai)粉塵(chen)(chen)可(ke)著火爆(bao)炸,因此鈦(tai)(tai)(tai)的生(sheng)產(chan)、澆鑄、加工(gong)(gong)應(ying)有良好通風(feng)防(fang)(fang)(fang)塵(chen)(chen)設施,及(ji)應(ying)有防(fang)(fang)(fang)火防(fang)(fang)(fang)爆(bao)設備。四(si)氯(lv)化鈦(tai)(tai)(tai)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)應(ying)盡量密閉(bi),防(fang)(fang)(fang)止(zhi)其(qi)煙氣逸出及(ji)“跑、冒、滴、漏”。加強個(ge)人防(fang)(fang)(fang)護(hu),四(si)氯(lv)化鈦(tai)(tai)(tai)生(sheng)產(chan)設備開(kai)蓋、清(qing)洗(xi)、維修時應(ying)截(jie)防(fang)(fang)(fang)毒面其(qi)、防(fang)(fang)(fang)護(hu)眼鏡(jing)。穿防(fang)(fang)(fang)酸防(fang)(fang)(fang)護(hu)衣(yi)帽。定期(qi)對接觸四(si)氯(lv)化鈦(tai)(tai)(tai)的生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)人進行休檢,有慢(man)性呼吸道(dao)疾病患者不(bu)能從(cong)事接觸四(si)氯(lv)化鈦(tai)(tai)(tai)的工(gong)(gong)作。
急性毒性
金屬鈦(tai)、二氧(yang)化鈦(tai)和(he)碳(tan)化鈦(tai)屬低毒類。大鼠(shu)一次氣(qi)管內注入20-50mg二氧(yang)化鈦(tai)和(he)兔注入400mg后肺部無特(te)異反應(ying)。
亞急性和慢性毒性
大(da)(da)鼠氣管(guan)內(nei)注入(ru)氫化(hua)(hua)鈦(tai)后6和(he)12個月(yue)(yue),只見肺纖維(wei)化(hua)(hua)效(xiao)應(ying)。大(da)(da)鼠吸入(ru)二氧化(hua)(hua)鈦(tai)塵每(mei)天4次,每(mei)周5d,歷時(shi)13個月(yue)(yue),停止吸入(ru)后7個月(yue)(yue),肺無(wu)任何病理反(fan)應(ying);但豚鼠反(fan)復(fu)吸入(ru)二氧化(hua)(hua)鈦(tai)觀(guan)察(cha)到纖維(wei)化(hua)(hua)效(xiao)應(ying)和(he)嗜酸(suan)性自細胞浸潤。氣管(guan)內(nei)注入(ru)金(jin)屬鈦(tai)無(wu)肺纖維(wei)化(hua)(hua)發(fa)生。大(da)(da)鼠氣管(guan)內(nei)一次注入(ru)氫化(hua)(hua)鈦(tai)、碳化(hua)(hua)鈦(tai)、硼(peng)化(hua)(hua)鈦(tai)和(he)一氮(dan)化(hua)(hua)鈦(tai)后觀(guan)察(cha)到肺部輕(qing)度纖維(wei)化(hua)(hua)。大(da)(da)鼠吸入(ru)氫化(hua)(hua)鈦(tai)16個月(yue)(yue)亦(yi)見輕(qing)度纖維(wei)化(hua)(hua)。
代謝
人(ren)體(ti)一般飲食中(zhong)每日約(yue)攝入300μg鈦(tai),大部(bu)(bu)分從糞(fen)排出,其中(zhong)約(yue)3%吸(xi)收入血液。進(jin)入體(ti)內的鈦(tai)蓄積于(yu)脾、腎上腺、橫紋肌、肺、皮膚及肝(gan)臟等部(bu)(bu)位(wei)。吸(xi)收入體(ti)內的鈦(tai)主(zhu)要(yao)由尿(niao)排出。正常(chang)人(ren)血漿中(zhong)鈦(tai)濃度(du)約(yue)3μg/dL,尿(niao)鈦(tai)濃度(du)為(wei)10μg/L左右。
中毒機理
金屬(shu)鈦(tai)(tai),氧(yang)化鈦(tai)(tai),碳(tan)化鈦(tai)(tai)(titanium carbonide)等不(bu)溶性鈦(tai)(tai)毒(du)性低(di),口服吸收量(liang)少,不(bu)顯示毒(du)性反(fan)應。金屬(shu)鈦(tai)(tai)植入機體(ti)未(wei)見(jian)有病理反(fan)應。吸入鈦(tai)(tai)的不(bu)溶性化合物(wu)(wu),未(wei)見(jian)肺部有嚴重(zhong)損害(hai),其致(zhi)纖維化作用甚微。用含(han)鈦(tai)(tai)飲水(shui)長(chang)期(qi)飼養動物(wu)(wu)未(wei)見(jian)對生(sheng)長(chang)發育有影響(xiang),也未(wei)見(jian)腫瘤發生(sheng)。
致癌性
大(da)鼠肌肉(rou)注射(she)溶于三(san)辛素(su)的鈦(tai)金屬粉,引起纖維肉(rou)瘤(liu)(liu)(liu)和(he)淋巴肉(rou)瘤(liu)(liu)(liu)增加。注射(she)有機鈦(tai),注射(she)部位出現纖維肉(rou)瘤(liu)(liu)(liu),發生肝細胞(bao)瘤(liu)(liu)(liu)和(he)脾(pi)的惡性淋巴瘤(liu)(liu)(liu)。鈦(tai)塊沒有致癌性,給病人(ren)安裝鈦(tai)制(zhi)人(ren)造關節兩周後(hou),未出現腫瘤(liu)(liu)(liu)細胞(bao)。
燃爆危險
該品(pin)可燃,具刺激性。
為(wei)安全(quan)起見,儲(chu)存時以不少于25%的(de)(de)水潤濕、鈍化。儲(chu)存于陰涼、通風的(de)(de)庫房。遠離火(huo)種(zhong)、熱源。庫溫不超過(guo)35℃,保持容(rong)器密(mi)封(feng),嚴禁與空氣接觸。應與氧(yang)化劑(ji)、酸(suan)類(lei)、鹵素(su)等分開存放(fang),切忌混(hun)儲(chu)。配備相應品(pin)種(zhong)和(he)數(shu)量的(de)(de)消防(fang)器材。儲(chu)區應備有(you)合適的(de)(de)材料收容(rong)泄(xie)漏物。