鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(Titanium)是一(yi)種(zhong)金(jin)屬化(hua)(hua)(hua)學元素,化(hua)(hua)(hua)學符號Ti,原(yuan)子序數22,在(zai)化(hua)(hua)(hua)學元素周期表中(zhong)位于(yu)第4周期、第IVB族。由格雷戈爾于(yu)1791年(nian)發現。是一(yi)種(zhong)銀白(bai)色的過渡金(jin)屬,其特征為(wei)重量輕(qing)、強(qiang)度高(gao)、具金(jin)屬光澤(ze),耐濕氯(lv)氣(qi)腐(fu)蝕(shi)。但鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)不(bu)能應(ying)(ying)用于(yu)干氯(lv)氣(qi)中(zhong),即使是溫度0℃以(yi)下的干氯(lv)氣(qi),也會發生劇烈(lie)的化(hua)(hua)(hua)學反應(ying)(ying),生成(cheng)四氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai),再分解生成(cheng)二氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai),甚至(zhi)燃燒。只有當氯(lv)氣(qi)中(zhong)的含水(shui)量高(gao)于(yu)0.5%的時候,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)在(zai)其中(zhong)才能保持可靠的穩(wen)定(ding)性。α型鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)為(wei)六(liu)方晶系、β型鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)為(wei)立方晶系。轉變溫度為(wei)882.5℃。熔(rong)點(dian)(1660±10)℃,沸點(dian)3287℃,密度為(wei)4.506g/cm3。溶于(yu)稀酸,不(bu)溶于(yu)冷水(shui)和熱水(shui)。耐海水(shui)腐(fu)蝕(shi)性很強(qiang)。已知(zhi)的鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的同(tong)位素有13種(zhong),包括鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)-41至(zhi)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)-53。其中(zhong)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的穩(wen)定(ding)同(tong)位素有鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)-46,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)-47,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)-48,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)-49,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)-50共(gong)五種(zhong),其余的同(tong)位素均有放射性。
鈦(tai)(tai)被(bei)認為是一(yi)種稀有(you)金屬,這是由于(yu)在自(zi)然界中其存在分散并難以提取(qu)。但其相對豐(feng)富,在所有(you)元素中居第(di)十位。鈦(tai)(tai)的(de)礦石(shi)(shi)主(zhu)要(yao)(yao)有(you)鈦(tai)(tai)鐵礦及金紅石(shi)(shi),廣布于(yu)地殼及巖石(shi)(shi)圈之中。鈦(tai)(tai)亦同(tong)時存在于(yu)幾乎所有(you)生(sheng)物、巖石(shi)(shi)、水體(ti)及土壤中。從主(zhu)要(yao)(yao)礦石(shi)(shi)中萃取(qu)出鈦(tai)(tai)需(xu)要(yao)(yao)用到克羅爾法或亨特法。鈦(tai)(tai)最常見的(de)化(hua)合(he)物是二(er)氧化(hua)鈦(tai)(tai),可用于(yu)制(zhi)造(zao)白色(se)顏(yan)料。其他化(hua)合(he)物還包括四氯化(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl4)(作催化(hua)劑和用于(yu)制(zhi)造(zao)煙(yan)幕作空中掩護)及三氯化(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl3)(用于(yu)催化(hua)聚(ju)丙(bing)烯的(de)生(sheng)產)。
1、格(ge)雷(lei)戈爾(er)(Reverend William Gregor,1762—1817):1791年,鈦以含鈦礦(kuang)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)形式(shi)在(zai)英格(ge)蘭的(de)(de)(de)康沃爾(er)郡(jun)(jun)被(bei)發現(xian),發現(xian)者是(shi)英格(ge)蘭業余礦(kuang)物(wu)(wu)學家(jia)格(ge)雷(lei)戈爾(er)(Reverend William Gregor),當時正業為負責康沃爾(er)郡(jun)(jun)的(de)(de)(de)克里特(Creed)教(jiao)區的(de)(de)(de)牧師。他在(zai)鄰近的(de)(de)(de)馬納(na)坎(Manaccan)教(jiao)區中小溪旁找到(dao)了一些黑(hei)沙,后來他發現(xian)了那(nei)些沙會(hui)被(bei)磁(ci)鐵(tie)吸引(yin),他意識(shi)到(dao)這(zhe)(zhe)種礦(kuang)物(wu)(wu)(鈦鐵(tie)礦(kuang))包含著(zhu)一種新的(de)(de)(de)元素(su)。經過分析,發現(xian)沙里面有兩種金(jin)(jin)屬氧(yang)化(hua)物(wu)(wu):氧(yang)化(hua)鐵(tie)(沙受磁(ci)鐵(tie)吸引(yin)的(de)(de)(de)原因)及一種他無(wu)法(fa)辨(bian)識(shi)的(de)(de)(de)白色金(jin)(jin)屬氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)。意識(shi)到(dao)這(zhe)(zhe)種未被(bei)辨(bian)識(shi)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)含有一種未被(bei)發現(xian)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬,格(ge)雷(lei)戈爾(er)對康沃爾(er)郡(jun)(jun)皇(huang)家(jia)地質(zhi)(zhi)學會(hui)及德國(guo)的(de)(de)(de)《化(hua)學年刊》發表(biao)了這(zhe)(zhe)次的(de)(de)(de)發現(xian)。大約就在(zai)同(tong)時,米勒·馮·賴興斯泰(tai)因(Franz-Joseph Müller von Reichenstein)也(ye)制造(zao)出(chu)類似(si)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi),但(dan)卻無(wu)法(fa)辨(bian)識(shi)它。
2、克拉(la)普(pu)羅特(te)(te)(Martin Heinrich Klaproth,1743—1817):1795年(nian)(nian)德國化(hua)(hua)學家克拉(la)普(pu)羅特(te)(te)在分(fen)析(xi)匈牙利(li)產的(de)(de)紅色金紅石時(shi)也(ye)發(fa)現了這(zhe)種氧化(hua)(hua)物。他主張采取為(wei)鈾(1789年(nian)(nian)由克拉(la)普(pu)羅特(te)(te)發(fa)現的(de)(de))命(ming)名(ming)(ming)的(de)(de)方法,引用希(xi)臘神話(hua)中(zhong)泰坦神族(zu)“Titanic”的(de)(de)名(ming)(ming)字給這(zhe)種新元素起名(ming)(ming)叫“Titanium”。中(zhong)文按其(qi)譯音定名(ming)(ming)為(wei)鈦(tai)。當他聽聞到格(ge)雷戈爾較早前的(de)(de)發(fa)現之后,克拉(la)普(pu)羅特(te)(te)取得了一(yi)些(xie)馬納坎礦物的(de)(de)樣本,并證(zheng)實它含鈦(tai)。
3、亨(heng)特(te)(te)(Matthew A.Hunter):格雷(lei)戈爾和克拉普羅特(te)(te)當(dang)時所發(fa)現的(de)鈦(tai)(tai)是(shi)(shi)粉末狀的(de)二氧化(hua)鈦(tai)(tai),而不是(shi)(shi)金(jin)屬鈦(tai)(tai)。因為(wei)鈦(tai)(tai)的(de)氧化(hua)物極其穩(wen)定,而且金(jin)屬鈦(tai)(tai)能(neng)與氧、氮、氫(qing)、碳等直接激烈地化(hua)合,所以單質(zhi)鈦(tai)(tai)很(hen)難(nan)制(zhi)取。直到1910年(nian)才被美國(guo)化(hua)學家亨(heng)特(te)(te)第一次(ci)用(yong)鈉還原TiCl4制(zhi)得純度達99.9%的(de)金(jin)屬鈦(tai)(tai)。
1940年(nian)盧森堡科學家W.J.Kroll用鎂還(huan)原(yuan)TiCl4制得(de)了(le)純鈦。從此(ci),鎂還(huan)原(yuan)法(fa)(fa)(又稱為克勞爾(er)法(fa)(fa))和鈉(na)還(huan)原(yuan)法(fa)(fa)(又稱為亨特法(fa)(fa))成為生產海綿鈦的工業(ye)方(fang)法(fa)(fa)。美國在1948年(nian)用鎂還(huan)原(yuan)法(fa)(fa)制出(chu)2噸海綿鈦,從此(ci)開始了(le)鈦的工業(ye)化生產。
1947年(nian)(nian),人們才(cai)開始(shi)在(zai)(zai)工(gong)廠里冶煉鈦(tai)。當年(nian)(nian),產(chan)量(liang)只(zhi)(zhi)有2噸。1955年(nian)(nian)產(chan)量(liang)激(ji)增(zeng)到(dao)2萬噸。1972年(nian)(nian),年(nian)(nian)產(chan)量(liang)達到(dao)了20萬噸。鈦(tai)的(de)屈服強(qiang)(qiang)度(du)比(bi)鋼(gang)鐵要(yao)高(gao),而它(ta)的(de)重量(liang)幾乎只(zhi)(zhi)有同(tong)體積的(de)鋼(gang)鐵的(de)一(yi)半,鈦(tai)雖然稍稍比(bi)鋁重一(yi)點(dian),它(ta)的(de)屈服強(qiang)(qiang)度(du)卻(que)比(bi)鋁大(da)2倍。鈦(tai)的(de)比(bi)強(qiang)(qiang)度(du)高(gao)于(yu)鋁和鋼(gang),比(bi)模(mo)量(liang)與鋁、鋼(gang)十分接近(jin)。在(zai)(zai)宇宙(zhou)火箭和導彈(dan)中,就大(da)量(liang)用鈦(tai)代替鋼(gang)鐵。由(you)于(yu)鈦(tai)非常結實,能承受(shou)很高(gao)的(de)壓力,所以人們開始(shi)用鈦(tai)來制造潛艇(ting)——鈦(tai)潛艇(ting)。這種潛艇(ting)可以在(zai)(zai)深(shen)達4500米的(de)深(shen)海中航行。
據統計(ji),世(shi)界上(shang)每(mei)年用(yong)于宇(yu)宙(zhou)(zhou)航行(xing)的鈦(tai)(tai),已(yi)達一千噸以(yi)(yi)上(shang)。極(ji)細的鈦(tai)(tai)粉,還是火箭的好(hao)燃料,所以(yi)(yi)鈦(tai)(tai)被譽為宇(yu)宙(zhou)(zhou)金(jin)屬,空間金(jin)屬。
中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)鈦(tai)(tai)(tai)工(gong)(gong)業(ye)起步于(yu)20世紀(ji)50年(nian)(nian)代(dai)。1954年(nian)(nian),北京(jing)有色金屬(shu)研究(jiu)總院(yuan)開始進行海(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)制備工(gong)(gong)藝研究(jiu),1956年(nian)(nian)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)把(ba)鈦(tai)(tai)(tai)當作戰略(lve)金屬(shu)列入了(le)12年(nian)(nian)發展規劃,1958年(nian)(nian)在(zai)撫順鋁廠實現了(le)海(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)工(gong)(gong)業(ye)試(shi)驗,成(cheng)立(li)了(le)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)第(di)(di)一個海(hai)綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)生產(chan)(chan)車間,同(tong)時在(zai)沈陽有色金屬(shu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)廠成(cheng)立(li)了(le)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)第(di)(di)一個鈦(tai)(tai)(tai)板帶加(jia)(jia)工(gong)(gong)材(cai)生產(chan)(chan)試(shi)驗車間。寶(bao)雞(ji)鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)加(jia)(jia)工(gong)(gong)裝(zhuang)備、技術水平及生產(chan)(chan)能力(li)均居全國(guo)第(di)(di)一,生產(chan)(chan)能力(li)占(zhan)全中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)的(de)60%左右,市場份(fen)額占(zhan)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)國(guo)內鈦(tai)(tai)(tai)加(jia)(jia)工(gong)(gong)材(cai)市場85%,占(zhan)世界(jie)產(chan)(chan)量的(de)22%,承(cheng)擔著(zhu)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)90%以上(shang)高(gao)端鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)產(chan)(chan)品的(de)生產(chan)(chan)任務(wu),號稱中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)鈦(tai)(tai)(tai)谷。
20世紀60-70年代,在中國(guo)(guo)的(de)(de)統(tong)一規劃(hua)下,先(xian)后建設了(le)以遵義鈦(tai)(tai)(tai)廠(chang)為代表(biao)的(de)(de)10余家海綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)生(sheng)產(chan)單位(wei);在1967年在洛陽(yang)銅加工(gong)(gong)廠(chang)成(cheng)(cheng)立了(le)中國(guo)(guo)第(di)一個鈦(tai)(tai)(tai)管(guan)棒加工(gong)(gong)材(cai)(cai)生(sheng)產(chan)試(shi)(shi)驗(yan)車間和(he)(he)(he)第(di)二條鈦(tai)(tai)(tai)板帶(dai)材(cai)(cai)生(sheng)產(chan)試(shi)(shi)驗(yan)車間,并為主(zhu)承擔了(le)當時國(guo)(guo)內第(di)一艘(sou)(sou)核潛艇、第(di)一艘(sou)(sou)導彈驅(qu)逐(zhu)艦及航空用鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)的(de)(de)試(shi)(shi)制開(kai)發任務,直到1972年寶(bao)雞有(you)(you)色金(jin)(jin)屬(shu)加工(gong)(gong)廠(chang)建成(cheng)(cheng)投產(chan)后,洛陽(yang)銅加工(gong)(gong)將工(gong)(gong)藝資料(liao)移交北(bei)(bei)(bei)京有(you)(you)色研(yan)究總(zong)院,按照(zhao)冶(ye)金(jin)(jin)部(bu)的(de)(de)專業(ye)劃(hua)分,不(bu)再(zai)承擔鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)開(kai)發試(shi)(shi)制工(gong)(gong)作;以北(bei)(bei)(bei)京有(you)(you)色研(yan)究總(zong)院、沈陽(yang)鋁(lv)鎂(mei)院、撫(fu)順(shun)鋁(lv)廠(chang)、沈陽(yang)有(you)(you)色金(jin)(jin)屬(shu)加工(gong)(gong)廠(chang)、東北(bei)(bei)(bei)輕(qing)合金(jin)(jin)加工(gong)(gong)廠(chang)、洛陽(yang)銅加工(gong)(gong)廠(chang)等單位(wei)為主(zhu),援(yuan)建了(le)寶(bao)雞有(you)(you)色金(jin)(jin)屬(shu)加工(gong)(gong)廠(chang)和(he)(he)(he)寶(bao)雞貴金(jin)(jin)屬(shu)所,從此按照(zhao)行業(ye)劃(hua)分,以寶(bao)雞有(you)(you)色金(jin)(jin)屬(shu)加工(gong)(gong)廠(chang)和(he)(he)(he)寶(bao)雞貴金(jin)(jin)屬(shu)所為主(zhu),承擔了(le)國(guo)(guo)內大部(bu)分鈦(tai)(tai)(tai)加工(gong)(gong)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)生(sheng)產(chan)開(kai)發試(shi)(shi)制工(gong)(gong)作。同時中國(guo)(guo)也成(cheng)(cheng)為繼美國(guo)(guo)、前蘇(su)聯(lian)和(he)(he)(he)日本之后的(de)(de)第(di)四個具有(you)(you)完整鈦(tai)(tai)(tai)工(gong)(gong)業(ye)體系(xi)的(de)(de)國(guo)(guo)家。
1980年前后,中(zhong)(zhong)國(guo)海(hai)綿鈦(tai)(tai)(tai)產量(liang)達到2800噸,然而由于(yu)當時(shi)大多數(shu)人(ren)對鈦(tai)(tai)(tai)金屬認識不(bu)足(zu),鈦(tai)(tai)(tai)材的(de)高(gao)價(jia)格也限制了鈦(tai)(tai)(tai)的(de)應(ying)用,鈦(tai)(tai)(tai)加工材的(de)產量(liang)僅200噸左右,中(zhong)(zhong)國(guo)鈦(tai)(tai)(tai)工業(ye)陷入困(kun)境。在這種情況下,由當時(shi)國(guo)務院副總(zong)理方毅同志倡導(dao),朱镕基和袁寶華(hua)同志支持(chi),于(yu)1982年7月成立了跨部委的(de)全(quan)國(guo)鈦(tai)(tai)(tai)應(ying)用推(tui)廣領導(dao)小組,專門協調鈦(tai)(tai)(tai)工業(ye)的(de)發展事宜,促成了20世紀80年代(dai)至90年代(dai)初期中(zhong)(zhong)國(guo)海(hai)綿鈦(tai)(tai)(tai)和鈦(tai)(tai)(tai)加工材產銷(xiao)兩旺、鈦(tai)(tai)(tai)工業(ye)快速(su)平穩發展的(de)良好局面。
2011年(nian)(nian)(nian)是(shi)中(zhong)國“十二五(wu)”規劃的第一年(nian)(nian)(nian),在這(zhe)一年(nian)(nian)(nian)里,中(zhong)國海綿鈦(tai)和鈦(tai)加工材(cai)的產(chan)量繼續慣性增長。根據中(zhong)國有色金屬工業協會(hui)鈦(tai)鋯(gao)鉿(jia)分會(hui)統(tong)計,國內(nei)14家海綿鈦(tai)生(sheng)產(chan)企業2011年(nian)(nian)(nian)總產(chan)量為64952t,同比(bi)增加了12.4%。根據30家企業的統(tong)計,2011年(nian)(nian)(nian)中(zhong)國共(gong)生(sheng)產(chan)鈦(tai)加工材(cai)50962t,同比(bi)增長33.0%。
2014年(nian)9月,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)第一(yi)爐“電子(zi)(zi)級(ji)低(di)氧(yang)超高(gao)純(chun)鈦(tai)”已(yi)在浙江省余姚(yao)市(shi)成功研發(fa)投產(chan),一(yi)舉(ju)打破(po)了(le)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)國(guo)(guo)外的(de)(de)壟斷。低(di)氧(yang)超高(gao)純(chun)鈦(tai)主(zhu)要應用(yong)(yong)在半導體用(yong)(yong)濺射靶材、航空航天、海洋石油等核心工業領域,戰略(lve)意(yi)(yi)義重大(da)。作為高(gao)端(duan)戰略(lve)性(xing)金屬(shu)材料,美日(ri)政府嚴格限(xian)(xian)制對(dui)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)的(de)(de)出口。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)在超高(gao)純(chun)鈦(tai)領域經常要看美日(ri)的(de)(de)“臉(lian)色”。寧波創(chuang)潤新材料有限(xian)(xian)公(gong)司"年(nian)產(chan)250噸電子(zi)(zi)級(ji)低(di)氧(yang)超高(gao)純(chun)鈦(tai)項(xiang)目"的(de)(de)投產(chan),填補了(le)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)高(gao)端(duan)鈦(tai)材的(de)(de)技術(shu)空白,意(yi)(yi)味(wei)著中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)已(yi)具備低(di)氧(yang)超高(gao)純(chun)鈦(tai)的(de)(de)自(zi)主(zhu)生產(chan)能(neng)力,實現了(le)這一(yi)戰略(lve)金屬(shu)的(de)(de)獨(du)立自(zi)給,徹底擺脫了(le)對(dui)國(guo)(guo)外的(de)(de)依(yi)賴(lai)。壟斷打破(po)后,直接(jie)受益的(de)(de)就是航空航天領域。
衡量(liang)一個國(guo)家鈦(tai)(tai)工(gong)業規模有兩個重要(yao)指標:海綿鈦(tai)(tai)產(chan)量(liang)和鈦(tai)(tai)材產(chan)量(liang),其中海綿鈦(tai)(tai)產(chan)量(liang)反映(ying)原料生產(chan)能(neng)力,鈦(tai)(tai)材產(chan)量(liang)反映(ying)的是深加工(gong)能(neng)力。鈦(tai)(tai)工(gong)業已形成中國(guo)、美(mei)國(guo)、獨聯體(ti)、日(ri)本(ben)和歐洲五大生產(chan)和消費主體(ti)。
綜上所述,中(zhong)(zhong)國鈦工業大致經歷了三個(ge)發展期(qi):即20世紀50年代(dai)的(de)(de)開創(chuang)期(qi),60-70年代(dai)的(de)(de)建設期(qi)和80-90年代(dai)的(de)(de)初步發展期(qi)。在(zai)新世紀,得益于國民(min)經濟的(de)(de)持續、快速發展,中(zhong)(zhong)國鈦工業也進入了一個(ge)快速成長期(qi)。
鈦(tai)(tai)的原子(zi)序數為(wei)(wei)(wei)(wei)22,核(he)外電(dian)子(zi)數共有(you)(you)22個,其電(dian)子(zi)構型為(wei)(wei)(wei)(wei)1s22s22p?3s23p?3d24s2([Ar]3d24s2)。鈦(tai)(tai)單質(zhi)有(you)(you)兩種同素異構體(ti):α-Ti和β-Ti。α-Ti是(shi)六方(fang)晶(jing)系(xi),原子(zi)堆(dui)積(ji)方(fang)式為(wei)(wei)(wei)(wei)六方(fang)密堆(dui)積(ji),原子(zi)空間利(li)用(yong)率為(wei)(wei)(wei)(wei)74%。β-Ti為(wei)(wei)(wei)(wei)立方(fang)晶(jing)格,原子(zi)堆(dui)積(ji)方(fang)式為(wei)(wei)(wei)(wei)體(ti)心立方(fang)密堆(dui)積(ji),原子(zi)空間利(li)用(yong)率為(wei)(wei)(wei)(wei)68%。另外,當鈦(tai)(tai)晶(jing)體(ti)中出現少(shao)量的缺陷時會影響(xiang)晶(jing)體(ti)的性(xing)質(zhi),如機械強度、導電(dian)性(xing)等。
鈦具(ju)有(you)金屬光澤,有(you)延展(zhan)性。聲音在其(qi)中的傳(chuan)播速率(lv)為5090m/s。鈦的主要(yao)特點是密度(du)小(xiao)、機(ji)械強(qiang)度(du)大、容易加工。
新型鈦合金耐熱性能好,可(ke)在600℃或更高(gao)的溫度下長期(qi)使用。
鈦合(he)金(jin)的(de)(de)耐低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能好(hao),鈦合(he)金(jin)TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和(he)Ti-2.5Zr-1.5Mo等(deng)為代表(biao)的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)鈦合(he)金(jin),其強度隨溫(wen)(wen)度的(de)(de)降(jiang)低(di)而提(ti)高(gao),但(dan)塑性(xing)變化卻(que)不大(da)。在-196-253℃低(di)溫(wen)(wen)下保持較好(hao)的(de)(de)延性(xing)及韌性(xing),避免了金(jin)屬冷脆性(xing),是低(di)溫(wen)(wen)容器,貯箱等(deng)設備(bei)的(de)(de)理想材料。
金屬(shu)鈦的抗(kang)阻尼(ni)性能強,受到機(ji)(ji)械振(zhen)動、電(dian)振(zhen)動后,與鋼、銅(tong)金屬(shu)相比(bi),其自身振(zhen)動衰(shuai)減時間最長。利用(yong)鈦的這一性能可(ke)作音叉、醫(yi)學上的超聲粉(fen)碎機(ji)(ji)振(zhen)動元件和高級(ji)音響揚聲器的振(zhen)動薄膜等。
鈦(tai)是鋼(gang)與合金(jin)中重要(yao)的(de)合金(jin)元素,但(dan)比強度(du)(du)位于金(jin)屬之首。熔點1668℃,熔化潛熱(re)3.7-5.0千卡(ka)/克(ke)(ke)(ke)原子(zi)(zi),沸(fei)點3260±20℃,汽化潛熱(re)102.5-112.5千卡(ka)/克(ke)(ke)(ke)原子(zi)(zi),臨(lin)(lin)界(jie)溫度(du)(du)4350℃,臨(lin)(lin)界(jie)壓力1130大(da)氣壓。鈦(tai)的(de)導熱(re)性(xing)和導電性(xing)能較(jiao)差,近(jin)似或略低于不(bu)銹(xiu)鋼(gang),鈦(tai)具(ju)有超(chao)導性(xing),純鈦(tai)的(de)超(chao)導臨(lin)(lin)界(jie)溫度(du)(du)為0.38-0.4K。在25℃時(shi),鈦(tai)的(de)熱(re)容為0.126卡(ka)/克(ke)(ke)(ke)原子(zi)(zi)·度(du)(du),熱(re)焓1149卡(ka)/克(ke)(ke)(ke)原子(zi)(zi),熵為7.33卡(ka)/克(ke)(ke)(ke)原子(zi)(zi)·度(du)(du)。
鈦(tai)具有可塑性(xing),高純鈦(tai)的延伸率可達50-60%,斷(duan)面收(shou)縮率可達70-80%,但(dan)收(shou)縮強度(du)低(即收(shou)縮時產生的力(li)度(du))。鈦(tai)中(zhong)雜質的存在,對(dui)其機械性(xing)能影響(xiang)極(ji)大,特別(bie)是(shi)間隙雜質(氧、氮、碳(tan))可大大提(ti)高鈦(tai)的強度(du),顯著降低其塑性(xing)。鈦(tai)作為結構材(cai)料(liao)所(suo)具有的良好(hao)機械性(xing)能,就是(shi)通(tong)過嚴(yan)格控制其中(zhong)適當的雜質含量和添(tian)加合金元素而達到的。
純鈦是無(wu)磁(ci)性(xing)(xing)金(jin)屬,在很大的磁(ci)場中也難以被磁(ci)化,無(wu)毒且(qie)與人體組織及血液有好的相溶性(xing)(xing),所以被醫療界采用。鈦合(he)金(jin)是順磁(ci)性(xing)(xing)物質,導磁(ci)率為1.00004。
鈦(tai)(tai)的抗(kang)(kang)拉強(qiang)度與其屈(qu)服強(qiang)度接(jie)近說明了(le)其屈(qu)強(qiang)比(抗(kang)(kang)拉強(qiang)度/屈(qu)服強(qiang)度)高,表示了(le)金屬鈦(tai)(tai)材料在成形(xing)時(shi)塑性變形(xing)差。由于鈦(tai)(tai)的屈(qu)服極限與彈性模量的比值(zhi)大,使鈦(tai)(tai)成型時(shi)的回彈能力大。
金屬鈦(tai)的導熱系(xi)數(shu)雖然比碳鋼(gang)和銅低,但由于鈦(tai)優異的耐腐蝕(shi)性(xing)能(neng),所以壁(bi)厚可以大大減(jian)(jian)薄,而且表面與蒸汽的換熱方式為滴狀冷凝,減(jian)(jian)少了熱阻,鈦(tai)表面不結垢也(ye)可減(jian)(jian)少熱阻,使鈦(tai)的換熱性(xing)能(neng)顯著提高。
鈦的彈性模量在常(chang)溫時為106.4GPa,為鋼的57%。
下面(mian)是(shi)鈦(tai)的電離(li)能數據(單位:kJ/mol)
M - M+ 658
M+ - M2+ 1310
M2+ - M3+ 2652
M3+ - M4+ 4175
M4+ - M5+ 9573
M5+ - M6+ 11516
M6+ - M7+ 13590
M7+ - M8+ 16260
M8+ - M9+ 18640
M9+ - M10+ 20830
晶胞參數:
a = 295.08 pm
b = 295.08 pm
c = 468.55 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
鈦(tai)是(shi)一種化(hua)學性質非常活(huo)潑的(de)金屬,但熔(rong)點高達1668℃。鈦(tai)在較高的(de)溫度下(xia),還可與(yu)許(xu)多元(yuan)素和化(hua)合物發生反(fan)應。按其(qi)與(yu)鈦(tai)發生不同反(fan)應可分為(wei)以下(xia)四(si)類:
第一類(lei):鹵素(su)和氧族(zu)元(yuan)素(su)與鈦生成共(gong)價鍵與離子(zi)鍵化合物(wu);
第二類(lei):過渡元(yuan)素、氫、鈹(pi)、硼族(zu)、碳族(zu)和氮族(zu)元(yuan)素與(yu)鈦生(sheng)成金屬(shu)間化物和有限(xian)固溶體;
第(di)三類(lei):鋯、鉿、釩族(zu)、鉻族(zu)、鈧元素與鈦生成無(wu)限(xian)固溶體;
第四類(lei):惰(duo)性(xing)氣體(ti)、堿金屬(shu)、堿土金屬(shu)、稀土元素(除鈧(kang)外),錒、釷(tu)等不與鈦發生反(fan)應或(huo)基本上(shang)不發生反(fan)應。與化合物HF和氟(fu)化物氟(fu)化氫氣體(ti)在(zai)加熱時與鈦發生反(fan)應生成TiF4,反(fan)應式(shi)為
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千(qian)卡
鈦(tai)(tai)有良好(hao)的(de)(de)抗腐蝕性(xing)能,不受(shou)大氣(qi)和(he)海水的(de)(de)影響(xiang)。在常(chang)溫下(xia),不會被7%以(yi)下(xia)鹽(yan)酸、5%以(yi)下(xia)硫酸、硝(xiao)酸、王水或(huo)稀(xi)堿(jian)溶液所(suo)腐蝕;只有氫(qing)氟(fu)(fu)(fu)酸、濃鹽(yan)酸、濃硫酸等才(cai)可對它作用。不含水的(de)(de)氟(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)氫(qing)液體只可在鈦(tai)(tai)表面上生(sheng)成一層致密的(de)(de)四氟(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)膜(mo),可防(fang)止HF浸入鈦(tai)(tai)的(de)(de)內部(bu)。氫(qing)氟(fu)(fu)(fu)酸是鈦(tai)(tai)的(de)(de)最(zui)強溶劑。即使(shi)是濃度為1%的(de)(de)氫(qing)氟(fu)(fu)(fu)酸,也能與鈦(tai)(tai)發生(sheng)激烈反應:
2Ti+6HF=2TiF3+3H2
無水的氟(fu)化(hua)(hua)物及其水溶液(ye)在低溫下(xia)不(bu)與鈦發生反(fan)(fan)應,僅在高溫下(xia)熔融的氟(fu)化(hua)(hua)物與鈦發生顯著反(fan)(fan)應。HCl和氯化(hua)(hua)物氯化(hua)(hua)氫氣體能(neng)腐蝕金屬鈦,干燥的氯化(hua)(hua)氫在>300℃時(shi)與鈦反(fan)(fan)應生成TiCl4:
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡(ka)
濃(nong)度<5%的鹽酸在室溫下不(bu)與鈦(tai)(tai)反應(ying),20%的鹽酸在常溫下與鈦(tai)(tai)發生(sheng)反應(ying)生(sheng)成紫(zi)色的TiCl3:
2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2
當(dang)溫度(du)長高時,即使稀鹽(yan)酸(suan)(suan)也會(hui)腐(fu)蝕鈦(tai)。各(ge)種無(wu)水的氯(lv)化(hua)物,如鎂、錳、鐵(tie)、鎳、銅、鋅、汞、錫、鈣、鈉、鋇和(he)NH4+離子及其水溶液,都不(bu)與鈦(tai)發生(sheng)反應,鈦(tai)在(zai)這(zhe)些(xie)氯(lv)化(hua)物中(zhong)具有很好的穩(wen)定性。硫(liu)酸(suan)(suan)和(he)硫(liu)化(hua)氫(qing)鈦(tai)與5%的硫(liu)酸(suan)(suan)有明顯的反應,在(zai)常(chang)溫下,約40%的硫(liu)酸(suan)(suan)對鈦(tai)的腐(fu)蝕速(su)度(du)最(zui)快(kuai),當(dang)濃(nong)度(du)大于40%,達(da)到60%時腐(fu)蝕速(su)度(du)反而變慢,80%又達(da)到最(zui)快(kuai)。加熱的稀酸(suan)(suan)或50%的濃(nong)硫(liu)酸(suan)(suan)可(ke)與鈦(tai)反應生(sheng)成(cheng)硫(liu)酸(suan)(suan)鈦(tai):
Ti+H2SO4=TiSO4+H2
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2
加熱(re)的濃硫酸可被(bei)鈦還原,生成SO2:
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡
常溫下鈦(tai)與(yu)硫化氫反應(ying),在(zai)其表面(mian)生成(cheng)一層保護膜,可阻止硫化氫與(yu)鈦(tai)的(de)進一步反應(ying)。但在(zai)高溫下,硫化氫與(yu)鈦(tai)反應(ying)析出氫:
Ti+H2S=TiS+H2+70千卡
粉末鈦(tai)(tai)(tai)在600℃開始與硫(liu)化(hua)氫反(fan)應生(sheng)成(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)的硫(liu)化(hua)物,在900℃時反(fan)應產物主要為TiS,1200℃時為Ti2S3。硝(xiao)酸(suan)(suan)和(he)王水致密的表(biao)面光滑的鈦(tai)(tai)(tai)對硝(xiao)酸(suan)(suan)具有很好(hao)的穩定性(xing),這是(shi)(shi)由于硝(xiao)酸(suan)(suan)能快(kuai)速(su)在鈦(tai)(tai)(tai)表(biao)面生(sheng)成(cheng)一(yi)層牢(lao)固的氧(yang)化(hua)膜,但是(shi)(shi)表(biao)面粗糙(cao),特別是(shi)(shi)海綿鈦(tai)(tai)(tai)或粉末鈦(tai)(tai)(tai),可與次(ci)、熱稀硝(xiao)酸(suan)(suan)發生(sheng)反(fan)應:
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO
高于70℃的濃(nong)硝酸也可與鈦(tai)發(fa)生反(fan)應:
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O
常溫(wen)下,鈦不與王(wang)水反(fan)應(ying)。溫(wen)度高時,鈦可與王(wang)水反(fan)應(ying)生成TiCl2。
綜上所述,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)與溫(wen)度及其存(cun)在(zai)形態、純度有著極其密切(qie)的(de)(de)(de)(de)關系。致(zhi)密的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)(shu)(shu)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)在(zai)自然界(jie)中(zhong)(zhong)是相(xiang)當穩定的(de)(de)(de)(de),但是,粉(fen)末鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)在(zai)空氣中(zhong)(zhong)可引起自燃。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)中(zhong)(zhong)雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai),顯著的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理、化(hua)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)、機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)和耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。特(te)別是一些間隙雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),它們可以(yi)使(shi)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)晶(jing)格發生畸變,而影響(xiang)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)各(ge)種性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。常溫(wen)下(xia)(xia)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)化(hua)學活(huo)性(xing)(xing)很(hen)小,能(neng)(neng)(neng)與氫氟酸(suan)(suan)等少數幾種物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)發生反(fan)(fan)應(ying),但溫(wen)度增加時鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)迅速(su)增加,特(te)別是在(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)(xia)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)可與許(xu)多(duo)(duo)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)發生劇烈反(fan)(fan)應(ying)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)冶煉過(guo)程一般都在(zai)800℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)下(xia)(xia)進行,因此必須在(zai)真空中(zhong)(zhong)或在(zai)惰性(xing)(xing)氣氛保護下(xia)(xia)操作。金屬(shu)(shu)(shu)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)在(zai)高(gao)溫(wen)環境中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)還(huan)(huan)原能(neng)(neng)(neng)力強,能(neng)(neng)(neng)與氧(yang)、碳、氮以(yi)及其他許(xu)多(duo)(duo)元素化(hua)合,還(huan)(huan)能(neng)(neng)(neng)從(cong)部(bu)分金屬(shu)(shu)(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(比(bi)如氧(yang)化(hua)鋁)中(zhong)(zhong)奪取氧(yang)。常溫(wen)下(xia)(xia)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)與氧(yang)氣化(hua)合生成一層極薄致(zhi)密的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)膜,這層氧(yang)化(hua)膜常溫(wen)下(xia)(xia)不與硝(xiao)酸(suan)(suan),稀(xi)硫酸(suan)(suan),稀(xi)鹽酸(suan)(suan)反(fan)(fan)應(ying),以(yi)及酸(suan)(suan)中(zhong)(zhong)之王(wang)(wang)——王(wang)(wang)水。它與氫氟酸(suan)(suan)、濃鹽酸(suan)(suan)、濃硫酸(suan)(suan)反(fan)(fan)應(ying)。
在(zai)電化學中(zhong),鈦是單向(xiang)閥型(xing)金屬(shu),電位(wei)很負,通常(chang)無法(fa)用鈦作為陽極進行分解。
人們(men)利用鈦(tai)在高溫下化(hua)(hua)合能力強的(de)特點,在煉(lian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)時(shi)候(hou),氮很容易溶(rong)解在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)里,當鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠冷卻的(de)時(shi)候(hou),鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠中就形成氣泡,影響(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)質量。所以煉(lian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)工人往鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)里加進金(jin)屬鈦(tai),使它與氮化(hua)(hua)合,變成爐渣——氮化(hua)(hua)鈦(tai),浮在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)表(biao)面,這樣鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠就比較純凈(jing)了(le)。
當超音速飛機飛行時(shi),它的(de)機翼的(de)溫(wen)(wen)度(du)可以達到500℃。如用比較(jiao)耐熱的(de)鋁(lv)合金制造機翼,一到二三百度(du)也會吃(chi)不消,必須有(you)(you)一種(zhong)又(you)輕、又(you)韌、又(you)耐高溫(wen)(wen)的(de)材料來(lai)代替(ti)鋁(lv)合金而(er)鈦(tai)恰好能夠(gou)滿足(zu)這些要求。鈦(tai)還能經得(de)住零(ling)下一百多度(du)的(de)考驗,在這種(zhong)低溫(wen)(wen)下,鈦(tai)仍舊有(you)(you)很(hen)好的(de)韌性而(er)不發脆。
鈦吸氣(qi)主要指高溫下與(yu)碳、氫、氮、氧發生反應。利用鈦和鋯對空氣(qi)的(de)強大吸收力,可以除去空氣(qi),造成真空。比方,利用鈦制成的(de)真空泵,可以把空氣(qi)抽(chou)到只剩下十萬億(yi)分之一(yi)。
鈦的(de)最(zui)大(da)缺點(dian)是難以提煉(lian)。主要(yao)是因(yin)為(wei)鈦在(zai)高溫下(xia)化(hua)合能力強,可以與(yu)氧(yang)、碳、氮以及其他許多元素化(hua)合。因(yin)此,不論在(zai)冶煉(lian)或者(zhe)鑄(zhu)造的(de)時(shi)候,人們(men)都小心地(di)防止這些元素“侵襲”鈦。在(zai)冶煉(lian)鈦的(de)時(shi)候,空氣(qi)(qi)與(yu)水當然是嚴格禁止接(jie)近(jin)的(de),甚至連冶金上(shang)常用的(de)氧(yang)化(hua)鋁(lv)坩堝也禁止使(shi)用,因(yin)為(wei)鈦會(hui)從氧(yang)化(hua)鋁(lv)里奪取(qu)氧(yang)。人們(men)利(li)用鎂與(yu)四(si)氯化(hua)鈦在(zai)惰(duo)性氣(qi)(qi)體——氦(hai)氣(qi)(qi)或氬氣(qi)(qi)中相作用,來提煉(lian)鈦。
鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)物為(wei)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai),是(shi)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)最高價氧(yang)化(hua)(hua)物。天(tian)然TiO2是(shi)金(jin)紅石(shi),純(chun)凈的(de)(de)(de)TiO2是(shi)雪白(bai)(bai)的(de)(de)(de)粉末,是(shi)最好的(de)(de)(de)白(bai)(bai)色顏料,俗稱鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai),冷時為(wei)白(bai)(bai)色,熱時呈淺黃(huang)色。以前(qian),人們開采鈦(tai)(tai)(tai)礦,主要目的(de)(de)(de)便是(shi)為(wei)了獲得二(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)。鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)的(de)(de)(de)粘附(fu)力強(qiang),不易(yi)起化(hua)(hua)學(xue)變化(hua)(hua),永遠是(shi)雪白(bai)(bai)的(de)(de)(de),是(shi)良(liang)好的(de)(de)(de)白(bai)(bai)色涂(tu)料,它(ta)折射率高,著色力強(qiang),遮蓋力大,化(hua)(hua)學(xue)性能(neng)(neng)穩定(ding)。其他白(bai)(bai)色涂(tu)料,如鋅白(bai)(bai)ZnO和鉛白(bai)(bai)2PbCO3·Pb(OH)2等(deng),不具(ju)有鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)的(de)(de)(de)這些(xie)優良(liang)性能(neng)(neng)。特(te)別可貴的(de)(de)(de)是(shi)鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)無毒。它(ta)的(de)(de)(de)熔點(dian)很(hen)高,被(bei)用(yong)來(lai)制造耐火(huo)玻璃,釉料,琺瑯、陶(tao)土(tu)、耐高溫的(de)(de)(de)實驗器皿等(deng)。
二(er)(er)氧化(hua)鈦(tai)(tai)是世界(jie)上最(zui)白(bai)(bai)的(de)東西,1克二(er)(er)氧化(hua)鈦(tai)(tai)可以把450多(duo)平方厘米的(de)面積涂得雪白(bai)(bai)。它(ta)比常用(yong)的(de)白(bai)(bai)顏(yan)(yan)料——鋅鋇白(bai)(bai)還(huan)要(yao)白(bai)(bai)5倍,因此是調制白(bai)(bai)油漆的(de)最(zui)好顏(yan)(yan)料。世界(jie)上用(yong)作顏(yan)(yan)料的(de)二(er)(er)氧化(hua)鈦(tai)(tai),一(yi)年多(duo)到幾(ji)十萬噸。二(er)(er)氧化(hua)鈦(tai)(tai)可以加(jia)在(zai)紙(zhi)里,使(shi)紙(zhi)變白(bai)(bai)并且不透(tou)明,效果比其他物質大10倍,因此,鈔票紙(zhi)和美術品用(yong)紙(zhi)就要(yao)加(jia)二(er)(er)氧化(hua)鈦(tai)(tai)。此外(wai),為了使(shi)塑(su)料的(de)顏(yan)(yan)色(se)變淺,使(shi)人造(zao)絲光澤柔和,有時(shi)也要(yao)添加(jia)二(er)(er)氧化(hua)鈦(tai)(tai)。在(zai)橡膠工(gong)業上,二(er)(er)氧化(hua)鈦(tai)(tai)還(huan)被用(yong)作為白(bai)(bai)色(se)橡膠的(de)填料。
鈦(tai)(tai)的(de)氫(qing)化物是氫(qing)化鈦(tai)(tai)。氫(qing)化鈦(tai)(tai)很脆,因(yin)而(er)可用于制造粉末鈦(tai)(tai),它(ta)還用于焊(han)(han)接,二氫(qing)化鈦(tai)(tai)受熱分(fen)解,析出(chu)新生(sheng)態氫(qing)和金屬鈦(tai)(tai),后者可促進焊(han)(han)接,并使焊(han)(han)縫強度增加。可用作聚合(he)反應之(zhi)催化劑。
四(si)(si)氯(lv)化(hua)(hua)鈦非常有趣(qu),它(ta)在(zai)通(tong)常狀(zhuang)況下為無色(se)液(ye)體(ti)(熔點-25℃,沸點136.4℃),有刺(ci)鼻(bi)氣(qi)味,在(zai)濕空氣(qi)中便(bian)會大冒(mao)白煙——它(ta)水(shui)(shui)解了,變成白色(se)的(de)二氧化(hua)(hua)鈦的(de)水(shui)(shui)凝(ning)膠(jiao)。在(zai)水(shui)(shui)中則(ze)強(qiang)烈水(shui)(shui)解為偏鈦酸H2TiO3。在(zai)軍事上,人(ren)們便(bian)利用四(si)(si)氯(lv)化(hua)(hua)鈦的(de)這股怪脾氣(qi),作為人(ren)造煙霧劑。特別(bie)是在(zai)海洋(yang)上,水(shui)(shui)氣(qi)多,一放四(si)(si)氯(lv)化(hua)(hua)鈦,濃煙就象一道白色(se)的(de)長城(cheng),擋住了敵人(ren)的(de)視線。在(zai)農業上,人(ren)們利用四(si)(si)氟化(hua)(hua)鈦來(lai)防霜。
TiCl3是紫色晶體,其水溶液可用(yong)做(zuo)還原(yuan)劑。Ti3+比Sn2+有更強的還原(yuan)性。
鈦酸鋇晶體有(you)這樣的(de)(de)(de)(de)特性(xing):當它(ta)(ta)(ta)受壓力(li)而(er)改變形狀的(de)(de)(de)(de)時候,會產(chan)(chan)生電(dian)流(liu),一通(tong)電(dian)又會改變形狀。于是,人(ren)們(men)把(ba)鈦酸鋇放在超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)中,它(ta)(ta)(ta)受壓便(bian)產(chan)(chan)生電(dian)流(liu),由它(ta)(ta)(ta)所產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)(de)電(dian)流(liu)的(de)(de)(de)(de)大小(xiao)可(ke)(ke)以(yi)測(ce)知超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)的(de)(de)(de)(de)強弱。相反,用(yong)高頻電(dian)流(liu)通(tong)過它(ta)(ta)(ta),則可(ke)(ke)以(yi)產(chan)(chan)生超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)。幾乎所有(you)的(de)(de)(de)(de)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)儀器中,都要用(yong)到鈦酸鋇。除此之外(wai),鈦酸鋇還有(you)許多用(yong)途。例如:鐵路工人(ren)把(ba)它(ta)(ta)(ta)放在鐵軌下(xia)(xia)面(mian),來(lai)測(ce)量火車通(tong)過時候的(de)(de)(de)(de)壓力(li);醫生用(yong)它(ta)(ta)(ta)制成脈搏記(ji)錄器。用(yong)鈦酸鋇做的(de)(de)(de)(de)水底探測(ce)器,是銳利的(de)(de)(de)(de)水下(xia)(xia)眼(yan)睛(jing),它(ta)(ta)(ta)不只(zhi)能夠看到魚群,而(er)且還可(ke)(ke)以(yi)看到水底下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)暗礁(jiao)、冰山和(he)敵人(ren)的(de)(de)(de)(de)潛水艇等。
制取(qu)金(jin)屬鈦(tai)(tai)(tai)的(de)原(yuan)料主要(yao)為金(jin)紅石(shi),其中(zhong)含(han)TiO2大于96%。缺少金(jin)紅石(shi)礦(kuang)的(de)國家,例如(ru)蘇聯,則采用鈦(tai)(tai)(tai)鐵礦(kuang)制成(cheng)的(de)"高鈦(tai)(tai)(tai)渣(zha)",其中(zhong)含(han)TiO290%左右。因天然金(jin)紅石(shi)漲價和(he)儲量日減,各國都(dou)趨向(xiang)于用鈦(tai)(tai)(tai)鐵礦(kuang)制成(cheng)富鈦(tai)(tai)(tai)料,即高鈦(tai)(tai)(tai)渣(zha)和(he)人造金(jin)紅石(shi)。鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)1791年(nian)被(bei)發現,而第一次制得純凈的(de)鈦(tai)(tai)(tai)卻是在(zai)1910年(nian),中(zhong)間(jian)經(jing)歷了一百余年(nian)。原(yuan)因在(zai)于:鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)高溫下性質十分活(huo)潑(po),很易和(he)氧、氮、碳等元素化合(he),要(yao)提煉出(chu)純鈦(tai)(tai)(tai)需要(yao)十分苛刻的(de)條件。
冶煉(lian)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)時,要經過(guo)復(fu)雜的(de)(de)(de)(de)步驟。把鈦(tai)(tai)(tai)(tai)鐵礦變成(cheng)四氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai),再放(fang)到(dao)密(mi)封的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹鋼罐(guan)中,充以氬氣,使它(ta)們與金屬(shu)鎂反應,就(jiu)得(de)到(dao)“海綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)”。這(zhe)種多孔的(de)(de)(de)(de)“海綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)”是不(bu)能直(zhi)接使用的(de)(de)(de)(de),還必(bi)須把它(ta)們在電爐中融(rong)化(hua)成(cheng)液體,才能鑄成(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)錠(ding)。但制(zhi)造這(zhe)種電爐又談(tan)何容易!除了(le)電爐的(de)(de)(de)(de)空氣必(bi)須抽干(gan)凈外,更傷腦筋的(de)(de)(de)(de)是,簡直(zhi)找不(bu)到(dao)盛裝液態(tai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)坩(gan)堝(guo)(guo),因為一(yi)般耐(nai)火材料(liao)都(dou)含有(you)氧化(hua)物(wu),而(er)(er)其(qi)中的(de)(de)(de)(de)氧就(jiu)會(hui)被(bei)液態(tai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)奪走。后來,人們終于發明(ming)了(le)一(yi)種“水冷(leng)(leng)銅(tong)坩(gan)堝(guo)(guo)”的(de)(de)(de)(de)電爐。這(zhe)種電爐只有(you)中央一(yi)部分(fen)區域很熱,其(qi)余(yu)部分(fen)都(dou)是冷(leng)(leng)的(de)(de)(de)(de),鈦(tai)(tai)(tai)(tai)在電爐中熔化(hua)后,流(liu)到(dao)用水冷(leng)(leng)卻的(de)(de)(de)(de)銅(tong)坩(gan)堝(guo)(guo)壁上(shang),馬上(shang)凝成(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)錠(ding)。用這(zhe)種方法(fa)已經能夠(gou)生產幾噸(dun)重的(de)(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)塊(kuai),但它(ta)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)本就(jiu)可想而(er)(er)知了(le)。
工業上常用硫(liu)酸分解(jie)鈦(tai)(tai)鐵礦(kuang)的方法制取(qu)二氧(yang)(yang)化(hua)鈦(tai)(tai),再由(you)二氧(yang)(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)制取(qu)金屬鈦(tai)(tai)。濃(nong)硫(liu)酸處理磨碎的鈦(tai)(tai)鐵礦(kuang)(精礦(kuang)),發生(sheng)下面的化(hua)學(xue)反應:
FeTiO3+3H2SO4 = Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4 = TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4 = FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2O
為了(le)除去雜質Fe2(SO4)3,加入鐵屑,Fe3+還原為Fe2+,然后將溶液冷(leng)卻至273K以(yi)下,使得FeSO4·7H2O(綠(lv)礬)作為副產品結(jie)晶析出(chu)。
Ti(SO4)2和(he)TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉淀,反(fan)應是:
Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4
鍛燒偏(pian)鈦酸即制得二(er)氧化鈦:
H2TiO3= TiO2+H2O
工業上制金(jin)屬(shu)鈦采用(yong)金(jin)屬(shu)熱(re)還(huan)原法還(huan)原四氯化(hua)鈦。將TiO2(或天然的金(jin)紅石(shi))和(he)炭粉(fen)混(hun)合加熱(re)至1000~1100K,進行氯化(hua)處(chu)理,并使生成的TiCl4,蒸氣(qi)冷凝。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
在(zai)1070K用熔融的鎂在(zai)氬(ya)氣中還(huan)原(yuan)TiCl4可得(de)多孔(kong)的海(hai)綿(mian)鈦:
TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti
這種(zhong)海綿(mian)鈦經過粉碎、放入真(zhen)空電弧爐里熔(rong)煉,最(zui)后制成各種(zhong)鈦材。
也可以通(tong)過反應:Ti+2CI2=TiCI4
得到(dao)的TiCI4經過高溫(1250℃左右)情況下分解:
TiCI4=Ti+2CI2
由此得到(dao)純鈦(tai)棒。
金屬鎂(mei)還(huan)原四氯化(hua)鈦(tai)。按摩爾比將四氯化(hua)鈦(tai)在惰(duo)性氣體(ti)中(zhong)用(yong)金屬鎂(mei)還(huan)原,反應(ying)溫度(du)控(kong)制在900℃左右,可制得海綿狀鈦(tai)。副產品氯化(hua)鎂(mei)可通(tong)過在1.33×10-2~1.33×10-4Pa真空、加熱(re)1000℃的條件下從鈦(tai)中(zhong)分離出來。
鈦耐腐蝕,所以在化學工業(ye)上常常要用(yong)到它。過去,化學反應器中(zhong)裝熱(re)硝(xiao)酸(suan)的部(bu)件(jian)都用(yong)不(bu)銹鋼(gang)(gang)。不(bu)銹鋼(gang)(gang)也(ye)怕那強烈的腐蝕劑(ji)——熱(re)硝(xiao)酸(suan),每隔半年,這(zhe)(zhe)種部(bu)件(jian)就要統統換掉。用(yong)鈦來制造(zao)這(zhe)(zhe)些部(bu)件(jian),雖然成本(ben)比(bi)不(bu)銹鋼(gang)(gang)部(bu)件(jian)貴一些,但是它可以連續(xu)不(bu)斷(duan)地使用(yong)五(wu)年,計(ji)算起(qi)來反而合算得(de)多。
鈦(tai)和(he)鈦(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin)(jin)(jin)大(da)量用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)航空(kong)工(gong)業(ye),有(you)"空(kong)間金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)"之(zhi)稱(cheng);另(ling)外(wai),在造(zao)船工(gong)業(ye)、化學(xue)工(gong)業(ye)、制(zhi)(zhi)造(zao)機械部件、電訊器(qi)(qi)(qi)(qi)材、硬(ying)質合金(jin)(jin)(jin)(jin)等方面有(you)著日(ri)益(yi)廣(guang)泛(fan)(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)。純(chun)鈦(tai)是(shi)銀白(bai)色(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu),它具(ju)有(you)許(xu)多(duo)優良性能。鈦(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)密度(du)(du)比鋼(gang)(gang)(gang)小43%,比久負盛名(ming)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)輕金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)鎂(mei)稍大(da)一些。鈦(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)大(da),純(chun)鈦(tai)抗拉(la)強(qiang)度(du)(du)最(zui)高(gao)可達(da)180kg/mm2,與鋼(gang)(gang)(gang)相差不多(duo),比鋁大(da)兩倍,比鎂(mei)大(da)五(wu)倍。鈦(tai)耐(nai)高(gao)溫,熔點1942K,比黃金(jin)(jin)(jin)(jin)高(gao)近1000K,比鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)近500K。有(you)些鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)高(gao)于(yu)鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)(jin),但鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比強(qiang)度(du)(du)(抗拉(la)強(qiang)度(du)(du)和(he)密度(du)(du)之(zhi)比)卻超過優質鋼(gang)(gang)(gang)。鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)(jin)有(you)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱強(qiang)度(du)(du)、低(di)溫韌(ren)性和(he)斷裂(lie)韌(ren)性,故多(duo)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)作(zuo)飛機發(fa)(fa)動機零件和(he)火(huo)箭、導彈(dan)結構(gou)件。鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)(jin)還可作(zuo)燃料和(he)氧(yang)(yang)化劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)儲箱以(yi)及高(gao)壓容器(qi)(qi)(qi)(qi)。已有(you)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)鈦(tai)合金(jin)(jin)(jin)(jin)制(zhi)(zhi)造(zao)自動步槍,迫擊炮座(zuo)板及無后座(zuo)力炮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)射管(guan)。在石油工(gong)業(ye)上主要作(zuo)各種容器(qi)(qi)(qi)(qi)、反應器(qi)(qi)(qi)(qi)、熱交(jiao)換(huan)器(qi)(qi)(qi)(qi)、蒸餾塔、管(guan)道、泵和(he)閥(fa)等。鈦(tai)可用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)作(zuo)電極和(he)發(fa)(fa)電站的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷凝器(qi)(qi)(qi)(qi)以(yi)及環境(jing)污(wu)染控制(zhi)(zhi)裝(zhuang)(zhuang)置。鈦(tai)鎳形狀記憶合金(jin)(jin)(jin)(jin)在儀器(qi)(qi)(qi)(qi)儀表上已廣(guang)泛(fan)(fan)應用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)。在醫療(liao)中(zhong),鈦(tai)可作(zuo)人造(zao)骨頭(tou)和(he)各種器(qi)(qi)(qi)(qi)具(ju)。鈦(tai)還是(shi)煉鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脫氧(yang)(yang)劑(ji)和(he)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)以(yi)及合金(jin)(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)元。鈦(tai)白(bai)粉是(shi)顏(yan)料和(he)油漆的(de)(de)(de)(de)(de)(de)良好(hao)原料。碳化鈦(tai),氫(qing)化鈦(tai)是(shi)新型(xing)硬(ying)質合金(jin)(jin)(jin)(jin)材料。氮化鈦(tai)顏(yan)色(se)近于(yu)黃金(jin)(jin)(jin)(jin),在裝(zhuang)(zhuang)飾方面應用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)廣(guang)泛(fan)(fan)。
鈦(tai)屬于化學性(xing)質比較活潑的(de)(de)金(jin)屬。加熱時(shi)能與O2、N2、H2、S和鹵(lu)素(su)等(deng)非金(jin)屬作用。但在常溫下,鈦(tai)表面易生成一層極薄的(de)(de)致密的(de)(de)氧化物保護(hu)膜,可以抵抗強酸(suan)甚至王水(shui)的(de)(de)作用,表現(xian)出強的(de)(de)抗腐(fu)蝕性(xing)。因(yin)此(ci),一般金(jin)屬在酸(suan)、堿、鹽的(de)(de)溶液(ye)中變得千瘡百孔而鈦(tai)卻安(an)然無恙。
液態鈦(tai)(tai)(tai)幾乎能(neng)溶解(jie)所有的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu),因此可(ke)以和(he)多種(zhong)金(jin)屬(shu)形成(cheng)合金(jin)。鈦(tai)(tai)(tai)加(jia)入鋼中(zhong)制(zhi)(zhi)得的(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)鋼堅韌(ren)而富(fu)有彈性。鈦(tai)(tai)(tai)能(neng)與(yu)(yu)鐵、鋁、釩或鉬等(deng)(deng)其他元素熔成(cheng)合金(jin),造(zao)(zao)(zao)出高強度的(de)(de)(de)輕合金(jin),在(zai)各方面有著廣泛(fan)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong),包括航天(噴氣發動機(ji)(ji)、導彈及(ji)(ji)航天器(qi))、軍(jun)事、工業程序(化(hua)(hua)(hua)工與(yu)(yu)石油制(zhi)(zhi)品、海水淡化(hua)(hua)(hua)及(ji)(ji)造(zao)(zao)(zao)紙)、汽車、農(nong)產食品、醫(yi)學(義肢、骨(gu)科(ke)移植及(ji)(ji)牙(ya)科(ke)器(qi)械與(yu)(yu)填充物)、廚房用(yong)(yong)(yong)具、運動用(yong)(yong)(yong)品、珠寶及(ji)(ji)手機(ji)(ji)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)強度高,大(da)量用(yong)(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)軍(jun)用(yong)(yong)(yong)超音(yin)速飛機(ji)(ji)的(de)(de)(de)結(jie)構材料、噴氣發動機(ji)(ji)的(de)(de)(de)壓(ya)縮部件、飛機(ji)(ji)機(ji)(ji)架的(de)(de)(de)構件、機(ji)(ji)殼(ke)、隔火墻(qiang)、鉚釘;空運裝(zhuang)備的(de)(de)(de)結(jie)構部件;軍(jun)事設施和(he)軍(jun)用(yong)(yong)(yong)艦艇的(de)(de)(de)裝(zhuang)甲(jia)板以及(ji)(ji)螺(luo)旋槳的(de)(de)(de)葉片等(deng)(deng)。在(zai)民(min)用(yong)(yong)(yong)工業中(zhong),鈦(tai)(tai)(tai)及(ji)(ji)其合金(jin)可(ke)用(yong)(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)各種(zhong)泵、閥(fa)門、過(guo)濾、蒸發設備的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)絲(si)網和(he)各種(zhong)機(ji)(ji)器(qi)零件。粉末狀鈦(tai)(tai)(tai)可(ke)在(zai)電(dian)子管制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)工藝(yi)中(zhong)用(yong)(yong)(yong)作(zuo)除氧劑。主要(yao)用(yong)(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)航天飛機(ji)(ji)、火箭導彈、潛艇、化(hua)(hua)(hua)工設備、醫(yi)療器(qi)械、人工關節(jie)等(deng)(deng),還用(yong)(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)取鈦(tai)(tai)(tai)白粉。可(ke)用(yong)(yong)(yong)來制(zhi)(zhi)作(zuo)反應釜(fu),冷(leng)凝器(qi),發酵罐和(he)冷(leng)卻器(qi)。
鈦(tai)(tai)合金制(zhi)成飛機比(bi)其它金屬制(zhi)成同樣(yang)重的(de)(de)飛機多載(zai)旅客(ke)100多人。制(zhi)成的(de)(de)潛艇(ting),既(ji)能抗(kang)海(hai)水腐蝕,又能抗(kang)深層壓(ya)力,其下潛深度比(bi)不銹鋼潛艇(ting)增加80%。同時,鈦(tai)(tai)無磁性,不會(hui)被(bei)水雷發現,具有很好的(de)(de)反監護作用。
因為(wei)鈦(tai)(tai)具有“親生物”性,在人體內,能抵(di)抗分泌物的腐蝕且無毒,對任何殺菌方(fang)法都適應。因此被廣(guang)泛用于制(zhi)(zhi)醫療(liao)器械(xie),制(zhi)(zhi)人造髖關節(jie)(jie)、膝關節(jie)(jie)、肩關節(jie)(jie)、脅關節(jie)(jie)、頭蓋骨,主動心(xin)瓣、骨骼固定夾(jia)。當新的肌肉纖(xian)維(wei)環包(bao)在這(zhe)些(xie)“鈦(tai)(tai)骨”上時(shi),這(zhe)些(xie)鈦(tai)(tai)骨就開(kai)始維(wei)系(xi)著(zhu)人體的正常活(huo)動。
鈦在人(ren)體(ti)(ti)中分布(bu)廣泛(fan),正(zheng)常人(ren)體(ti)(ti)中的含量為每(mei)70kg體(ti)(ti)重不超過15mg,其作(zuo)用(yong)尚(shang)不清楚。但鈦能刺激吞噬(shi)細胞(bao),使免疫(yi)力增強這一作(zuo)用(yong)已被(bei)證實。
重(zhong)要的鈦(tai)化合物(wu)有:二氧化鈦(tai)(TiO2)、四氯化鈦(tai)(TiCl4)、偏鈦(tai)酸(suan)鋇(bei)(BaTiO3)。
純(chun)凈的(de)二氧化鈦(tai)是白(bai)(bai)(bai)(bai)色(se)粉末,是優良的(de)白(bai)(bai)(bai)(bai)色(se)顏料,商(shang)品名(ming)稱“鈦(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)”。它兼有鉛白(bai)(bai)(bai)(bai)(PbCO3)的(de)遮蓋性能(neng)和鋅(xin)白(bai)(bai)(bai)(bai)(ZnO)的(de)持(chi)久性能(neng)。因(yin)此,人們常把鈦(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)加在油漆中,制成高級(ji)白(bai)(bai)(bai)(bai)色(se)油漆。
在造紙工業中作為填充劑加在紙槳中。
紡織工(gong)(gong)業(ye)中(zhong)作(zuo)(zuo)為(wei)人造(zao)纖維的(de)消光劑(ji)(ji);在(zai)玻璃、陶瓷、搪瓷工(gong)(gong)業(ye)上作(zuo)(zuo)為(wei)添加劑(ji)(ji),改(gai)善(shan)其性(xing)能;在(zai)許(xu)多化(hua)學(xue)(xue)反應(ying)中(zhong)用作(zuo)(zuo)催化(hua)劑(ji)(ji)。在(zai)化(hua)學(xue)(xue)工(gong)(gong)業(ye)日(ri)益(yi)發展的(de)今(jin)天,二氧化(hua)鈦及(ji)鈦系(xi)化(hua)合物作(zuo)(zuo)為(wei)精細化(hua)工(gong)(gong)產品,有著(zhu)很高的(de)附加價值,前景十(shi)分(fen)誘人。
四氯化鈦是一(yi)種無色(se)液體;熔點250K、沸點409K,有刺激性(xing)氣味(wei)。它在水(shui)中或(huo)潮濕的空氣中都極易(yi)水(shui)解,冒(mao)出大量的白煙。
TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl
因此TiCl4在(zai)軍事上作為(wei)人(ren)造(zao)煙霧(wu)劑(ji),猶(you)其是用在(zai)海洋戰爭(zheng)中。在(zai)農業上,人(ren)們用TiCl4形(xing)成的(de)濃霧(wu)地面(mian),減少夜間地面(mian)熱(re)量的(de)散(san)失,保護蔬菜和農作物不(bu)受嚴寒、霜凍(dong)的(de)危害(hai)。
將TiO2和BaCO3一起熔融制(zhi)得偏鈦酸鋇:
TiO2+BaCO3=BaTiO3十CO2
人工制得的(de)BaTiO3具(ju)有(you)高(gao)的(de)介電(dian)(dian)常(chang)數(shu),由它制成的(de)電(dian)(dian)容(rong)(rong)器有(you)較大的(de)容(rong)(rong)量(liang)(liang),更重(zhong)要的(de)是(shi)BaTiO3具(ju)有(you)顯著(zhu)的(de)“壓電(dian)(dian)性能”,其(qi)晶體(ti)受(shou)壓會(hui)產(chan)生(sheng)電(dian)(dian)流(liu),一通電(dian)(dian),又會(hui)改變(bian)形(xing)狀(zhuang)。人們把它置于(yu)超(chao)聲波(bo)中(zhong),它受(shou)壓便(bian)產(chan)生(sheng)電(dian)(dian)流(liu),通過測量(liang)(liang)電(dian)(dian)流(liu)強弱(ruo)可測出超(chao)聲波(bo)強弱(ruo)。幾(ji)乎所(suo)有(you)的(de)超(chao)聲波(bo)儀(yi)器中(zhong)都要用到它。隨(sui)著(zhu)鈦酸鹽的(de)開發利用,它愈(yu)來(lai)愈(yu)廣泛地用來(lai)制造非線性元件、介質放(fang)大器、電(dian)(dian)子(zi)計(ji)算機記憶(yi)元件、微型電(dian)(dian)容(rong)(rong)器、電(dian)(dian)鍍材(cai)(cai)(cai)料(liao)、航空(kong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)、強磁(ci)、半導(dao)體(ti)材(cai)(cai)(cai)料(liao)、光學儀(yi)器、試劑等。
鈦(tai)、鈦(tai)合金及鈦(tai)化合物的(de)(de)優良性能促使人類迫切(qie)需要它們。然而,生產成(cheng)本之高,使應用受到限制。相信在不久的(de)(de)將(jiang)來,隨著鈦(tai)的(de)(de)冶煉技術不斷改進和提高,鈦(tai)、鈦(tai)合金及鈦(tai)的(de)(de)化合物的(de)(de)應用將(jiang)會(hui)得(de)到更大的(de)(de)發展。
鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)抗腐蝕(shi)性(xing)鋯是一種(zhong)應用(yong)于原子能工業和在(zai)高溫高壓(ya)下用(yong)作耐蝕(shi)化(hua)工材料(liao),但(dan)在(zai)溶(rong)液(ye)中其(qi)活潑性(xing)僅次(ci)于鈉(na)。在(zai)氫氧化(hua)鈦(tai)(tai)溶(rong)液(ye)里加入活潑的(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鋯溶(rong)液(ye),會(hui)發現(xian)鈦(tai)(tai)把硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鋯拒之(zhi)門外。而(er)且氫氧化(hua)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)密(mi)度小(xiao)于硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鋯,但(dan)依然能保持明顯的(de)(de)(de)分層(ceng),并把硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鋯停留在(zai)上層(ceng),這證明了鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)抗腐蝕(shi)性(xing)。
根據(ju)實驗,鈦放入海底20~50年均不會(hui)被腐蝕。
截至1995年底,世界(jie)金紅(hong)石(包括(kuo)銳鈦(tai)礦)儲(chu)量(liang)(liang)和(he)儲(chu)量(liang)(liang)基礎分別為3330萬(wan)噸(dun)(dun)和(he)16440萬(wan)噸(dun)(dun),資源(yuan)(yuan)總量(liang)(liang)約2.3億(yi)(yi)噸(dun)(dun)(TiO2含量(liang)(liang),下(xia)同(tong)),主(zhu)要集中在(zai)南非、印度、斯里蘭卡(ka)、澳(ao)大利亞。世界(jie)鈦(tai)鐵(tie)礦(TiO2)儲(chu)量(liang)(liang)和(he)儲(chu)量(liang)(liang)基礎分別為2.743億(yi)(yi)噸(dun)(dun)和(he)4.353億(yi)(yi)噸(dun)(dun),資源(yuan)(yuan)總量(liang)(liang)約10億(yi)(yi)噸(dun)(dun);主(zhu)要集中在(zai)南非、挪(nuo)威、澳(ao)大利亞、加拿(na)大和(he)印度。
截(jie)至1996年(nian)底中國保有原生鈦(tai)(磁(ci))鐵礦(折TiO2)儲(chu)(chu)量(liang)(liang)35704.09萬(wan)噸(其(qi)(qi)中A+B+C級(ji)23191.50萬(wan)噸);鈦(tai)鐵礦(砂(sha)礦)礦物儲(chu)(chu)量(liang)(liang)3803.19萬(wan)噸(其(qi)(qi)中A+B+C級(ji)2147.17萬(wan)噸);金(jin)紅石(shi)礦物儲(chu)(chu)量(liang)(liang)256.86萬(wan)噸(其(qi)(qi)中A+B+C級(ji)73.73萬(wan)噸);金(jin)紅石(shi)TiO2儲(chu)(chu)量(liang)(liang)750.86萬(wan)噸(其(qi)(qi)中A+B+C級(ji)242.43萬(wan)噸)。
若將(jiang)中國(guo)1996年(nian)保有鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)砂礦(kuang)的(de)(de)(de)A+B+C級礦(kuang)物儲(chu)量(liang)2147.17萬噸(dun),按含TiO2 48%折算(suan),則(ze)其(qi)(qi)TiO2儲(chu)量(liang)為(wei)1030.64萬噸(dun),僅占同年(nian)世界鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(TiO2)27000萬噸(dun)的(de)(de)(de)3.83%;若再(zai)將(jiang)其(qi)(qi)與原生(sheng)鈦(tai)(tai)磁鐵(tie)礦(kuang)巖礦(kuang)(TiO2)的(de)(de)(de)A+B+C級儲(chu)量(liang)(23191.50萬噸(dun))中可利(li)用的(de)(de)(de)約占50%以粒狀鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)產出的(de)(de)(de)(TiO2)儲(chu)量(liang)11595.75萬噸(dun)相加,其(qi)(qi)TiO2總(zong)儲(chu)量(liang)為(wei)12626.4萬噸(dun),則(ze)占世界鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(TiO2)儲(chu)量(liang)27000萬噸(dun)的(de)(de)(de)47.76%,從這(zhe)個意義上說,中國(guo)可稱為(wei)世界鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)資源(yuan)最豐富的(de)(de)(de)國(guo)家。
若(ruo)將(jiang)中國(guo)1996年(nian)保(bao)有金(jin)紅石(shi)(shi)礦物的(de)A+B+C級(ji)(ji)儲量73.73萬(wan)(wan)噸按含(han)TiO2 94%折算成TiO2儲量為69.31萬(wan)(wan)噸,再加上同(tong)(tong)年(nian)金(jin)紅石(shi)(shi)(TiO2)的(de)A+B+C級(ji)(ji)儲量242.43萬(wan)(wan)噸,合(he)計(ji)為311.74萬(wan)(wan)噸,則占同(tong)(tong)年(nian)世(shi)界(jie)金(jin)紅石(shi)(shi)(TiO2)儲量3330萬(wan)(wan)噸的(de)9.36%,由(you)此可見中國(guo)金(jin)紅石(shi)(shi)資源并不豐富。
中(zhong)(zhong)國鈦(tai)資源(yuan)(yuan)總量9.65億(yi)噸(dun),居世(shi)界之首(shou),占世(shi)界探明儲量的38.85%,主要集中(zhong)(zhong)在四川、云南(nan)(nan)、廣東、廣西(xi)及(ji)海南(nan)(nan)等地,其中(zhong)(zhong)攀西(xi)(攀枝花西(xi)昌)地區是中(zhong)(zhong)國最大的鈦(tai)資源(yuan)(yuan)基地,鈦(tai)資源(yuan)(yuan)量為8.7億(yi)噸(dun)。
中國探明的鈦資源分布(bu)在21個省(sheng)(自治區(qu)、直轄市(shi))共108個礦區(qu)。主要產區(qu)為四川,次有河北、海南(nan)、廣東、湖北、廣西、云南(nan)、陜西、山(shan)西等省(sheng)(區(qu))。
鈦磁鐵礦(kuang)(kuang)巖礦(kuang)(kuang):主(zhu)要礦(kuang)(kuang)床分布(bu)在四川省(sheng)攀枝花的(de)(de)鹽邊紅格(ge)和(he)(he)米易(yi)白馬(ma),西(xi)昌(chang)(chang)的(de)(de)太和(he)(he);河北(bei)省(sheng)承(cheng)德的(de)(de)大(da)廟、黑山,豐寧的(de)(de)招兵溝,崇(chong)禮的(de)(de)南天(tian)門(men);山西(xi)省(sheng)左(zuo)權的(de)(de)桐峪;陜(shan)西(xi)省(sheng)洋縣(xian)的(de)(de)畢機溝;新(xin)疆的(de)(de)尾(wei)亞;河南省(sheng)舞陽(yang)的(de)(de)趙案莊;廣東省(sheng)興寧的(de)(de)霞嵐;黑龍(long)江省(sheng)的(de)(de)呼瑪(ma);北(bei)京市昌(chang)(chang)平(ping)的(de)(de)上(shang)莊和(he)(he)懷柔的(de)(de)新(xin)地。其中四川省(sheng)表內儲量(liang)(TiO2 44256.32萬(wan)t)占(zhan)全國同(tong)類儲量(liang)(TiO2 46522.83萬(wan)t)的(de)(de)95.1%,河北(bei)省(sheng)(TiO2 1544.46萬(wan)t)占(zhan)3.3%,陜(shan)西(xi)省(sheng)占(zhan)0.46%,山西(xi)省(sheng)占(zhan)0.35%。
金紅石(shi)巖礦主要礦床分布在湖北省棗陽的(de)(de)(de)大阜山;山西(xi)省代(dai)縣的(de)(de)(de)碾(nian)子(zi)溝(gou);河南省新縣的(de)(de)(de)楊沖;山東省萊西(xi)縣的(de)(de)(de)劉家莊。其中湖北省金紅石(shi)(TiO2)表內儲量(534.43萬(wan)t)占全國(guo)同(tong)類(lei)儲量(750.86萬(wan)t)的(de)(de)(de)71.2%,山西(xi)省(154.79萬(wan)t)占20.6%,陜西(xi)省(44.4萬(wan)t)占5.9%。
鈦的(de)主要礦石(shi)(shi)是(shi)(shi)(shi)金(jin)(jin)紅石(shi)(shi)TiO2和鈦鐵礦FeTiO3,它(ta)的(de)發(fa)現(xian)也正是(shi)(shi)(shi)從這(zhe)(zhe)兩(liang)(liang)種礦石(shi)(shi)的(de)分析而來(lai)。早(zao)在1791年英國英格蘭西(xi)南端康沃爾(er)(Cornwall)郡門(men)拉陳(Menacan)教(jiao)區的(de)牧師格累高爾(er),也是(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)位科學家(jia),分析出產在他教(jiao)區內的(de)一(yi)(yi)種黑色(se)礦砂,也就是(shi)(shi)(shi)今天成為(wei)鈦鐵礦的(de)礦石(shi)(shi)時發(fa)現(xian)了一(yi)(yi)種新的(de)金(jin)(jin)屬物質并(bing)命(ming)名為(wei)menacenite。三(san)年后,1795年,克拉普(pu)羅(luo)(luo)特(te)分析了匈牙利布伊尼克(Boinik)地區出產的(de)金(jin)(jin)紅石(shi)(shi),認識到(dao)它(ta)是(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)種新金(jin)(jin)屬的(de)氧化物,具有抵抗酸、堿溶(rong)液的(de)特(te)性,借用希臘神(shen)(shen)話中大地的(de)第一(yi)(yi)代兒(er)子們泰坦神(shen)(shen)族Titans,命(ming)名這(zhe)(zhe)個金(jin)(jin)屬為(wei)titanium,元素符號(hao)定(ding)為(wei)Ti。兩(liang)(liang)年后,克拉普(pu)羅(luo)(luo)特(te)證實格累高爾(er)發(fa)現(xian)的(de)menacenite就是(shi)(shi)(shi)鈦。
鈦(tai)(tai)(tai)(tai)屬(shu)于稀(xi)有金(jin)(jin)屬(shu),實際上鈦(tai)(tai)(tai)(tai)并不稀(xi)有,其在地殼中的(de)(de)(de)豐度(du)占(zhan)第七位,占(zhan)0.45%,遠(yuan)遠(yuan)高(gao)于許多常見的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)。但由于鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)性(xing)質活潑,對冶煉(lian)(lian)工藝(yi)要求高(gao),使得(de)(de)人們長期無法(fa)制得(de)(de)大量(liang)的(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)(tai),從而被歸類為“稀(xi)有”的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)。用(yong)于冶煉(lian)(lian)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)礦物主要有鈦(tai)(tai)(tai)(tai)鐵礦(FeTiO3)、金(jin)(jin)紅石(TiO2)和鈣鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦等。礦石經處(chu)理(li)得(de)(de)到易(yi)揮發的(de)(de)(de)四(si)氯化鈦(tai)(tai)(tai)(tai),再(zai)用(yong)鎂還原而制得(de)(de)純鈦(tai)(tai)(tai)(tai)。
地球表(biao)面十公里(li)厚(hou)的(de)(de)地層中,含(han)(han)鈦(tai)達千分之六,比銅多61倍,在地殼中的(de)(de)含(han)(han)量排第十位(wei)(地殼中元素排行: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,其中都含(han)(han)有千分之幾的(de)(de)鈦(tai),世界上儲量超過(guo)一千萬(wan)噸的(de)(de)鈦(tai)礦并不稀(xi)罕(han)。
元素在海(hai)水中(zhong)的(de)含量:0.00048ppm
元素在太陽中的(de)含量:4ppm
地(di)殼中含量:5600ppm
皮膚接觸(chu):脫去污染的衣(yi)著,用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。
眼睛(jing)接觸(粉末):提起眼瞼,用流動清水(shui)或生理(li)鹽水(shui)沖洗(xi)。就醫。
吸(xi)(xi)(xi)(xi)入(ru)(粉末):迅(xun)速脫(tuo)離現場(chang)至空氣(qi)新鮮處。保持呼(hu)吸(xi)(xi)(xi)(xi)道(dao)通暢。如呼(hu)吸(xi)(xi)(xi)(xi)困難,給輸氧。如呼(hu)吸(xi)(xi)(xi)(xi)停止,立即進行人工呼(hu)吸(xi)(xi)(xi)(xi)。就(jiu)醫。
食入(ru):飲足量(liang)溫(wen)水,催吐。就醫。
呼(hu)吸(xi)系(xi)統防護:可能接觸其粉(fen)塵時(shi),必須佩戴自吸(xi)過濾式防塵口(kou)罩。
眼睛防護(粉末):戴安全防護眼鏡。
身體防護:穿透氣型防毒(du)服(fu)。
手防護:戴防毒物滲透手套。
其(qi)他(ta)防(fang)護(hu):工作現場禁止(zhi)吸煙、進食和飲水。工作完畢,淋浴更衣(yi)。注意(yi)個(ge)人清潔衛生。
泄(xie)漏(lou)(lou)(lou)應急(ji)處理:隔離泄(xie)漏(lou)(lou)(lou)污染區,限制出入。切斷(duan)火源。建議應急(ji)處理人員戴防塵面具(全面罩),穿防毒服。不要直接接觸泄(xie)漏(lou)(lou)(lou)物(wu)。小量泄(xie)漏(lou)(lou)(lou):避(bi)免揚塵,用潔凈(jing)的(de)鏟(chan)子收(shou)集(ji)于(yu)干燥、潔凈(jing)、有蓋的(de)容器中。轉(zhuan)移(yi)回收(shou)。大(da)量泄(xie)漏(lou)(lou)(lou):用塑料(liao)布、帆布覆蓋。使用無火花工具轉(zhuan)移(yi)回收(shou)。
有害(hai)燃燒產(chan)物:氧化(hua)鈦。
滅火(huo)方(fang)法:采用干粉、干砂滅火(huo)。嚴禁(jin)用水(shui)、泡沫、二氧化碳撲救。高熱或(huo)劇烈燃(ran)燒時,用水(shui)撲救可能會引起爆炸。
操(cao)作(zuo)(zuo)的(de)管理:密閉操(cao)作(zuo)(zuo),局部排風(feng)(feng)。操(cao)作(zuo)(zuo)人(ren)員(yuan)必須經過專門培訓,嚴(yan)格遵守操(cao)作(zuo)(zuo)規程。建(jian)議(yi)操(cao)作(zuo)(zuo)人(ren)員(yuan)佩(pei)戴(dai)(dai)自吸過濾式(shi)防(fang)(fang)(fang)塵口罩,戴(dai)(dai)安(an)全防(fang)(fang)(fang)護眼鏡,穿透氣(qi)型防(fang)(fang)(fang)毒(du)服,戴(dai)(dai)防(fang)(fang)(fang)毒(du)物滲透手(shou)套。遠離火種、熱源(yuan),工(gong)作(zuo)(zuo)場所(suo)嚴(yan)禁吸煙。使用防(fang)(fang)(fang)爆型的(de)通風(feng)(feng)系統(tong)和設(she)備(bei)。避免產生粉塵。避免與氧化劑、酸類、鹵素接觸。在氬氣(qi)中操(cao)作(zuo)(zuo)處置。搬運時(shi)要輕裝輕卸(xie),防(fang)(fang)(fang)止包裝及容(rong)器損壞(huai)。配備(bei)相應品種和數量的(de)消防(fang)(fang)(fang)器材及泄漏(lou)應急處理設(she)備(bei)。倒(dao)空的(de)容(rong)器可能殘留有(you)害(hai)物。
儲存(cun)的(de)(de)管(guan)理:為安(an)全起見,儲存(cun)時常以不(bu)少于25%的(de)(de)水潤濕、鈍化。儲存(cun)于陰涼、通風的(de)(de)庫(ku)房。遠離火種、熱源(yuan)。庫(ku)溫不(bu)超(chao)過30℃,相對濕度不(bu)超(chao)過80%。保持(chi)容器(qi)密封,嚴禁與空(kong)氣接觸。應與氧化劑、酸類、鹵素等分開存(cun)放,切忌(ji)混儲。配備(bei)相應品種和數量的(de)(de)消防器(qi)材。儲區應備(bei)有(you)合適的(de)(de)材料(liao)收容泄漏物。
運(yun)(yun)(yun)輸的(de)管(guan)理:運(yun)(yun)(yun)輸時(shi)(shi)運(yun)(yun)(yun)輸車輛應(ying)(ying)配備相應(ying)(ying)品種和數量的(de)消(xiao)防(fang)器材及泄漏應(ying)(ying)急(ji)處(chu)理設備。裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)該(gai)品的(de)車輛排氣管(guan)須有阻火裝(zhuang)(zhuang)置。運(yun)(yun)(yun)輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與氧化(hua)劑、酸類、鹵素(su)、食用化(hua)學品等混裝(zhuang)(zhuang)混運(yun)(yun)(yun)。運(yun)(yun)(yun)輸途中應(ying)(ying)防(fang)曝曬、雨淋,防(fang)高溫。中途停(ting)留時(shi)(shi)應(ying)(ying)遠離火種、熱源。車輛運(yun)(yun)(yun)輸完(wan)畢應(ying)(ying)進(jin)行徹底清掃(sao)。鐵路運(yun)(yun)(yun)輸時(shi)(shi)要禁止溜放。
廢棄的(de)管理:恢復材料的(de)原狀(zhuang)態,以便重新(xin)使用。
主要(yao)用(yong)(yong)途(tu)及接觸(chu)機會:鈦用(yong)(yong)于制(zhi)造特種鋼、合金、鈦陶瓷及玻璃纖維。金屬鈦也用(yong)(yong)于飛(fei)機、導彈制(zhi)造及原子反(fan)應堆。還用(yong)(yong)于生產(chan)耐火材料、焊條、建(jian)筑(zhu)材料和(he)塑料等。上(shang)述(shu)工(gong)業中(zhong)可接觸(chu)金屬鈦,二(er)氧(yang)化鈦的粉(fen)塵和(he)煙(yan)(yan)塵。四(si)氯化鈦及其(qi)部分水解(jie)物(wu),還常夾雜(za)氯及其(qi)氧(yang)化物(wu)。在機械處理金屬鈦過程中(zhong)也接觸(chu)鈦氧(yang)化物(wu)的煙(yan)(yan)塵。
侵入途徑:吸入、食入。
人體危害:吸入(ru)后對(dui)上呼吸道(dao)有刺(ci)激性(xing),引(yin)起(qi)(qi)咳嗽、胸部(bu)緊束感或疼(teng)痛。長期吸入(ru)TiO2粉(fen)塵的工(gong)人,肺部(bu)無任何(he)變化。在生產(chan)(chan)鈦(tai)金(jin)屬過程,接觸(chu)四(si)氯(lv)化鈦(tai)及其水(shui)解(jie)產(chan)(chan)物對(dui)眼和上呼吸道(dao)粘膜(mo)有刺(ci)激作(zuo)用(yong)。長期作(zuo)用(yong)可(ke)形(xing)成(cheng)慢性(xing)支氣管炎(yan)。TiO2曾用(yong)作(zuo)閃光(guang)灼傷(shang)的皮膚防護劑,未(wei)見產(chan)(chan)生接觸(chu)性(xing)皮炎(yan)、變態反應(ying)和經皮吸收。100℃氯(lv)氮(dan)化鈦(tai)的飛(fei)濺和吸入(ru)鈦(tai)酸及氯(lv)氮(dan)化鈦(tai)煙(yan)引(yin)起(qi)(qi)皮膚燒(shao)傷(shang)并(bing)致疤痕形(xing)成(cheng)和咽、聲(sheng)帶、氣管粘膜(mo)充血(xue),由于形(xing)成(cheng)瘢痕引(yin)起(qi)(qi)喉狹窄(zhai)。眼短(duan)期接觸(chu)氯(lv)氮(dan)化鈦(tai)引(yin)起(qi)(qi)結膜(mo)炎(yan)和角膜(mo)炎(yan)。此外,四(si)氯(lv)化鈦(tai)吸入(ru)可(ke)引(yin)起(qi)(qi)彌散性(xing)支氣管內息(xi)肉(rou)。
處(chu)理原則:皮膚(fu)接觸(chu)四(si)氯化(hua)(hua)鈦后應(ying)盡快用(yong)軟紙或布擦掉,然后用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)沖洗,防止四(si)氯化(hua)(hua)鈦遇水(shui)(shui)(shui)(shui)放(fang)出大量熱及(ji)(ji)鹽(yan)酸(suan)(suan),加重及(ji)(ji)擴大灼傷范(fan)圍。吸入四(si)氯化(hua)(hua)鈦應(ying)立即霧化(hua)(hua)吸入5%碳(tan)酸(suan)(suan)氫鈉(na)溶(rong)液(ye),以中和四(si)氯化(hua)(hua)鈦水(shui)(shui)(shui)(shui)解(jie)產生的(de)鹽(yan)酸(suan)(suan);吸氧、保持呼吸進通暢.安靜休(xiu)息,減少氧的(de)消耗;早期給(gei)予足(zu)量糖(tang)皮質激素,并給(gei)抗生素預防繼發感染及(ji)(ji)抗支氣管痙攣(luan)藥物、祛(qu)痰藥對癥治療。嚴(yan)密觀察(cha),防治肺(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)腫。
預防(fang)(fang)(fang)(fang)措(cuo)施(shi):接觸(chu)四氯(lv)化鈦(tai)及(ji)(ji)其(qi)水解產物的(de)工(gong)(gong)種,應(ying)注意皮膚(fu)、粘膜和呼吸道的(de)防(fang)(fang)(fang)(fang)護。產生(sheng)(sheng)鈦(tai)及(ji)(ji)其(qi)化合物粉(fen)塵的(de)工(gong)(gong)作(zuo)地點,亦須加強防(fang)(fang)(fang)(fang)塵措(cuo)施(shi)。大量(liang)微小鈦(tai)粉(fen)塵可(ke)著火爆(bao)炸(zha),因此鈦(tai)的(de)生(sheng)(sheng)產、澆(jiao)鑄(zhu)、加工(gong)(gong)應(ying)有良好通風防(fang)(fang)(fang)(fang)塵設施(shi),及(ji)(ji)應(ying)有防(fang)(fang)(fang)(fang)火防(fang)(fang)(fang)(fang)爆(bao)設備。四氯(lv)化鈦(tai)生(sheng)(sheng)產過程應(ying)盡量(liang)密閉,防(fang)(fang)(fang)(fang)止其(qi)煙氣逸(yi)出及(ji)(ji)“跑、冒、滴、漏”。加強個(ge)人(ren)防(fang)(fang)(fang)(fang)護,四氯(lv)化鈦(tai)生(sheng)(sheng)產設備開(kai)蓋、清洗、維修時應(ying)截防(fang)(fang)(fang)(fang)毒(du)面其(qi)、防(fang)(fang)(fang)(fang)護眼鏡。穿防(fang)(fang)(fang)(fang)酸防(fang)(fang)(fang)(fang)護衣帽。定(ding)期對接觸(chu)四氯(lv)化鈦(tai)的(de)生(sheng)(sheng)產工(gong)(gong)人(ren)進行(xing)休檢,有慢(man)性(xing)呼吸道疾病(bing)患者不能(neng)從事接觸(chu)四氯(lv)化鈦(tai)的(de)工(gong)(gong)作(zuo)。
急性毒性
金屬鈦(tai)(tai)、二(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)和碳化(hua)鈦(tai)(tai)屬低毒類。大鼠(shu)一次氣管內注入20-50mg二(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)和兔注入400mg后(hou)肺部無(wu)特異反應。
亞急性和慢性毒性
大(da)鼠(shu)(shu)氣管(guan)內(nei)注入(ru)(ru)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)后6和12個(ge)月(yue)(yue)(yue),只見(jian)肺纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)效(xiao)應(ying)(ying)。大(da)鼠(shu)(shu)吸(xi)入(ru)(ru)二(er)氧化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)塵每(mei)天4次,每(mei)周5d,歷時13個(ge)月(yue)(yue)(yue),停(ting)止(zhi)吸(xi)入(ru)(ru)后7個(ge)月(yue)(yue)(yue),肺無(wu)任何病(bing)理反應(ying)(ying);但豚鼠(shu)(shu)反復吸(xi)入(ru)(ru)二(er)氧化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)觀(guan)察到纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)效(xiao)應(ying)(ying)和嗜酸性自細胞浸潤。氣管(guan)內(nei)注入(ru)(ru)金屬鈦(tai)無(wu)肺纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)發(fa)生。大(da)鼠(shu)(shu)氣管(guan)內(nei)一次注入(ru)(ru)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)、碳(tan)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)、硼化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)和一氮化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)后觀(guan)察到肺部輕度纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)。大(da)鼠(shu)(shu)吸(xi)入(ru)(ru)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)16個(ge)月(yue)(yue)(yue)亦見(jian)輕度纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)。
代謝
人體(ti)一(yi)般飲(yin)食(shi)中每日約攝入300μg鈦(tai),大部分從糞排出,其中約3%吸收入血(xue)液。進入體(ti)內的(de)鈦(tai)蓄積于(yu)脾(pi)、腎上腺、橫紋肌、肺、皮膚及肝(gan)臟等(deng)部位。吸收入體(ti)內的(de)鈦(tai)主(zhu)要(yao)由尿排出。正常人血(xue)漿中鈦(tai)濃(nong)度(du)(du)約3μg/dL,尿鈦(tai)濃(nong)度(du)(du)為10μg/L左(zuo)右。
中毒機理
金屬鈦,氧化(hua)(hua)鈦,碳(tan)化(hua)(hua)鈦(titanium carbonide)等不(bu)溶性(xing)(xing)鈦毒性(xing)(xing)低,口服吸(xi)(xi)收量少,不(bu)顯示毒性(xing)(xing)反(fan)應。金屬鈦植入(ru)機(ji)體未見(jian)有(you)病理反(fan)應。吸(xi)(xi)入(ru)鈦的不(bu)溶性(xing)(xing)化(hua)(hua)合物(wu),未見(jian)肺部有(you)嚴(yan)重損害,其致纖維化(hua)(hua)作用甚微。用含鈦飲水長期(qi)飼養動物(wu)未見(jian)對(dui)生(sheng)長發(fa)育(yu)有(you)影響,也未見(jian)腫瘤發(fa)生(sheng)。
致癌性
大鼠肌肉注射溶于(yu)三辛(xin)素的鈦金(jin)屬粉,引(yin)起纖維肉瘤(liu)(liu)和淋巴肉瘤(liu)(liu)增(zeng)加。注射有機鈦,注射部位出現(xian)纖維肉瘤(liu)(liu),發生肝細胞瘤(liu)(liu)和脾的惡性淋巴瘤(liu)(liu)。鈦塊沒有致(zhi)癌性,給(gei)病(bing)人安裝鈦制人造關(guan)節兩周後(hou),未出現(xian)腫瘤(liu)(liu)細胞。
燃爆危險
該(gai)品可(ke)燃(ran),具(ju)刺激性。
為安全起見,儲(chu)存(cun)時以不少于25%的(de)(de)水潤濕、鈍化。儲(chu)存(cun)于陰涼、通風的(de)(de)庫(ku)房。遠離(li)火種、熱源。庫(ku)溫(wen)不超過35℃,保(bao)持容器密封,嚴禁與空氣(qi)接觸。應(ying)(ying)與氧化劑、酸類(lei)、鹵素(su)等分開(kai)存(cun)放(fang),切忌混(hun)儲(chu)。配備相應(ying)(ying)品種和數量的(de)(de)消防器材(cai)。儲(chu)區(qu)應(ying)(ying)備有(you)合適的(de)(de)材(cai)料收容泄漏(lou)物。