鈦(tai)(tai)(tai)(Titanium)是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)化學(xue)(xue)元素,化學(xue)(xue)符號(hao)Ti,原子序數22,在化學(xue)(xue)元素周(zhou)期表中(zhong)(zhong)位(wei)于(yu)第(di)4周(zhou)期、第(di)IVB族。由格雷戈爾于(yu)1791年發現(xian)。是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)銀白色的(de)過(guo)渡金(jin)屬(shu)(shu),其特征為重量輕、強度(du)高、具金(jin)屬(shu)(shu)光澤(ze),耐濕氯(lv)氣(qi)(qi)腐蝕。但鈦(tai)(tai)(tai)不(bu)能(neng)應用于(yu)干氯(lv)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong),即使(shi)是(shi)溫度(du)0℃以下的(de)干氯(lv)氣(qi)(qi),也會發生劇烈的(de)化學(xue)(xue)反應,生成四氯(lv)化鈦(tai)(tai)(tai),再分解生成二氯(lv)化鈦(tai)(tai)(tai),甚至燃燒(shao)。只有(you)當氯(lv)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)含水(shui)量高于(yu)0.5%的(de)時候,鈦(tai)(tai)(tai)在其中(zhong)(zhong)才能(neng)保持(chi)可(ke)靠的(de)穩定性。α型鈦(tai)(tai)(tai)為六方晶系(xi)、β型鈦(tai)(tai)(tai)為立方晶系(xi)。轉變溫度(du)為882.5℃。熔點(dian)(1660±10)℃,沸點(dian)3287℃,密(mi)度(du)為4.506g/cm3。溶于(yu)稀酸,不(bu)溶于(yu)冷水(shui)和熱水(shui)。耐海水(shui)腐蝕性很強。已知的(de)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)同位(wei)素有(you)13種(zhong)(zhong),包(bao)括鈦(tai)(tai)(tai)-41至鈦(tai)(tai)(tai)-53。其中(zhong)(zhong)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(gong)五(wu)種(zhong)(zhong),其余的(de)同位(wei)素均有(you)放射性。
鈦被認為是一(yi)種稀(xi)有金屬,這是由于在自然界中(zhong)(zhong)(zhong)其存在分散并難以提取(qu)。但其相對豐(feng)富,在所有元素(su)中(zhong)(zhong)(zhong)居第十位。鈦的(de)(de)礦(kuang)石主(zhu)要(yao)有鈦鐵(tie)礦(kuang)及(ji)金紅石,廣布于地殼(ke)及(ji)巖(yan)(yan)石圈之中(zhong)(zhong)(zhong)。鈦亦同時存在于幾乎(hu)所有生(sheng)物、巖(yan)(yan)石、水體及(ji)土壤(rang)中(zhong)(zhong)(zhong)。從主(zhu)要(yao)礦(kuang)石中(zhong)(zhong)(zhong)萃取(qu)出鈦需要(yao)用到克羅爾法(fa)或(huo)亨特法(fa)。鈦最常見的(de)(de)化(hua)(hua)合物是二氧(yang)化(hua)(hua)鈦,可用于制(zhi)造(zao)白色顏料(liao)。其他(ta)化(hua)(hua)合物還(huan)包(bao)括四氯化(hua)(hua)鈦(TiCl4)(作催化(hua)(hua)劑和用于制(zhi)造(zao)煙(yan)幕作空中(zhong)(zhong)(zhong)掩護)及(ji)三氯化(hua)(hua)鈦(TiCl3)(用于催化(hua)(hua)聚丙烯的(de)(de)生(sheng)產)。
1、格(ge)雷戈爾(Reverend William Gregor,1762—1817):1791年,鈦以含鈦礦(kuang)物(wu)的形式在英格(ge)蘭的康沃(wo)爾郡(jun)被發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian),發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)者是英格(ge)蘭業余(yu)礦(kuang)物(wu)學家格(ge)雷戈爾(Reverend William Gregor),當(dang)時正業為負責康沃(wo)爾郡(jun)的克里特(Creed)教區的牧師。他在鄰近(jin)的馬(ma)納坎(kan)(Manaccan)教區中小(xiao)溪旁找(zhao)到了(le)一些黑(hei)沙,后來他發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)了(le)那些沙會被磁鐵吸引(yin),他意識(shi)(shi)到這種礦(kuang)物(wu)(鈦鐵礦(kuang))包含著一種新的元素。經過分(fen)析,發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)沙里面有(you)兩種金(jin)屬(shu)氧(yang)化物(wu):氧(yang)化鐵(沙受磁鐵吸引(yin)的原(yuan)因)及一種他無法(fa)辨識(shi)(shi)的白色金(jin)屬(shu)氧(yang)化物(wu)。意識(shi)(shi)到這種未被辨識(shi)(shi)的氧(yang)化物(wu)含有(you)一種未被發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)的金(jin)屬(shu),格(ge)雷戈爾對(dui)康沃(wo)爾郡(jun)皇(huang)家地(di)質學會及德國的《化學年刊》發(fa)(fa)表(biao)了(le)這次(ci)的發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)。大約就在同時,米(mi)勒·馮(feng)·賴興(xing)斯泰因(Franz-Joseph Müller von Reichenstein)也(ye)制(zhi)造出類(lei)似(si)的物(wu)質,但卻無法(fa)辨識(shi)(shi)它。
2、克(ke)拉(la)普(pu)羅特(Martin Heinrich Klaproth,1743—1817):1795年(nian)德(de)國化學(xue)家克(ke)拉(la)普(pu)羅特在分析(xi)匈牙利產的紅色金紅石時(shi)也發現(xian)了(le)(le)這種氧化物。他主(zhu)張(zhang)采取為鈾(1789年(nian)由克(ke)拉(la)普(pu)羅特發現(xian)的)命名(ming)的方法(fa),引用(yong)希臘神(shen)話中泰坦神(shen)族“Titanic”的名(ming)字給這種新(xin)元素起名(ming)叫“Titanium”。中文按其譯音(yin)定(ding)名(ming)為鈦(tai)。當(dang)他聽聞(wen)到格(ge)雷戈爾較早前的發現(xian)之后,克(ke)拉(la)普(pu)羅特取得了(le)(le)一些馬納坎礦物的樣本,并證實(shi)它含(han)鈦(tai)。
3、亨特(Matthew A.Hunter):格雷戈爾和克拉普羅(luo)特當(dang)時所發現的(de)(de)(de)鈦(tai)是(shi)粉末狀(zhuang)的(de)(de)(de)二氧化(hua)(hua)鈦(tai),而(er)不是(shi)金(jin)屬鈦(tai)。因為鈦(tai)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)物極其穩(wen)定,而(er)且金(jin)屬鈦(tai)能與(yu)氧、氮(dan)、氫、碳(tan)等直接激烈地化(hua)(hua)合,所以單(dan)質鈦(tai)很難制取。直到1910年才(cai)被(bei)美(mei)國化(hua)(hua)學家(jia)亨特第一次用(yong)鈉還原TiCl4制得純度達99.9%的(de)(de)(de)金(jin)屬鈦(tai)。
1940年盧森堡科學家W.J.Kroll用鎂還(huan)原TiCl4制得了純鈦(tai)。從(cong)此(ci),鎂還(huan)原法(fa)(又稱為(wei)克勞(lao)爾法(fa))和(he)鈉(na)還(huan)原法(fa)(又稱為(wei)亨特(te)法(fa))成為(wei)生產海綿鈦(tai)的(de)工業方法(fa)。美國在1948年用鎂還(huan)原法(fa)制出2噸海綿鈦(tai),從(cong)此(ci)開始了鈦(tai)的(de)工業化生產。
1947年(nian),人(ren)們(men)(men)才開始(shi)在(zai)工廠里(li)冶煉鈦。當年(nian),產(chan)量只有2噸(dun)。1955年(nian)產(chan)量激增到2萬噸(dun)。1972年(nian),年(nian)產(chan)量達到了(le)20萬噸(dun)。鈦的(de)屈服強度(du)比(bi)鋼鐵要高,而它(ta)的(de)重(zhong)量幾(ji)乎只有同(tong)體積(ji)的(de)鋼鐵的(de)一半(ban),鈦雖(sui)然稍(shao)稍(shao)比(bi)鋁重(zhong)一點,它(ta)的(de)屈服強度(du)卻比(bi)鋁大2倍。鈦的(de)比(bi)強度(du)高于(yu)鋁和(he)鋼,比(bi)模量與鋁、鋼十分接近。在(zai)宇宙火箭和(he)導彈(dan)中,就(jiu)大量用鈦代替(ti)鋼鐵。由(you)于(yu)鈦非(fei)常(chang)結實,能承受很高的(de)壓力,所以人(ren)們(men)(men)開始(shi)用鈦來制(zhi)造潛艇(ting)——鈦潛艇(ting)。這種潛艇(ting)可(ke)以在(zai)深達4500米的(de)深海(hai)中航行。
據(ju)統計,世界上(shang)每年用于宇(yu)宙(zhou)航行的鈦,已達一千噸(dun)以(yi)上(shang)。極細的鈦粉,還是(shi)火箭的好燃料,所以(yi)鈦被譽為宇(yu)宙(zhou)金屬(shu),空間金屬(shu)。
中(zhong)國(guo)(guo)鈦工(gong)(gong)業(ye)(ye)起(qi)步(bu)于20世紀50年代。1954年,北京(jing)有色金(jin)屬(shu)研究總院開始進行海綿(mian)鈦制備工(gong)(gong)藝研究,1956年中(zhong)國(guo)(guo)把鈦當作戰略(lve)金(jin)屬(shu)列入了(le)12年發展規劃,1958年在(zai)撫順鋁廠(chang)實現了(le)海綿(mian)鈦工(gong)(gong)業(ye)(ye)試驗,成立(li)了(le)中(zhong)國(guo)(guo)第(di)一個海綿(mian)鈦生產(chan)(chan)車間(jian),同時在(zai)沈陽有色金(jin)屬(shu)加(jia)工(gong)(gong)廠(chang)成立(li)了(le)中(zhong)國(guo)(guo)第(di)一個鈦板帶加(jia)工(gong)(gong)材(cai)生產(chan)(chan)試驗車間(jian)。寶雞鈦材(cai)加(jia)工(gong)(gong)裝備、技(ji)術(shu)水平及生產(chan)(chan)能力均居全國(guo)(guo)第(di)一,生產(chan)(chan)能力占(zhan)全中(zhong)國(guo)(guo)的60%左右,市場份額占(zhan)中(zhong)國(guo)(guo)國(guo)(guo)內鈦加(jia)工(gong)(gong)材(cai)市場85%,占(zhan)世界(jie)產(chan)(chan)量(liang)的22%,承擔著中(zhong)國(guo)(guo)90%以上高端鈦材(cai)產(chan)(chan)品的生產(chan)(chan)任務(wu),號稱中(zhong)國(guo)(guo)鈦谷。
20世紀60-70年代(dai),在中國(guo)的統一(yi)規劃下(xia),先后建(jian)設(she)了(le)以(yi)遵義鈦(tai)(tai)(tai)(tai)廠(chang)為(wei)代(dai)表的10余(yu)家(jia)(jia)海綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)生(sheng)產(chan)單位(wei);在1967年在洛陽(yang)銅(tong)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)成立了(le)中國(guo)第一(yi)個(ge)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)管棒(bang)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)材(cai)生(sheng)產(chan)試驗車(che)間和(he)第二條鈦(tai)(tai)(tai)(tai)板帶(dai)材(cai)生(sheng)產(chan)試驗車(che)間,并(bing)為(wei)主(zhu)承擔(dan)了(le)當(dang)時(shi)(shi)國(guo)內(nei)第一(yi)艘(sou)核(he)潛艇、第一(yi)艘(sou)導彈驅逐艦及航空用鈦(tai)(tai)(tai)(tai)材(cai)的試制開(kai)發(fa)任務,直到1972年寶(bao)(bao)(bao)雞(ji)(ji)(ji)有(you)色金(jin)屬(shu)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)建(jian)成投產(chan)后,洛陽(yang)銅(tong)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)將工(gong)(gong)(gong)(gong)藝資(zi)料(liao)移交北京有(you)色研究總院(yuan),按(an)(an)照冶金(jin)部(bu)的專業劃分,不再承擔(dan)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)材(cai)料(liao)的開(kai)發(fa)試制工(gong)(gong)(gong)(gong)作;以(yi)北京有(you)色研究總院(yuan)、沈陽(yang)鋁(lv)鎂(mei)院(yuan)、撫順(shun)鋁(lv)廠(chang)、沈陽(yang)有(you)色金(jin)屬(shu)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)、東北輕合金(jin)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)、洛陽(yang)銅(tong)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)等單位(wei)為(wei)主(zhu),援(yuan)建(jian)了(le)寶(bao)(bao)(bao)雞(ji)(ji)(ji)有(you)色金(jin)屬(shu)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)和(he)寶(bao)(bao)(bao)雞(ji)(ji)(ji)貴金(jin)屬(shu)所(suo),從此按(an)(an)照行業劃分,以(yi)寶(bao)(bao)(bao)雞(ji)(ji)(ji)有(you)色金(jin)屬(shu)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)和(he)寶(bao)(bao)(bao)雞(ji)(ji)(ji)貴金(jin)屬(shu)所(suo)為(wei)主(zhu),承擔(dan)了(le)國(guo)內(nei)大部(bu)分鈦(tai)(tai)(tai)(tai)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)材(cai)料(liao)的生(sheng)產(chan)開(kai)發(fa)試制工(gong)(gong)(gong)(gong)作。同時(shi)(shi)中國(guo)也成為(wei)繼美國(guo)、前蘇聯和(he)日本(ben)之后的第四個(ge)具有(you)完整鈦(tai)(tai)(tai)(tai)工(gong)(gong)(gong)(gong)業體(ti)系的國(guo)家(jia)(jia)。
1980年前(qian)后,中(zhong)國海綿鈦(tai)(tai)(tai)(tai)產(chan)量(liang)達到2800噸(dun),然(ran)而由于(yu)當時大多數人對鈦(tai)(tai)(tai)(tai)金屬認識不足,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)材(cai)的(de)(de)高價格(ge)也限制了(le)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)應(ying)用,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)加工材(cai)的(de)(de)產(chan)量(liang)僅200噸(dun)左(zuo)右,中(zhong)國鈦(tai)(tai)(tai)(tai)工業(ye)陷(xian)入困境。在這種情況下,由當時國務院副總理方毅同(tong)志(zhi)倡導,朱(zhu)镕基和(he)袁寶華同(tong)志(zhi)支(zhi)持,于(yu)1982年7月(yue)成立了(le)跨部委的(de)(de)全(quan)國鈦(tai)(tai)(tai)(tai)應(ying)用推廣領導小組,專門協調(diao)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)工業(ye)的(de)(de)發(fa)展(zhan)事宜(yi),促成了(le)20世紀80年代至90年代初期(qi)中(zhong)國海綿鈦(tai)(tai)(tai)(tai)和(he)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)加工材(cai)產(chan)銷兩旺、鈦(tai)(tai)(tai)(tai)工業(ye)快速平穩發(fa)展(zhan)的(de)(de)良好(hao)局面。
2011年是中(zhong)國(guo)“十二五(wu)”規劃的(de)第一(yi)年,在這一(yi)年里,中(zhong)國(guo)海綿(mian)鈦和鈦加工材的(de)產(chan)量(liang)繼續慣性增(zeng)長。根(gen)據中(zhong)國(guo)有色金屬工業協會鈦鋯鉿分(fen)會統計(ji),國(guo)內14家(jia)海綿(mian)鈦生產(chan)企(qi)業2011年總(zong)產(chan)量(liang)為64952t,同比增(zeng)加了12.4%。根(gen)據30家(jia)企(qi)業的(de)統計(ji),2011年中(zhong)國(guo)共生產(chan)鈦加工材50962t,同比增(zeng)長33.0%。
2014年(nian)9月,中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國第一(yi)爐“電子級低氧(yang)(yang)超高純鈦”已在(zai)浙江(jiang)省(sheng)余(yu)姚市成功(gong)研發投產,一(yi)舉打(da)破了中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國國外的(de)壟(long)斷。低氧(yang)(yang)超高純鈦主要應用(yong)在(zai)半(ban)導(dao)體用(yong)濺射(she)靶材、航空航天、海洋(yang)石油等核心工業領(ling)域(yu),戰略意義重大。作為(wei)高端(duan)戰略性金屬(shu)材料,美日政府嚴格限制對中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國的(de)出口。中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國在(zai)超高純鈦領(ling)域(yu)經常(chang)要看美日的(de)“臉色(se)”。寧(ning)波(bo)創(chuang)潤新材料有限公(gong)司"年(nian)產250噸電子級低氧(yang)(yang)超高純鈦項目"的(de)投產,填(tian)補了中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國高端(duan)鈦材的(de)技術空白,意味著(zhu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國已具備低氧(yang)(yang)超高純鈦的(de)自(zi)主生(sheng)產能力,實現(xian)了這一(yi)戰略金屬(shu)的(de)獨立自(zi)給,徹底擺脫了對國外的(de)依賴(lai)。壟(long)斷打(da)破后,直(zhi)接受益的(de)就是航空航天領(ling)域(yu)。
衡(heng)量一(yi)個國(guo)家鈦工(gong)業規(gui)模有兩個重要(yao)指(zhi)標(biao):海綿(mian)鈦產(chan)(chan)量和鈦材產(chan)(chan)量,其中海綿(mian)鈦產(chan)(chan)量反(fan)映(ying)原料生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)能力(li),鈦材產(chan)(chan)量反(fan)映(ying)的是(shi)深加工(gong)能力(li)。鈦工(gong)業已形成中國(guo)、美國(guo)、獨聯(lian)體、日本(ben)和歐洲五大(da)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)和消費主體。
綜(zong)上所(suo)述,中國鈦工(gong)業大(da)致(zhi)經歷(li)了三(san)個發展(zhan)期(qi):即20世(shi)紀(ji)50年代的(de)開創期(qi),60-70年代的(de)建(jian)設期(qi)和80-90年代的(de)初步發展(zhan)期(qi)。在新世(shi)紀(ji),得益(yi)于國民經濟的(de)持續、快速發展(zhan),中國鈦工(gong)業也進入了一(yi)個快速成長(chang)期(qi)。
鈦(tai)(tai)的(de)原子(zi)序數(shu)為(wei)(wei)(wei)22,核(he)外電子(zi)數(shu)共有22個,其(qi)電子(zi)構型為(wei)(wei)(wei)1s22s22p?3s23p?3d24s2([Ar]3d24s2)。鈦(tai)(tai)單質有兩種同(tong)素異構體:α-Ti和β-Ti。α-Ti是六(liu)方(fang)晶系(xi),原子(zi)堆(dui)積方(fang)式為(wei)(wei)(wei)六(liu)方(fang)密(mi)堆(dui)積,原子(zi)空(kong)間(jian)利(li)用(yong)率為(wei)(wei)(wei)74%。β-Ti為(wei)(wei)(wei)立方(fang)晶格,原子(zi)堆(dui)積方(fang)式為(wei)(wei)(wei)體心立方(fang)密(mi)堆(dui)積,原子(zi)空(kong)間(jian)利(li)用(yong)率為(wei)(wei)(wei)68%。另外,當鈦(tai)(tai)晶體中出現(xian)少量的(de)缺陷時會影響晶體的(de)性(xing)質,如機械強度(du)、導(dao)電性(xing)等(deng)。
鈦具有金屬光澤,有延展性。聲音在(zai)其中的(de)傳播速率為5090m/s。鈦的(de)主要特點是密度(du)小、機械強度(du)大、容易(yi)加工(gong)。
新型鈦合金(jin)耐熱性能好,可在600℃或(huo)更高的溫度下長(chang)期使用。
鈦合(he)金(jin)(jin)的(de)耐低(di)溫性(xing)(xing)能好,鈦合(he)金(jin)(jin)TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的(de)低(di)溫鈦合(he)金(jin)(jin),其強度隨(sui)溫度的(de)降低(di)而提高,但(dan)塑性(xing)(xing)變化卻不大。在-196-253℃低(di)溫下(xia)保(bao)持較好的(de)延性(xing)(xing)及韌性(xing)(xing),避免了金(jin)(jin)屬冷脆(cui)性(xing)(xing),是低(di)溫容器,貯箱等設備的(de)理想材料。
金屬(shu)鈦的(de)抗阻尼(ni)性能強,受到機械(xie)振(zhen)動(dong)(dong)、電(dian)振(zhen)動(dong)(dong)后(hou),與鋼、銅金屬(shu)相比(bi),其(qi)自身振(zhen)動(dong)(dong)衰減時間(jian)最長(chang)。利用鈦的(de)這一性能可作音叉、醫學(xue)上的(de)超聲粉碎機振(zhen)動(dong)(dong)元(yuan)件(jian)和高級音響揚聲器(qi)的(de)振(zhen)動(dong)(dong)薄膜等(deng)。
鈦是鋼與合(he)(he)金(jin)(jin)中重要的(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)元素(su),但比(bi)強(qiang)度(du)位于(yu)金(jin)(jin)屬之首。熔點1668℃,熔化(hua)潛熱(re)(re)3.7-5.0千(qian)卡(ka)(ka)/克(ke)原子(zi),沸點3260±20℃,汽(qi)化(hua)潛熱(re)(re)102.5-112.5千(qian)卡(ka)(ka)/克(ke)原子(zi),臨(lin)界(jie)溫度(du)4350℃,臨(lin)界(jie)壓(ya)(ya)力1130大氣壓(ya)(ya)。鈦的(de)(de)導熱(re)(re)性(xing)和導電(dian)性(xing)能(neng)較差,近似或略低于(yu)不銹(xiu)鋼,鈦具有超導性(xing),純(chun)鈦的(de)(de)超導臨(lin)界(jie)溫度(du)為0.38-0.4K。在25℃時,鈦的(de)(de)熱(re)(re)容為0.126卡(ka)(ka)/克(ke)原子(zi)·度(du),熱(re)(re)焓1149卡(ka)(ka)/克(ke)原子(zi),熵為7.33卡(ka)(ka)/克(ke)原子(zi)·度(du)。
鈦具有可(ke)塑(su)(su)性,高(gao)(gao)純(chun)鈦的(de)(de)(de)延伸率可(ke)達(da)50-60%,斷面(mian)收縮率可(ke)達(da)70-80%,但(dan)收縮強度(du)低(即收縮時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)力度(du))。鈦中雜(za)(za)質的(de)(de)(de)存在,對其機(ji)械(xie)性能影響極大,特別是間隙雜(za)(za)質(氧、氮、碳)可(ke)大大提(ti)高(gao)(gao)鈦的(de)(de)(de)強度(du),顯著(zhu)降(jiang)低其塑(su)(su)性。鈦作為(wei)結構材(cai)料所(suo)具有的(de)(de)(de)良好機(ji)械(xie)性能,就是通(tong)過嚴格控制其中適當的(de)(de)(de)雜(za)(za)質含量和添加合金元素而達(da)到的(de)(de)(de)。
純鈦是(shi)無磁(ci)性金(jin)(jin)屬(shu),在(zai)很大的(de)磁(ci)場中也難以被(bei)磁(ci)化,無毒且(qie)與人體組織及(ji)血液有好的(de)相溶性,所(suo)以被(bei)醫療界(jie)采用。鈦合金(jin)(jin)是(shi)順磁(ci)性物(wu)質(zhi),導磁(ci)率為1.00004。
鈦的(de)(de)抗拉強度(du)與(yu)其(qi)屈(qu)(qu)服(fu)(fu)強度(du)接近說明了其(qi)屈(qu)(qu)強比(bi)(抗拉強度(du)/屈(qu)(qu)服(fu)(fu)強度(du))高(gao),表示了金屬鈦材料在成形時塑(su)性變形差。由于鈦的(de)(de)屈(qu)(qu)服(fu)(fu)極限與(yu)彈性模(mo)量的(de)(de)比(bi)值大,使(shi)鈦成型時的(de)(de)回(hui)彈能(neng)力大。
金屬鈦(tai)的導熱(re)系數雖然比(bi)碳鋼(gang)和(he)銅低,但由于鈦(tai)優異的耐(nai)腐蝕性能(neng),所以壁(bi)厚可以大大減(jian)(jian)薄,而且表面與(yu)蒸汽(qi)的換熱(re)方式為滴狀冷凝(ning),減(jian)(jian)少了(le)熱(re)阻,鈦(tai)表面不結垢也可減(jian)(jian)少熱(re)阻,使(shi)鈦(tai)的換熱(re)性能(neng)顯著提高(gao)。
鈦的彈性模量(liang)在常溫(wen)時為106.4GPa,為鋼的57%。
下面(mian)是鈦(tai)的電(dian)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)是一種(zhong)化學性(xing)質(zhi)非常活潑的金屬(shu),但熔(rong)點高達1668℃。鈦(tai)在較高的溫(wen)度下(xia),還(huan)可與(yu)許(xu)多元素(su)和(he)化合物發生(sheng)(sheng)反應(ying)。按其與(yu)鈦(tai)發生(sheng)(sheng)不同(tong)反應(ying)可分為以下(xia)四類:
第一類(lei):鹵素(su)(su)和氧族元素(su)(su)與鈦生成共價(jia)鍵與離子鍵化(hua)合(he)物;
第二類(lei):過渡元(yuan)素(su)、氫、鈹、硼族(zu)、碳(tan)族(zu)和氮(dan)族(zu)元(yuan)素(su)與鈦生成金屬間化物(wu)和有限固(gu)溶體;
第三(san)類:鋯、鉿(jia)、釩族(zu)、鉻族(zu)、鈧(kang)元素與鈦生(sheng)成無限固溶體(ti);
第四類(lei):惰性氣(qi)體、堿金屬、堿土金屬、稀土元(yuan)素(除鈧外),錒(a)、釷等不與鈦(tai)發(fa)(fa)生(sheng)反應(ying)或基本上不發(fa)(fa)生(sheng)反應(ying)。與化合物(wu)HF和氟化物(wu)氟化氫氣(qi)體在加熱(re)時與鈦(tai)發(fa)(fa)生(sheng)反應(ying)生(sheng)成TiF4,反應(ying)式為
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千(qian)卡
鈦有良好的(de)抗腐蝕性能(neng),不受大氣和海水的(de)影(ying)響。在(zai)常溫下,不會被7%以下鹽酸(suan)(suan)、5%以下硫酸(suan)(suan)、硝酸(suan)(suan)、王水或稀堿溶液(ye)所腐蝕;只有氫氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)、濃(nong)鹽酸(suan)(suan)、濃(nong)硫酸(suan)(suan)等(deng)才可(ke)對它(ta)作用。不含水的(de)氟(fu)(fu)化(hua)氫液(ye)體只可(ke)在(zai)鈦表面上生成一層致密的(de)四(si)氟(fu)(fu)化(hua)鈦膜,可(ke)防止(zhi)HF浸入鈦的(de)內部。氫氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)是鈦的(de)最強(qiang)溶劑(ji)。即使是濃(nong)度(du)為1%的(de)氫氟(fu)(fu)酸(suan)(suan),也能(neng)與鈦發生激烈反應(ying):
2Ti+6HF=2TiF3+3H2
無水的(de)氟(fu)化(hua)物(wu)(wu)及其(qi)水溶液在低溫(wen)下不與(yu)鈦(tai)發生反(fan)應(ying),僅在高溫(wen)下熔融的(de)氟(fu)化(hua)物(wu)(wu)與(yu)鈦(tai)發生顯著反(fan)應(ying)。HCl和氯化(hua)物(wu)(wu)氯化(hua)氫氣體(ti)能腐蝕金屬鈦(tai),干燥的(de)氯化(hua)氫在>300℃時與(yu)鈦(tai)反(fan)應(ying)生成TiCl4:
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千(qian)卡
濃(nong)度(du)<5%的鹽(yan)酸在室溫(wen)下(xia)不與(yu)鈦反(fan)應,20%的鹽(yan)酸在常溫(wen)下(xia)與(yu)鈦發(fa)生反(fan)應生成紫色的TiCl3:
2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2
當(dang)(dang)溫度長高時,即使稀鹽酸(suan)也(ye)會腐(fu)蝕(shi)鈦(tai)。各種(zhong)無水(shui)(shui)的氯(lv)化物(wu)(wu),如鎂、錳、鐵、鎳、銅(tong)、鋅(xin)、汞、錫、鈣(gai)、鈉、鋇和NH4+離子及(ji)其水(shui)(shui)溶(rong)液,都不與鈦(tai)發生(sheng)反應,鈦(tai)在這些氯(lv)化物(wu)(wu)中具有很好的穩定性(xing)。硫(liu)酸(suan)和硫(liu)化氫鈦(tai)與5%的硫(liu)酸(suan)有明顯的反應,在常溫下,約40%的硫(liu)酸(suan)對鈦(tai)的腐(fu)蝕(shi)速(su)度最(zui)(zui)快,當(dang)(dang)濃(nong)度大(da)于40%,達(da)到(dao)(dao)60%時腐(fu)蝕(shi)速(su)度反而變慢,80%又達(da)到(dao)(dao)最(zui)(zui)快。加熱的稀酸(suan)或(huo)50%的濃(nong)硫(liu)酸(suan)可與鈦(tai)反應生(sheng)成硫(liu)酸(suan)鈦(tai):
Ti+H2SO4=TiSO4+H2
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2
加熱的濃硫酸可(ke)被鈦還(huan)原,生成SO2:
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡(ka)
常溫下鈦(tai)(tai)與(yu)(yu)硫化(hua)氫(qing)(qing)反(fan)應(ying),在其表面(mian)生成(cheng)一層保(bao)護膜,可阻止硫化(hua)氫(qing)(qing)與(yu)(yu)鈦(tai)(tai)的(de)進一步反(fan)應(ying)。但在高(gao)溫下,硫化(hua)氫(qing)(qing)與(yu)(yu)鈦(tai)(tai)反(fan)應(ying)析出氫(qing)(qing):
Ti+H2S=TiS+H2+70千卡
粉末(mo)鈦在(zai)600℃開始(shi)與(yu)硫化(hua)(hua)氫反應(ying)生成(cheng)鈦的(de)硫化(hua)(hua)物,在(zai)900℃時(shi)反應(ying)產物主要為TiS,1200℃時(shi)為Ti2S3。硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)和王水致密的(de)表(biao)(biao)面光滑的(de)鈦對硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)具有很(hen)好的(de)穩定性,這是(shi)由于硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)能快速在(zai)鈦表(biao)(biao)面生成(cheng)一層牢(lao)固(gu)的(de)氧化(hua)(hua)膜,但(dan)是(shi)表(biao)(biao)面粗(cu)糙,特別(bie)是(shi)海綿鈦或粉末(mo)鈦,可與(yu)次、熱稀硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)發生反應(ying):
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO
高于70℃的濃硝酸(suan)也可與(yu)鈦發生反應(ying):
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O
常溫下,鈦(tai)不(bu)與王(wang)水反(fan)應。溫度高時(shi),鈦(tai)可與王(wang)水反(fan)應生成(cheng)TiCl2。
綜上(shang)所述,鈦(tai)(tai)(tai)的(de)性(xing)質(zhi)(zhi)與(yu)(yu)溫(wen)(wen)度及其存在(zai)(zai)(zai)形態(tai)、純度有著極(ji)其密切的(de)關系。致(zhi)密的(de)金屬(shu)鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)自(zi)然界中(zhong)是相(xiang)當穩(wen)定的(de),但是,粉末鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)空氣(qi)中(zhong)可(ke)引起自(zi)燃。鈦(tai)(tai)(tai)中(zhong)雜質(zhi)(zhi)的(de)存在(zai)(zai)(zai),顯著的(de)影(ying)響(xiang)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)物理、化(hua)(hua)學性(xing)能、機(ji)械性(xing)能和耐腐蝕性(xing)能。特(te)別(bie)是一(yi)些間隙雜質(zhi)(zhi),它(ta)們可(ke)以(yi)使鈦(tai)(tai)(tai)晶格(ge)發生(sheng)畸(ji)變,而影(ying)響(xiang)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)各種性(xing)能。常溫(wen)(wen)下(xia)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)化(hua)(hua)學活性(xing)很小,能與(yu)(yu)氫氟(fu)酸等少(shao)數幾種物質(zhi)(zhi)發生(sheng)反(fan)應,但溫(wen)(wen)度增加時鈦(tai)(tai)(tai)的(de)活性(xing)迅速(su)增加,特(te)別(bie)是在(zai)(zai)(zai)高溫(wen)(wen)下(xia)鈦(tai)(tai)(tai)可(ke)與(yu)(yu)許多物質(zhi)(zhi)發生(sheng)劇烈反(fan)應。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)冶煉過程一(yi)般都(dou)在(zai)(zai)(zai)800℃以(yi)上(shang)的(de)高溫(wen)(wen)下(xia)進行,因此必須在(zai)(zai)(zai)真空中(zhong)或(huo)在(zai)(zai)(zai)惰(duo)性(xing)氣(qi)氛(fen)保護(hu)下(xia)操作。金屬(shu)鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)高溫(wen)(wen)環境中(zhong)的(de)還(huan)原能力強,能與(yu)(yu)氧(yang)(yang)、碳、氮以(yi)及其他(ta)許多元素化(hua)(hua)合,還(huan)能從部分金屬(shu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(比如氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁)中(zhong)奪(duo)取氧(yang)(yang)。常溫(wen)(wen)下(xia)鈦(tai)(tai)(tai)與(yu)(yu)氧(yang)(yang)氣(qi)化(hua)(hua)合生(sheng)成一(yi)層極(ji)薄致(zhi)密的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜,這層氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜常溫(wen)(wen)下(xia)不與(yu)(yu)硝(xiao)酸,稀硫酸,稀鹽酸反(fan)應,以(yi)及酸中(zhong)之王——王水。它(ta)與(yu)(yu)氫氟(fu)酸、濃鹽酸、濃硫酸反(fan)應。
在電化學中,鈦是單向閥(fa)型金屬(shu),電位(wei)很(hen)負,通常無法(fa)用鈦作為(wei)陽極進行分解(jie)。
人(ren)們利用鈦(tai)在高溫下化合能力強(qiang)的(de)特點,在煉(lian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)時候,氮(dan)很容易溶解在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水里(li),當鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)冷(leng)卻的(de)時候,鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)中就(jiu)形成(cheng)氣泡,影響鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)質量。所以煉(lian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)工人(ren)往(wang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水里(li)加進金屬鈦(tai),使它與氮(dan)化合,變成(cheng)爐(lu)渣——氮(dan)化鈦(tai),浮在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水表面,這樣鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)就(jiu)比較純凈了。
當超(chao)音速飛機飛行時,它的(de)(de)機翼的(de)(de)溫(wen)度可以(yi)達到500℃。如(ru)用比較(jiao)耐熱(re)的(de)(de)鋁合金制造機翼,一到二三百度也會吃不消,必須有(you)一種(zhong)又輕、又韌、又耐高溫(wen)的(de)(de)材料來(lai)代替鋁合金而鈦恰好能(neng)夠滿足(zu)這些要(yao)求。鈦還能(neng)經(jing)得住零下一百多度的(de)(de)考驗,在這種(zhong)低(di)溫(wen)下,鈦仍舊有(you)很好的(de)(de)韌性而不發(fa)脆。
鈦吸(xi)氣主要指高溫下與碳、氫、氮、氧發生反應。利用(yong)鈦和鋯對空(kong)氣的(de)強大吸(xi)收力,可(ke)以除去(qu)空(kong)氣,造成真空(kong)。比(bi)方,利用(yong)鈦制成的(de)真空(kong)泵,可(ke)以把空(kong)氣抽(chou)到只(zhi)剩下十萬(wan)億(yi)分之(zhi)一。
鈦(tai)的(de)最大缺點是難以(yi)提(ti)煉。主要(yao)是因為鈦(tai)在高溫下(xia)化合(he)能力強,可以(yi)與(yu)氧(yang)(yang)、碳、氮以(yi)及其他(ta)許多元素(su)化合(he)。因此,不論在冶煉或者鑄造(zao)的(de)時候,人們都(dou)小(xiao)心地防止(zhi)(zhi)(zhi)這(zhe)些元素(su)“侵襲”鈦(tai)。在冶煉鈦(tai)的(de)時候,空氣(qi)與(yu)水(shui)當(dang)然是嚴格禁(jin)止(zhi)(zhi)(zhi)接(jie)近的(de),甚至連冶金上常用(yong)的(de)氧(yang)(yang)化鋁坩堝也禁(jin)止(zhi)(zhi)(zhi)使用(yong),因為鈦(tai)會從(cong)氧(yang)(yang)化鋁里(li)奪取氧(yang)(yang)。人們利用(yong)鎂與(yu)四氯化鈦(tai)在惰性氣(qi)體——氦氣(qi)或氬氣(qi)中相作用(yong),來提(ti)煉鈦(tai)。
鈦(tai)(tai)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)為二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai),是(shi)鈦(tai)(tai)的(de)(de)最高(gao)(gao)價氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)。天然TiO2是(shi)金紅石,純凈的(de)(de)TiO2是(shi)雪白(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)粉末,是(shi)最好(hao)(hao)的(de)(de)白(bai)(bai)(bai)(bai)色(se)顏料(liao),俗(su)稱(cheng)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai),冷(leng)時(shi)為白(bai)(bai)(bai)(bai)色(se),熱時(shi)呈淺(qian)黃色(se)。以前(qian),人們開采(cai)鈦(tai)(tai)礦,主要(yao)目的(de)(de)便是(shi)為了獲(huo)得(de)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)。鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)粘(zhan)附力強(qiang),不易起化(hua)(hua)(hua)學(xue)變化(hua)(hua)(hua),永遠(yuan)是(shi)雪白(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de),是(shi)良(liang)好(hao)(hao)的(de)(de)白(bai)(bai)(bai)(bai)色(se)涂料(liao),它折(zhe)射率高(gao)(gao),著色(se)力強(qiang),遮蓋力大,化(hua)(hua)(hua)學(xue)性(xing)能(neng)穩定(ding)。其他白(bai)(bai)(bai)(bai)色(se)涂料(liao),如鋅白(bai)(bai)(bai)(bai)ZnO和鉛白(bai)(bai)(bai)(bai)2PbCO3·Pb(OH)2等(deng),不具(ju)有鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)的(de)(de)這些優良(liang)性(xing)能(neng)。特別可貴的(de)(de)是(shi)鈦(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)(bai)無毒(du)。它的(de)(de)熔點很高(gao)(gao),被(bei)用來制造耐火(huo)玻璃,釉料(liao),琺瑯、陶(tao)土、耐高(gao)(gao)溫的(de)(de)實驗器(qi)皿等(deng)。
二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化鈦(tai)(tai)是(shi)世界上最(zui)白(bai)(bai)(bai)的(de)東西,1克(ke)二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化鈦(tai)(tai)可(ke)以把(ba)450多平方厘米的(de)面積涂得雪(xue)白(bai)(bai)(bai)。它(ta)比常用(yong)(yong)的(de)白(bai)(bai)(bai)顏(yan)料——鋅鋇白(bai)(bai)(bai)還要(yao)白(bai)(bai)(bai)5倍,因(yin)此是(shi)調制白(bai)(bai)(bai)油(you)漆(qi)的(de)最(zui)好顏(yan)料。世界上用(yong)(yong)作顏(yan)料的(de)二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化鈦(tai)(tai),一年多到幾(ji)十(shi)萬噸。二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化鈦(tai)(tai)可(ke)以加在(zai)紙(zhi)里(li),使紙(zhi)變(bian)白(bai)(bai)(bai)并且不透明,效果比其他物質大10倍,因(yin)此,鈔票紙(zhi)和美術品用(yong)(yong)紙(zhi)就(jiu)要(yao)加二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化鈦(tai)(tai)。此外,為了使塑料的(de)顏(yan)色(se)變(bian)淺,使人造絲光澤柔和,有時也(ye)要(yao)添加二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化鈦(tai)(tai)。在(zai)橡(xiang)膠工(gong)業上,二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化鈦(tai)(tai)還被用(yong)(yong)作為白(bai)(bai)(bai)色(se)橡(xiang)膠的(de)填料。
鈦的氫(qing)化物是氫(qing)化鈦。氫(qing)化鈦很脆(cui),因(yin)而可(ke)用于(yu)制造粉(fen)末鈦,它還用于(yu)焊接,二氫(qing)化鈦受熱分(fen)解,析(xi)出新生態氫(qing)和(he)金屬(shu)鈦,后(hou)者可(ke)促進(jin)焊接,并使焊縫強度增加。可(ke)用作聚合反(fan)應(ying)之催化劑。
四(si)(si)氯化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)非常有趣,它在(zai)(zai)通常狀況下為(wei)無色(se)液體(熔點(dian)-25℃,沸點(dian)136.4℃),有刺鼻氣(qi)味,在(zai)(zai)濕空氣(qi)中(zhong)便會(hui)大冒白煙——它水(shui)解(jie)了,變成(cheng)白色(se)的(de)(de)(de)二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)水(shui)凝膠(jiao)。在(zai)(zai)水(shui)中(zhong)則(ze)強(qiang)烈水(shui)解(jie)為(wei)偏鈦(tai)(tai)酸H2TiO3。在(zai)(zai)軍事上(shang),人(ren)(ren)們便利用四(si)(si)氯化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)這股怪(guai)脾氣(qi),作(zuo)為(wei)人(ren)(ren)造煙霧劑。特別是在(zai)(zai)海洋上(shang),水(shui)氣(qi)多,一(yi)放(fang)四(si)(si)氯化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai),濃煙就象(xiang)一(yi)道白色(se)的(de)(de)(de)長(chang)城,擋住了敵人(ren)(ren)的(de)(de)(de)視線(xian)。在(zai)(zai)農(nong)業(ye)上(shang),人(ren)(ren)們利用四(si)(si)氟化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)來防(fang)霜。
TiCl3是紫色晶體,其水(shui)溶液(ye)可用做還原劑(ji)。Ti3+比Sn2+有更強的還原性。
鈦酸(suan)鋇(bei)(bei)晶體有這樣的(de)(de)(de)特性:當它受壓(ya)(ya)力而改(gai)變形狀的(de)(de)(de)時(shi)候(hou),會產生(sheng)電(dian)(dian)流,一通電(dian)(dian)又會改(gai)變形狀。于是(shi),人(ren)們把鈦酸(suan)鋇(bei)(bei)放(fang)在(zai)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波中,它受壓(ya)(ya)便產生(sheng)電(dian)(dian)流,由它所產生(sheng)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)流的(de)(de)(de)大小(xiao)可以(yi)測知超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波的(de)(de)(de)強弱。相反,用高頻電(dian)(dian)流通過它,則可以(yi)產生(sheng)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波。幾乎(hu)所有的(de)(de)(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波儀(yi)器(qi)中,都要用到鈦酸(suan)鋇(bei)(bei)。除(chu)此之外,鈦酸(suan)鋇(bei)(bei)還有許多用途(tu)。例如:鐵(tie)路工人(ren)把它放(fang)在(zai)鐵(tie)軌(gui)下(xia)面,來測量火車(che)通過時(shi)候(hou)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力;醫(yi)生(sheng)用它制(zhi)成脈(mo)搏(bo)記錄器(qi)。用鈦酸(suan)鋇(bei)(bei)做的(de)(de)(de)水底(di)探(tan)測器(qi),是(shi)銳(rui)利(li)的(de)(de)(de)水下(xia)眼睛,它不只能夠(gou)看到魚(yu)群(qun),而且(qie)還可以(yi)看到水底(di)下(xia)的(de)(de)(de)暗礁、冰山(shan)和敵(di)人(ren)的(de)(de)(de)潛水艇等。
制取金(jin)屬鈦(tai)的(de)(de)(de)原料主要為金(jin)紅石,其中(zhong)含(han)TiO2大于(yu)96%。缺少金(jin)紅石礦(kuang)的(de)(de)(de)國家,例如蘇聯,則采用鈦(tai)鐵(tie)礦(kuang)制成(cheng)的(de)(de)(de)"高(gao)(gao)鈦(tai)渣",其中(zhong)含(han)TiO290%左右。因天然金(jin)紅石漲價和儲量日減,各(ge)國都(dou)趨向于(yu)用鈦(tai)鐵(tie)礦(kuang)制成(cheng)富鈦(tai)料,即(ji)高(gao)(gao)鈦(tai)渣和人造金(jin)紅石。鈦(tai)在(zai)1791年被發現,而第(di)一次制得純凈的(de)(de)(de)鈦(tai)卻(que)是在(zai)1910年,中(zhong)間經歷(li)了(le)一百(bai)余(yu)年。原因在(zai)于(yu):鈦(tai)在(zai)高(gao)(gao)溫下性質十(shi)分(fen)活(huo)潑,很易和氧、氮、碳等元(yuan)素化(hua)合,要提(ti)煉出純鈦(tai)需要十(shi)分(fen)苛(ke)刻的(de)(de)(de)條件。
冶煉鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)時,要經過復雜的(de)步驟。把鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)鐵礦(kuang)變(bian)成(cheng)四(si)氯化鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai),再放到(dao)(dao)密封的(de)不(bu)銹鋼(gang)罐中(zhong)(zhong)(zhong),充以(yi)氬(ya)氣(qi),使(shi)它們與金屬鎂反(fan)應(ying),就得到(dao)(dao)“海綿鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)”。這種(zhong)多孔(kong)的(de)“海綿鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)”是不(bu)能直(zhi)接使(shi)用(yong)的(de),還必(bi)須把它們在電爐(lu)(lu)中(zhong)(zhong)(zhong)融化成(cheng)液體,才能鑄(zhu)成(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)錠(ding)。但制造這種(zhong)電爐(lu)(lu)又談何容易!除了(le)電爐(lu)(lu)的(de)空氣(qi)必(bi)須抽干凈外,更傷(shang)腦(nao)筋(jin)的(de)是,簡(jian)直(zhi)找不(bu)到(dao)(dao)盛(sheng)裝液態(tai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)坩(gan)堝,因為一般耐火材(cai)料都含有氧化物,而其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)氧就會(hui)被液態(tai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)奪走。后來,人們終于發明了(le)一種(zhong)“水冷銅坩(gan)堝”的(de)電爐(lu)(lu)。這種(zhong)電爐(lu)(lu)只有中(zhong)(zhong)(zhong)央一部(bu)分(fen)區域(yu)很熱(re),其(qi)余部(bu)分(fen)都是冷的(de),鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)在電爐(lu)(lu)中(zhong)(zhong)(zhong)熔化后,流到(dao)(dao)用(yong)水冷卻(que)的(de)銅坩(gan)堝壁(bi)上,馬上凝成(cheng)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)錠(ding)。用(yong)這種(zhong)方法(fa)已(yi)經能夠生產幾噸重的(de)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)塊,但它的(de)成(cheng)本就可想而知(zhi)了(le)。
工(gong)業上(shang)常用硫酸(suan)分解鈦(tai)鐵礦(kuang)的方法制取(qu)二(er)氧(yang)化鈦(tai),再由二(er)氧(yang)化鈦(tai)制取(qu)金屬鈦(tai)。濃硫酸(suan)處理磨碎的鈦(tai)鐵礦(kuang)(精礦(kuang)),發生(sheng)下(xia)面(mian)的化學反(fan)應:
FeTiO3+3H2SO4 = Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4 = TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4 = FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2O
為了除去雜質Fe2(SO4)3,加入鐵屑,Fe3+還原為Fe2+,然后(hou)將溶(rong)液冷卻至273K以下,使得FeSO4·7H2O(綠礬)作為副產品結晶析出。
Ti(SO4)2和(he)TiOSO4水解析出白色(se)的偏鈦酸沉淀,反(fan)應是:
Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4
鍛燒偏鈦酸即制得二氧化鈦:
H2TiO3= TiO2+H2O
工業上制(zhi)金(jin)屬鈦(tai)采用金(jin)屬熱還原(yuan)法還原(yuan)四(si)氯(lv)化鈦(tai)。將TiO2(或天(tian)然(ran)的(de)金(jin)紅(hong)石)和炭粉(fen)混合加熱至1000~1100K,進行(xing)氯(lv)化處理,并使(shi)生成(cheng)的(de)TiCl4,蒸(zheng)氣冷凝。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
在(zai)1070K用熔融的(de)鎂在(zai)氬氣中還原TiCl4可得多孔的(de)海綿鈦:
TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti
這種(zhong)海綿(mian)鈦經(jing)過(guo)粉碎、放入(ru)真空(kong)電弧爐里熔煉,最后制成(cheng)各種(zhong)鈦材。
也可以通過反應:Ti+2CI2=TiCI4
得到的TiCI4經過高(gao)溫(1250℃左右)情況下分解:
TiCI4=Ti+2CI2
由此得(de)到純鈦(tai)棒(bang)。
金(jin)屬鎂(mei)(mei)(mei)還(huan)原四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)。按摩爾比將(jiang)四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)在惰(duo)性氣體中用金(jin)屬鎂(mei)(mei)(mei)還(huan)原,反應(ying)溫度控制在900℃左右(you),可(ke)制得(de)海綿(mian)狀鈦(tai)。副產(chan)品氯(lv)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)可(ke)通過在1.33×10-2~1.33×10-4Pa真空、加熱1000℃的(de)條(tiao)件下從鈦(tai)中分離出來。
鈦耐腐蝕,所以(yi)在化學工業(ye)上常常要用(yong)到它。過去(qu),化學反(fan)應器中裝熱硝酸的部件(jian)都用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼。不(bu)銹(xiu)鋼也怕那強(qiang)烈的腐蝕劑——熱硝酸,每(mei)隔(ge)半年(nian)(nian),這種(zhong)部件(jian)就要統統換掉。用(yong)鈦來制造這些(xie)部件(jian),雖然成本比不(bu)銹(xiu)鋼部件(jian)貴一些(xie),但是它可以(yi)連續不(bu)斷(duan)地使用(yong)五年(nian)(nian),計算起(qi)來反(fan)而合算得(de)多(duo)。
鈦(tai)(tai)(tai)和(he)(he)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)合(he)(he)金大量用(yong)(yong)于(yu)(yu)航空(kong)工業,有(you)(you)"空(kong)間金屬(shu)"之稱(cheng);另外(wai),在(zai)(zai)造船工業、化(hua)學工業、制造機械部件(jian)、電(dian)訊(xun)器材(cai)、硬(ying)質(zhi)合(he)(he)金等方(fang)面有(you)(you)著日(ri)益廣泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)(yong)。純鈦(tai)(tai)(tai)是銀白色(se)的(de)金屬(shu),它(ta)具(ju)有(you)(you)許(xu)多(duo)優良(liang)性能。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)密度(du)(du)(du)比(bi)(bi)(bi)鋼小43%,比(bi)(bi)(bi)久(jiu)負盛(sheng)名的(de)輕金屬(shu)鎂稍大一(yi)些。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)強度(du)(du)(du)大,純鈦(tai)(tai)(tai)抗拉強度(du)(du)(du)最(zui)高(gao)(gao)可(ke)達180kg/mm2,與(yu)鋼相差不(bu)多(duo),比(bi)(bi)(bi)鋁大兩倍(bei)(bei),比(bi)(bi)(bi)鎂大五倍(bei)(bei)。鈦(tai)(tai)(tai)耐高(gao)(gao)溫,熔點1942K,比(bi)(bi)(bi)黃金高(gao)(gao)近1000K,比(bi)(bi)(bi)鋼高(gao)(gao)近500K。有(you)(you)些鋼的(de)強度(du)(du)(du)高(gao)(gao)于(yu)(yu)鈦(tai)(tai)(tai)合(he)(he)金,但(dan)鈦(tai)(tai)(tai)合(he)(he)金的(de)比(bi)(bi)(bi)強度(du)(du)(du)(抗拉強度(du)(du)(du)和(he)(he)密度(du)(du)(du)之比(bi)(bi)(bi))卻超過優質(zhi)鋼。鈦(tai)(tai)(tai)合(he)(he)金有(you)(you)好的(de)耐熱強度(du)(du)(du)、低溫韌性和(he)(he)斷裂(lie)韌性,故(gu)多(duo)用(yong)(yong)作(zuo)(zuo)飛機發(fa)動(dong)(dong)機零(ling)件(jian)和(he)(he)火箭、導彈結構(gou)件(jian)。鈦(tai)(tai)(tai)合(he)(he)金還(huan)可(ke)作(zuo)(zuo)燃料和(he)(he)氧化(hua)劑的(de)儲箱以及高(gao)(gao)壓容器。已有(you)(you)用(yong)(yong)鈦(tai)(tai)(tai)合(he)(he)金制造自動(dong)(dong)步(bu)槍,迫擊炮座板(ban)及無后座力炮的(de)發(fa)射管。在(zai)(zai)石油(you)工業上主(zhu)要作(zuo)(zuo)各(ge)(ge)種(zhong)容器、反(fan)應(ying)器、熱交換器、蒸餾塔、管道、泵和(he)(he)閥等。鈦(tai)(tai)(tai)可(ke)用(yong)(yong)作(zuo)(zuo)電(dian)極和(he)(he)發(fa)電(dian)站的(de)冷凝器以及環境污染控制裝(zhuang)置。鈦(tai)(tai)(tai)鎳形狀記憶合(he)(he)金在(zai)(zai)儀(yi)器儀(yi)表上已廣泛(fan)應(ying)用(yong)(yong)。在(zai)(zai)醫療中,鈦(tai)(tai)(tai)可(ke)作(zuo)(zuo)人造骨頭和(he)(he)各(ge)(ge)種(zhong)器具(ju)。鈦(tai)(tai)(tai)還(huan)是煉鋼的(de)脫氧劑和(he)(he)不(bu)銹鋼以及合(he)(he)金鋼的(de)組元。鈦(tai)(tai)(tai)白粉是顏(yan)料和(he)(he)油(you)漆的(de)良(liang)好原料。碳化(hua)鈦(tai)(tai)(tai),氫化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)是新型硬(ying)質(zhi)合(he)(he)金材(cai)料。氮(dan)化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)顏(yan)色(se)近于(yu)(yu)黃金,在(zai)(zai)裝(zhuang)飾方(fang)面應(ying)用(yong)(yong)廣泛(fan)。
鈦屬(shu)于化(hua)學性質比較活潑的(de)金屬(shu)。加熱時能(neng)與O2、N2、H2、S和鹵素等非金屬(shu)作用。但(dan)在常溫(wen)下,鈦表(biao)(biao)面易(yi)生成(cheng)一(yi)層(ceng)極薄的(de)致(zhi)密的(de)氧化(hua)物保護膜(mo),可以抵抗(kang)強(qiang)(qiang)酸甚至王水的(de)作用,表(biao)(biao)現出強(qiang)(qiang)的(de)抗(kang)腐蝕性。因(yin)此,一(yi)般金屬(shu)在酸、堿、鹽的(de)溶液中變得千(qian)瘡(chuang)百孔而鈦卻(que)安然無恙。
液態鈦(tai)幾乎能溶解所(suo)有(you)的(de)(de)(de)金屬(shu),因此可(ke)以和(he)多種金屬(shu)形(xing)成合金。鈦(tai)加入鋼中(zhong)制(zhi)(zhi)得的(de)(de)(de)鈦(tai)鋼堅韌而(er)富有(you)彈(dan)(dan)性。鈦(tai)能與(yu)鐵、鋁、釩或(huo)鉬等(deng)其他元素熔(rong)成合金,造(zao)出高強度的(de)(de)(de)輕(qing)合金,在(zai)(zai)各(ge)方面有(you)著廣泛的(de)(de)(de)應用,包括航(hang)天(噴氣(qi)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)、導(dao)彈(dan)(dan)及(ji)航(hang)天器(qi))、軍事、工(gong)業程序(化(hua)工(gong)與(yu)石油制(zhi)(zhi)品、海水(shui)淡(dan)化(hua)及(ji)造(zao)紙(zhi))、汽(qi)車、農產食品、醫學(xue)(義肢(zhi)、骨(gu)科移(yi)植及(ji)牙科器(qi)械與(yu)填充物(wu))、廚(chu)房用具、運動用品、珠寶及(ji)手機(ji)(ji)(ji)(ji)等(deng)等(deng)。鈦(tai)合金強度高,大量用于制(zhi)(zhi)造(zao)軍用超音(yin)速(su)飛(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)結(jie)構材料(liao)、噴氣(qi)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)壓縮部件(jian)(jian)、飛(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)(ji)架的(de)(de)(de)構件(jian)(jian)、機(ji)(ji)(ji)(ji)殼(ke)、隔火(huo)墻(qiang)、鉚釘;空(kong)運裝備的(de)(de)(de)結(jie)構部件(jian)(jian);軍事設(she)施和(he)軍用艦艇(ting)的(de)(de)(de)裝甲板以及(ji)螺旋槳的(de)(de)(de)葉片等(deng)。在(zai)(zai)民用工(gong)業中(zhong),鈦(tai)及(ji)其合金可(ke)用于制(zhi)(zhi)造(zao)各(ge)種泵、閥(fa)門(men)、過濾(lv)、蒸(zheng)發(fa)設(she)備的(de)(de)(de)金屬(shu)絲網和(he)各(ge)種機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)零(ling)件(jian)(jian)。粉末狀鈦(tai)可(ke)在(zai)(zai)電子管制(zhi)(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)中(zhong)用作(zuo)(zuo)除氧劑。主要用于制(zhi)(zhi)造(zao)航(hang)天飛(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)、火(huo)箭導(dao)彈(dan)(dan)、潛艇(ting)、化(hua)工(gong)設(she)備、醫療器(qi)械、人工(gong)關節等(deng),還用于制(zhi)(zhi)取鈦(tai)白(bai)粉。可(ke)用來(lai)制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)反(fan)應釜,冷(leng)凝器(qi),發(fa)酵罐和(he)冷(leng)卻器(qi)。
鈦合金制成(cheng)飛機(ji)比(bi)其它金屬制成(cheng)同樣重的飛機(ji)多載旅客100多人(ren)。制成(cheng)的潛(qian)(qian)(qian)艇,既(ji)能(neng)抗海水腐蝕,又能(neng)抗深層壓力,其下(xia)潛(qian)(qian)(qian)深度比(bi)不銹(xiu)鋼潛(qian)(qian)(qian)艇增加80%。同時(shi),鈦無磁性(xing),不會被水雷發現,具有很好的反監護(hu)作用(yong)。
因為(wei)鈦(tai)具有“親生物”性,在(zai)人體(ti)(ti)內(nei),能抵抗分泌物的(de)腐(fu)蝕且(qie)無毒,對(dui)任(ren)何殺菌方法都適(shi)應。因此被廣泛(fan)用于制醫療器械,制人造(zao)髖關(guan)節、膝關(guan)節、肩(jian)關(guan)節、脅關(guan)節、頭(tou)蓋骨(gu),主動心瓣(ban)、骨(gu)骼(ge)固(gu)定夾。當(dang)新的(de)肌肉纖維(wei)環包(bao)在(zai)這些(xie)“鈦(tai)骨(gu)”上(shang)時,這些(xie)鈦(tai)骨(gu)就開始(shi)維(wei)系(xi)著(zhu)人體(ti)(ti)的(de)正常活動。
鈦(tai)(tai)在(zai)人體(ti)中(zhong)分布廣(guang)泛,正常人體(ti)中(zhong)的含(han)量為每70kg體(ti)重不超過(guo)15mg,其作用(yong)尚不清(qing)楚。但鈦(tai)(tai)能(neng)刺激吞噬細胞,使(shi)免疫力(li)增強(qiang)這(zhe)一作用(yong)已被證(zheng)實。
重要的鈦(tai)(tai)化合物有(you):二(er)氧化鈦(tai)(tai)(TiO2)、四氯化鈦(tai)(tai)(TiCl4)、偏鈦(tai)(tai)酸鋇(BaTiO3)。
純(chun)凈(jing)的二氧化鈦是白(bai)(bai)色粉(fen)末,是優良(liang)的白(bai)(bai)色顏料,商品名稱“鈦白(bai)(bai)”。它兼有鉛白(bai)(bai)(PbCO3)的遮蓋(gai)性(xing)能和鋅白(bai)(bai)(ZnO)的持久性(xing)能。因(yin)此(ci),人們常把鈦白(bai)(bai)加(jia)在油漆(qi)中,制(zhi)成高級白(bai)(bai)色油漆(qi)。
在造紙(zhi)工(gong)業中(zhong)作(zuo)為(wei)填充(chong)劑(ji)加在紙(zhi)槳中(zhong)。
紡(fang)織工(gong)業中作為(wei)人(ren)造纖維的消(xiao)光劑(ji);在(zai)(zai)玻璃(li)、陶瓷、搪瓷工(gong)業上作為(wei)添加劑(ji),改善其性能;在(zai)(zai)許(xu)多化學反應中用作催化劑(ji)。在(zai)(zai)化學工(gong)業日(ri)益發展的今(jin)天,二氧化鈦及鈦系(xi)化合物(wu)作為(wei)精細化工(gong)產(chan)品,有著(zhu)很(hen)高(gao)的附加價值,前(qian)景十(shi)分(fen)誘人(ren)。
四氯(lv)化(hua)鈦(tai)是一種無色液體;熔(rong)點250K、沸點409K,有(you)刺激性(xing)氣味。它在水(shui)(shui)中(zhong)或(huo)潮(chao)濕的空(kong)氣中(zhong)都(dou)極(ji)易水(shui)(shui)解,冒出(chu)大量的白煙。
TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl
因此TiCl4在軍事上(shang)作(zuo)為人(ren)造(zao)煙霧(wu)劑,猶其是用在海洋戰爭中(zhong)。在農(nong)(nong)業上(shang),人(ren)們用TiCl4形成(cheng)的(de)濃霧(wu)地面(mian),減少夜間地面(mian)熱量的(de)散失,保護(hu)蔬(shu)菜和農(nong)(nong)作(zuo)物不受(shou)嚴(yan)寒(han)、霜凍的(de)危害。
將TiO2和BaCO3一起(qi)熔融制得(de)偏鈦酸鋇:
TiO2+BaCO3=BaTiO3十(shi)CO2
人工制(zhi)得的(de)(de)BaTiO3具(ju)有(you)(you)高的(de)(de)介(jie)電(dian)常(chang)數(shu),由它(ta)制(zhi)成(cheng)的(de)(de)電(dian)容器(qi)(qi)有(you)(you)較大的(de)(de)容量,更重要的(de)(de)是(shi)BaTiO3具(ju)有(you)(you)顯著(zhu)的(de)(de)“壓電(dian)性能”,其(qi)晶體受壓會產生(sheng)電(dian)流,一通(tong)電(dian),又(you)會改變形狀。人們把它(ta)置于超(chao)聲波中(zhong),它(ta)受壓便產生(sheng)電(dian)流,通(tong)過測(ce)(ce)量電(dian)流強弱可(ke)測(ce)(ce)出超(chao)聲波強弱。幾(ji)乎所有(you)(you)的(de)(de)超(chao)聲波儀器(qi)(qi)中(zhong)都要用(yong)到它(ta)。隨著(zhu)鈦(tai)酸鹽的(de)(de)開發利用(yong),它(ta)愈來愈廣泛地(di)用(yong)來制(zhi)造非(fei)線性元件(jian)、介(jie)質放大器(qi)(qi)、電(dian)子計算機記憶元件(jian)、微(wei)型電(dian)容器(qi)(qi)、電(dian)鍍材料、航空材料、強磁、半(ban)導體材料、光(guang)學(xue)儀器(qi)(qi)、試(shi)劑等。
鈦(tai)、鈦(tai)合金(jin)(jin)及(ji)(ji)鈦(tai)化(hua)合物的(de)優良(liang)性(xing)能促使(shi)人類(lei)迫切需要它(ta)們。然而,生產成(cheng)本(ben)之(zhi)高(gao),使(shi)應用受到(dao)(dao)限制。相信(xin)在不(bu)久的(de)將(jiang)來,隨(sui)著鈦(tai)的(de)冶(ye)煉技術不(bu)斷改進和提高(gao),鈦(tai)、鈦(tai)合金(jin)(jin)及(ji)(ji)鈦(tai)的(de)化(hua)合物的(de)應用將(jiang)會得到(dao)(dao)更大(da)的(de)發展。
鈦的抗腐(fu)蝕性(xing)鋯(gao)(gao)是一種應用于(yu)原(yuan)子能(neng)工業和(he)在高(gao)溫高(gao)壓下用作耐蝕化工材料,但在溶液(ye)中其活潑(po)性(xing)僅次(ci)于(yu)鈉。在氫(qing)氧(yang)化鈦溶液(ye)里(li)加入活潑(po)的硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鋯(gao)(gao)溶液(ye),會發(fa)現鈦把硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鋯(gao)(gao)拒之門外。而(er)且氫(qing)氧(yang)化鈦的密(mi)度(du)小于(yu)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鋯(gao)(gao),但依然(ran)能(neng)保(bao)持明顯的分(fen)層(ceng),并(bing)把硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鋯(gao)(gao)停留在上層(ceng),這證明了鈦的抗腐(fu)蝕性(xing)。
根據實驗,鈦放入海底(di)20~50年均(jun)不會被(bei)腐蝕。
截(jie)至(zhi)1995年底,世(shi)界金紅(hong)石(包(bao)括銳(rui)鈦礦(kuang))儲量和(he)儲量基礎分別為3330萬噸(dun)(dun)(dun)和(he)16440萬噸(dun)(dun)(dun),資源(yuan)總量約(yue)2.3億噸(dun)(dun)(dun)(TiO2含(han)量,下同(tong)),主要集中在(zai)南(nan)非、印(yin)度、斯里蘭卡、澳(ao)大(da)利亞。世(shi)界鈦鐵(tie)礦(kuang)(TiO2)儲量和(he)儲量基礎分別為2.743億噸(dun)(dun)(dun)和(he)4.353億噸(dun)(dun)(dun),資源(yuan)總量約(yue)10億噸(dun)(dun)(dun);主要集中在(zai)南(nan)非、挪威、澳(ao)大(da)利亞、加(jia)拿大(da)和(he)印(yin)度。
截至1996年底中國保(bao)有原生鈦(磁(ci))鐵(tie)礦(kuang)(折TiO2)儲(chu)量35704.09萬(wan)噸(dun)(其(qi)(qi)(qi)中A+B+C級(ji)(ji)23191.50萬(wan)噸(dun));鈦鐵(tie)礦(kuang)(砂礦(kuang))礦(kuang)物儲(chu)量3803.19萬(wan)噸(dun)(其(qi)(qi)(qi)中A+B+C級(ji)(ji)2147.17萬(wan)噸(dun));金(jin)紅石(shi)礦(kuang)物儲(chu)量256.86萬(wan)噸(dun)(其(qi)(qi)(qi)中A+B+C級(ji)(ji)73.73萬(wan)噸(dun));金(jin)紅石(shi)TiO2儲(chu)量750.86萬(wan)噸(dun)(其(qi)(qi)(qi)中A+B+C級(ji)(ji)242.43萬(wan)噸(dun))。
若(ruo)將中國1996年保有鈦(tai)(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)砂(sha)礦(kuang)的(de)A+B+C級(ji)礦(kuang)物儲(chu)量2147.17萬(wan)(wan)噸(dun),按含TiO2 48%折算(suan),則其(qi)(qi)TiO2儲(chu)量為(wei)1030.64萬(wan)(wan)噸(dun),僅占同(tong)年世界鈦(tai)(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(TiO2)27000萬(wan)(wan)噸(dun)的(de)3.83%;若(ruo)再將其(qi)(qi)與原生鈦(tai)(tai)(tai)磁鐵(tie)礦(kuang)巖(yan)礦(kuang)(TiO2)的(de)A+B+C級(ji)儲(chu)量(23191.50萬(wan)(wan)噸(dun))中可利用的(de)約占50%以(yi)粒狀鈦(tai)(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)產出的(de)(TiO2)儲(chu)量11595.75萬(wan)(wan)噸(dun)相加,其(qi)(qi)TiO2總儲(chu)量為(wei)12626.4萬(wan)(wan)噸(dun),則占世界鈦(tai)(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)(TiO2)儲(chu)量27000萬(wan)(wan)噸(dun)的(de)47.76%,從這(zhe)個意(yi)義(yi)上說,中國可稱為(wei)世界鈦(tai)(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)資源最豐富的(de)國家。
若(ruo)將中國(guo)1996年保有金(jin)紅(hong)(hong)石礦物的(de)(de)A+B+C級(ji)儲(chu)(chu)量73.73萬(wan)噸(dun)(dun)按(an)含TiO2 94%折算成TiO2儲(chu)(chu)量為69.31萬(wan)噸(dun)(dun),再加上(shang)同(tong)年金(jin)紅(hong)(hong)石(TiO2)的(de)(de)A+B+C級(ji)儲(chu)(chu)量242.43萬(wan)噸(dun)(dun),合計(ji)為311.74萬(wan)噸(dun)(dun),則(ze)占同(tong)年世界金(jin)紅(hong)(hong)石(TiO2)儲(chu)(chu)量3330萬(wan)噸(dun)(dun)的(de)(de)9.36%,由此(ci)可(ke)見中國(guo)金(jin)紅(hong)(hong)石資源并不豐(feng)富。
中(zhong)國鈦(tai)(tai)資源總(zong)量(liang)(liang)9.65億噸,居世界之(zhi)首,占世界探(tan)明儲量(liang)(liang)的38.85%,主要集中(zhong)在(zai)四(si)川(chuan)、云南(nan)、廣東、廣西及海南(nan)等(deng)地,其中(zhong)攀西(攀枝花(hua)西昌)地區是中(zhong)國最大的鈦(tai)(tai)資源基(ji)地,鈦(tai)(tai)資源量(liang)(liang)為8.7億噸。
中國探明的鈦資源分(fen)布在21個省(自(zi)治區(qu)、直轄市)共108個礦區(qu)。主要產區(qu)為四川,次有河北、海南、廣(guang)東、湖北、廣(guang)西、云南、陜西、山西等省(區(qu))。
鈦磁鐵礦巖礦:主要礦床(chuang)分布在四(si)川(chuan)省(sheng)攀枝花的(de)鹽邊(bian)紅格和(he)(he)米易白馬(ma),西(xi)(xi)昌(chang)的(de)太和(he)(he);河(he)北(bei)(bei)省(sheng)承德(de)的(de)大廟、黑山,豐寧(ning)(ning)的(de)招兵溝,崇禮的(de)南天(tian)門;山西(xi)(xi)省(sheng)左權的(de)桐峪;陜西(xi)(xi)省(sheng)洋縣(xian)的(de)畢機溝;新(xin)(xin)疆的(de)尾(wei)亞;河(he)南省(sheng)舞陽(yang)的(de)趙案莊(zhuang);廣東省(sheng)興(xing)寧(ning)(ning)的(de)霞嵐(lan);黑龍江省(sheng)的(de)呼(hu)瑪;北(bei)(bei)京市昌(chang)平的(de)上莊(zhuang)和(he)(he)懷(huai)柔的(de)新(xin)(xin)地。其中四(si)川(chuan)省(sheng)表內儲量(liang)(TiO2 44256.32萬(wan)t)占(zhan)全國(guo)同類儲量(liang)(TiO2 46522.83萬(wan)t)的(de)95.1%,河(he)北(bei)(bei)省(sheng)(TiO2 1544.46萬(wan)t)占(zhan)3.3%,陜西(xi)(xi)省(sheng)占(zhan)0.46%,山西(xi)(xi)省(sheng)占(zhan)0.35%。
金紅石巖(yan)礦主要礦床(chuang)分布在(zai)湖(hu)北省(sheng)棗陽的(de)大(da)阜山(shan)(shan);山(shan)(shan)西(xi)省(sheng)代縣(xian)的(de)碾子溝;河南省(sheng)新縣(xian)的(de)楊沖;山(shan)(shan)東省(sheng)萊西(xi)縣(xian)的(de)劉家莊。其中湖(hu)北省(sheng)金紅石(TiO2)表內儲(chu)量(534.43萬(wan)t)占全國同類儲(chu)量(750.86萬(wan)t)的(de)71.2%,山(shan)(shan)西(xi)省(sheng)(154.79萬(wan)t)占20.6%,陜西(xi)省(sheng)(44.4萬(wan)t)占5.9%。
鈦(tai)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要礦(kuang)(kuang)石(shi)(shi)是(shi)(shi)金(jin)紅(hong)石(shi)(shi)TiO2和鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)FeTiO3,它的(de)(de)(de)(de)發現(xian)也(ye)正(zheng)是(shi)(shi)從(cong)這兩(liang)種(zhong)礦(kuang)(kuang)石(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)分(fen)析而來(lai)。早(zao)在(zai)1791年(nian)英國(guo)英格蘭(lan)西(xi)南端康沃爾(Cornwall)郡門拉陳(Menacan)教(jiao)(jiao)區(qu)的(de)(de)(de)(de)牧(mu)師格累(lei)高爾,也(ye)是(shi)(shi)一位科學家,分(fen)析出產(chan)在(zai)他教(jiao)(jiao)區(qu)內的(de)(de)(de)(de)一種(zhong)黑色礦(kuang)(kuang)砂(sha),也(ye)就(jiu)是(shi)(shi)今(jin)天(tian)成(cheng)為鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)的(de)(de)(de)(de)礦(kuang)(kuang)石(shi)(shi)時發現(xian)了一種(zhong)新(xin)的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)物(wu)質并命(ming)名為menacenite。三年(nian)后,1795年(nian),克(ke)(ke)拉普羅特(te)分(fen)析了匈牙利布伊尼克(ke)(ke)(Boinik)地區(qu)出產(chan)的(de)(de)(de)(de)金(jin)紅(hong)石(shi)(shi),認識到它是(shi)(shi)一種(zhong)新(xin)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)氧化物(wu),具有抵抗(kang)酸、堿溶液的(de)(de)(de)(de)特(te)性,借用希臘神(shen)話(hua)中大地的(de)(de)(de)(de)第一代兒子們泰坦神(shen)族Titans,命(ming)名這個(ge)金(jin)屬(shu)為titanium,元素符號(hao)定為Ti。兩(liang)年(nian)后,克(ke)(ke)拉普羅特(te)證實(shi)格累(lei)高爾發現(xian)的(de)(de)(de)(de)menacenite就(jiu)是(shi)(shi)鈦(tai)。
鈦屬(shu)(shu)于(yu)稀(xi)有金屬(shu)(shu),實際上鈦并不(bu)稀(xi)有,其在(zai)地殼中的豐度占(zhan)第七(qi)位(wei),占(zhan)0.45%,遠遠高(gao)于(yu)許多常見的金屬(shu)(shu)。但(dan)由于(yu)鈦的性(xing)質活潑,對冶煉工藝要(yao)求高(gao),使得(de)人們長(chang)期(qi)無法制得(de)大量(liang)的鈦,從而被歸(gui)類(lei)為(wei)“稀(xi)有”的金屬(shu)(shu)。用于(yu)冶煉鈦的礦(kuang)物主要(yao)有鈦鐵礦(kuang)(FeTiO3)、金紅石(shi)(TiO2)和鈣鈦礦(kuang)等。礦(kuang)石(shi)經(jing)處理得(de)到易揮發的四氯化鈦,再用鎂(mei)還原而制得(de)純(chun)鈦。
地(di)球表面十(shi)公(gong)里(li)厚(hou)的(de)地(di)層中(zhong),含鈦(tai)達千分(fen)之(zhi)六,比銅多61倍,在地(di)殼中(zhong)的(de)含量排第(di)十(shi)位(wei)(地(di)殼中(zhong)元素排行:氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉(na)、鉀、鎂(mei)、氫、鈦(tai)),隨便從地(di)下抓(zhua)起(qi)一把泥土,其中(zhong)都含有(you)千分(fen)之(zhi)幾(ji)的(de)鈦(tai),世界上(shang)儲量超過一千萬噸的(de)鈦(tai)礦并不(bu)稀罕。
元素在(zai)海水中的含量(liang):0.00048ppm
元素在太陽中的(de)含(han)量:4ppm
地殼(ke)中含量:5600ppm
皮膚(fu)接(jie)觸:脫去污染的衣著,用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚(fu)。
眼睛接觸(粉末):提起(qi)眼瞼,用流動清水(shui)或生理(li)鹽水(shui)沖洗(xi)。就(jiu)醫。
吸(xi)入(粉末):迅速(su)脫離現(xian)場至空氣新(xin)鮮處。保(bao)持呼(hu)吸(xi)道通暢(chang)。如呼(hu)吸(xi)困(kun)難,給輸氧。如呼(hu)吸(xi)停(ting)止,立即進(jin)行(xing)人工呼(hu)吸(xi)。就醫。
食入:飲足量(liang)溫水,催吐。就醫。
呼吸(xi)(xi)系(xi)統(tong)防護:可能接觸其粉(fen)塵(chen)時,必(bi)須佩(pei)戴自吸(xi)(xi)過濾式防塵(chen)口罩。
眼(yan)睛防(fang)護(hu)(粉末):戴安全防(fang)護(hu)眼(yan)鏡。
身(shen)體防(fang)護:穿透氣型防(fang)毒服。
手防護(hu):戴(dai)防毒物滲透(tou)手套。
其他防(fang)護:工作(zuo)現(xian)場禁止吸煙(yan)、進(jin)食和飲水。工作(zuo)完畢(bi),淋(lin)浴(yu)更衣。注意個(ge)人清潔衛生。
泄漏(lou)應急處(chu)理(li):隔(ge)離泄漏(lou)污染區,限(xian)制出入。切斷(duan)火源。建議應急處(chu)理(li)人員(yuan)戴防塵(chen)(chen)面具(全面罩),穿防毒服。不(bu)要(yao)直接(jie)(jie)接(jie)(jie)觸泄漏(lou)物。小量(liang)泄漏(lou):避(bi)免揚(yang)塵(chen)(chen),用(yong)潔凈(jing)的鏟子收(shou)集于干燥、潔凈(jing)、有(you)蓋的容器中。轉(zhuan)移回(hui)收(shou)。大(da)量(liang)泄漏(lou):用(yong)塑料(liao)布、帆(fan)布覆蓋。使用(yong)無火花工具轉(zhuan)移回(hui)收(shou)。
有(you)害燃燒產(chan)物:氧化(hua)鈦。
滅火方法(fa):采用干粉、干砂滅火。嚴禁用水、泡沫、二氧化碳撲救(jiu)。高熱或劇烈燃燒時(shi),用水撲救(jiu)可能會引起爆炸。
操(cao)(cao)作(zuo)的管理:密閉(bi)操(cao)(cao)作(zuo),局部排風(feng)。操(cao)(cao)作(zuo)人員(yuan)必須(xu)經(jing)過專門(men)培訓,嚴(yan)格遵守操(cao)(cao)作(zuo)規程。建議操(cao)(cao)作(zuo)人員(yuan)佩戴(dai)自吸過濾式防塵口罩(zhao),戴(dai)安(an)全防護眼鏡,穿透(tou)(tou)氣型防毒服,戴(dai)防毒物滲透(tou)(tou)手套。遠離火種、熱源,工作(zuo)場所(suo)嚴(yan)禁吸煙。使用防爆(bao)型的通(tong)風(feng)系統和(he)設(she)(she)備。避免產生(sheng)粉塵。避免與氧(yang)化(hua)劑、酸類(lei)、鹵素接觸。在氬氣中(zhong)操(cao)(cao)作(zuo)處置。搬運時要輕(qing)裝輕(qing)卸(xie),防止包裝及容器(qi)損(sun)壞。配備相應品種和(he)數量(liang)的消(xiao)防器(qi)材及泄漏應急處理設(she)(she)備。倒(dao)空的容器(qi)可能殘留有害物。
儲(chu)(chu)(chu)(chu)存(cun)的(de)(de)(de)管理:為安全起見,儲(chu)(chu)(chu)(chu)存(cun)時常以(yi)不少于(yu)25%的(de)(de)(de)水潤濕、鈍化(hua)。儲(chu)(chu)(chu)(chu)存(cun)于(yu)陰涼、通(tong)風(feng)的(de)(de)(de)庫房(fang)。遠離火種(zhong)、熱源(yuan)。庫溫(wen)不超過30℃,相(xiang)對(dui)濕度不超過80%。保持容(rong)(rong)器(qi)密封,嚴禁與空氣接觸。應與氧化(hua)劑、酸類、鹵素(su)等分開存(cun)放,切忌混儲(chu)(chu)(chu)(chu)。配備相(xiang)應品種(zhong)和數量的(de)(de)(de)消防器(qi)材。儲(chu)(chu)(chu)(chu)區應備有合適的(de)(de)(de)材料(liao)收容(rong)(rong)泄漏物。
運(yun)(yun)輸(shu)(shu)的管(guan)理:運(yun)(yun)輸(shu)(shu)時(shi)(shi)運(yun)(yun)輸(shu)(shu)車輛應配備相應品種(zhong)和數量的消防器材及(ji)泄(xie)漏(lou)應急處理設備。裝運(yun)(yun)該品的車輛排氣管(guan)須有(you)阻火裝置。運(yun)(yun)輸(shu)(shu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)要確保容(rong)器不(bu)泄(xie)漏(lou)、不(bu)倒(dao)塌(ta)、不(bu)墜落、不(bu)損壞。嚴禁與氧(yang)化(hua)劑(ji)、酸類、鹵素、食用化(hua)學品等混裝混運(yun)(yun)。運(yun)(yun)輸(shu)(shu)途(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)應防曝(pu)曬、雨淋,防高溫(wen)。中(zhong)(zhong)(zhong)途(tu)停留(liu)時(shi)(shi)應遠離火種(zhong)、熱源。車輛運(yun)(yun)輸(shu)(shu)完畢應進行徹底清掃。鐵路運(yun)(yun)輸(shu)(shu)時(shi)(shi)要禁止溜放(fang)。
廢棄的管理:恢復材(cai)料的原狀態,以便重新使用。
主要用(yong)途及(ji)接(jie)觸(chu)機會:鈦(tai)用(yong)于制(zhi)造(zao)特種鋼、合金(jin)、鈦(tai)陶瓷(ci)及(ji)玻(bo)璃纖維。金(jin)屬(shu)鈦(tai)也用(yong)于飛機、導彈制(zhi)造(zao)及(ji)原(yuan)子反應堆(dui)。還用(yong)于生(sheng)產耐火材料(liao)、焊條、建筑材料(liao)和塑(su)料(liao)等(deng)。上述工業中可(ke)接(jie)觸(chu)金(jin)屬(shu)鈦(tai),二氧化(hua)鈦(tai)的粉塵(chen)和煙塵(chen)。四氯(lv)化(hua)鈦(tai)及(ji)其部分水解物(wu),還常夾雜氯(lv)及(ji)其氧化(hua)物(wu)。在機械(xie)處理(li)金(jin)屬(shu)鈦(tai)過程中也接(jie)觸(chu)鈦(tai)氧化(hua)物(wu)的煙塵(chen)。
侵入途徑:吸入、食入。
人(ren)體危害(hai):吸(xi)(xi)(xi)入后對上(shang)(shang)呼(hu)吸(xi)(xi)(xi)道有(you)刺(ci)激性(xing)(xing),引(yin)(yin)起(qi)(qi)咳嗽、胸部緊束感(gan)或(huo)疼痛。長期(qi)(qi)吸(xi)(xi)(xi)入TiO2粉塵(chen)的工人(ren),肺部無任何變化。在生產(chan)鈦(tai)(tai)金屬過程,接觸四氯(lv)化鈦(tai)(tai)及(ji)其水解產(chan)物(wu)對眼和上(shang)(shang)呼(hu)吸(xi)(xi)(xi)道粘(zhan)膜有(you)刺(ci)激作(zuo)用。長期(qi)(qi)作(zuo)用可形成慢性(xing)(xing)支氣管炎(yan)(yan)。TiO2曾(ceng)用作(zuo)閃光灼(zhuo)傷的皮(pi)(pi)膚防護劑,未見產(chan)生接觸性(xing)(xing)皮(pi)(pi)炎(yan)(yan)、變態反應(ying)和經皮(pi)(pi)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)。100℃氯(lv)氮(dan)(dan)化鈦(tai)(tai)的飛濺和吸(xi)(xi)(xi)入鈦(tai)(tai)酸及(ji)氯(lv)氮(dan)(dan)化鈦(tai)(tai)煙引(yin)(yin)起(qi)(qi)皮(pi)(pi)膚燒傷并(bing)致疤痕形成和咽、聲帶(dai)、氣管粘(zhan)膜充血,由于形成瘢痕引(yin)(yin)起(qi)(qi)喉狹窄。眼短期(qi)(qi)接觸氯(lv)氮(dan)(dan)化鈦(tai)(tai)引(yin)(yin)起(qi)(qi)結膜炎(yan)(yan)和角膜炎(yan)(yan)。此外,四氯(lv)化鈦(tai)(tai)吸(xi)(xi)(xi)入可引(yin)(yin)起(qi)(qi)彌散性(xing)(xing)支氣管內息肉。
處理原則:皮膚(fu)接觸四氯(lv)化(hua)鈦后應盡快用(yong)軟紙或布(bu)擦(ca)掉,然后用(yong)水沖洗,防(fang)止四氯(lv)化(hua)鈦遇(yu)水放出(chu)大(da)量(liang)熱及鹽(yan)酸,加(jia)重(zhong)及擴大(da)灼傷范圍。吸(xi)入四氯(lv)化(hua)鈦應立即霧化(hua)吸(xi)入5%碳酸氫鈉溶液,以(yi)中和四氯(lv)化(hua)鈦水解產生(sheng)的鹽(yan)酸;吸(xi)氧、保(bao)持(chi)呼(hu)吸(xi)進(jin)通暢(chang).安靜休息,減少氧的消耗;早期給予足(zu)量(liang)糖皮質激(ji)素,并給抗生(sheng)素預防(fang)繼發(fa)感染及抗支氣管(guan)痙攣藥物、祛(qu)痰藥對(dui)癥治(zhi)療。嚴密(mi)觀察,防(fang)治(zhi)肺水腫。
預防(fang)措施:接觸四(si)(si)(si)氯化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)及(ji)其水解產(chan)物的(de)工(gong)(gong)種,應(ying)注(zhu)意皮膚、粘膜(mo)和呼(hu)吸道的(de)防(fang)護。產(chan)生(sheng)鈦(tai)(tai)及(ji)其化(hua)(hua)(hua)合物粉塵的(de)工(gong)(gong)作(zuo)地點(dian),亦須加強(qiang)防(fang)塵措施。大量微小鈦(tai)(tai)粉塵可著火爆(bao)炸,因(yin)此鈦(tai)(tai)的(de)生(sheng)產(chan)、澆鑄、加工(gong)(gong)應(ying)有良好通(tong)風(feng)防(fang)塵設施,及(ji)應(ying)有防(fang)火防(fang)爆(bao)設備。四(si)(si)(si)氯化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)生(sheng)產(chan)過(guo)程應(ying)盡量密閉,防(fang)止其煙氣逸出及(ji)“跑(pao)、冒(mao)、滴、漏”。加強(qiang)個(ge)人(ren)防(fang)護,四(si)(si)(si)氯化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)生(sheng)產(chan)設備開蓋、清(qing)洗、維修時應(ying)截防(fang)毒(du)面其、防(fang)護眼鏡(jing)。穿防(fang)酸防(fang)護衣(yi)帽。定期(qi)對接觸四(si)(si)(si)氯化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)人(ren)進行休檢(jian),有慢性(xing)呼(hu)吸道疾病(bing)患者不能從(cong)事接觸四(si)(si)(si)氯化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)的(de)工(gong)(gong)作(zuo)。
急性毒性
金(jin)屬(shu)鈦、二氧化鈦和(he)碳化鈦屬(shu)低毒類。大鼠一次氣管(guan)內注(zhu)入(ru)20-50mg二氧化鈦和(he)兔注(zhu)入(ru)400mg后肺部(bu)無(wu)特異反應。
亞急性和慢性毒性
大(da)鼠氣(qi)(qi)管(guan)(guan)內(nei)注(zhu)入(ru)(ru)氫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦后(hou)6和12個月(yue)(yue),只見肺(fei)(fei)纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)效應(ying)(ying)。大(da)鼠吸入(ru)(ru)二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦塵每天4次,每周5d,歷時13個月(yue)(yue),停止(zhi)吸入(ru)(ru)后(hou)7個月(yue)(yue),肺(fei)(fei)無任何(he)病理反應(ying)(ying);但豚鼠反復吸入(ru)(ru)二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦觀察(cha)到(dao)纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)效應(ying)(ying)和嗜酸性(xing)自細胞浸潤。氣(qi)(qi)管(guan)(guan)內(nei)注(zhu)入(ru)(ru)金屬鈦無肺(fei)(fei)纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)發(fa)生。大(da)鼠氣(qi)(qi)管(guan)(guan)內(nei)一次注(zhu)入(ru)(ru)氫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦、碳化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦、硼化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦和一氮化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦后(hou)觀察(cha)到(dao)肺(fei)(fei)部輕度纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。大(da)鼠吸入(ru)(ru)氫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦16個月(yue)(yue)亦見輕度纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。
代謝
人體(ti)一般飲(yin)食(shi)中每日約攝入300μg鈦,大部分從糞(fen)排(pai)出(chu),其中約3%吸收入血(xue)液。進(jin)入體(ti)內的(de)鈦蓄積于脾、腎上腺、橫紋肌、肺、皮膚及(ji)肝臟等部位。吸收入體(ti)內的(de)鈦主(zhu)要由(you)尿(niao)排(pai)出(chu)。正常人血(xue)漿(jiang)中鈦濃度約3μg/dL,尿(niao)鈦濃度為10μg/L左右。
中毒機理
金屬(shu)鈦(tai)(tai),氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai),碳化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(titanium carbonide)等不溶性(xing)鈦(tai)(tai)毒(du)性(xing)低,口服吸收(shou)量少,不顯(xian)示毒(du)性(xing)反應(ying)。金屬(shu)鈦(tai)(tai)植入機體未(wei)(wei)見有(you)病(bing)理(li)反應(ying)。吸入鈦(tai)(tai)的(de)不溶性(xing)化(hua)(hua)合物,未(wei)(wei)見肺部有(you)嚴重損害,其致纖(xian)維化(hua)(hua)作用(yong)甚微。用(yong)含(han)鈦(tai)(tai)飲(yin)水長期飼養動物未(wei)(wei)見對生長發育(yu)有(you)影響,也未(wei)(wei)見腫(zhong)瘤發生。
致癌性
大鼠肌肉(rou)注射(she)溶于三辛素(su)的(de)鈦金(jin)屬粉,引起纖(xian)維(wei)肉(rou)瘤(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)和(he)淋巴肉(rou)瘤(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)增加。注射(she)有機鈦,注射(she)部位出現纖(xian)維(wei)肉(rou)瘤(liu)(liu)(liu)(liu)(liu),發(fa)生肝(gan)細(xi)胞(bao)瘤(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)和(he)脾的(de)惡性淋巴瘤(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)。鈦塊沒有致癌性,給病人安裝鈦制人造關節(jie)兩周後(hou),未出現腫瘤(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)細(xi)胞(bao)。
燃爆危險
該品(pin)可(ke)燃,具(ju)刺激性。
為安全起見,儲存時以不少于(yu)25%的水潤濕(shi)、鈍化。儲存于(yu)陰涼(liang)、通風的庫(ku)房。遠離火種、熱源。庫(ku)溫不超過35℃,保持容(rong)器密封,嚴禁(jin)與(yu)空氣(qi)接觸。應(ying)與(yu)氧化劑、酸類、鹵素等分(fen)開存放(fang),切忌混(hun)儲。配備相應(ying)品種和(he)數量的消防器材。儲區應(ying)備有合適的材料收(shou)容(rong)泄漏物。