鈦(tai)(tai)(Titanium)是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)屬化(hua)學元素(su),化(hua)學符號Ti,原子序數22,在化(hua)學元素(su)周期(qi)表中位(wei)(wei)于(yu)第(di)4周期(qi)、第(di)IVB族。由格(ge)雷戈爾于(yu)1791年發現。是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)銀(yin)白色(se)的過渡金(jin)屬,其(qi)(qi)特征為重量輕(qing)、強(qiang)度(du)高、具金(jin)屬光澤,耐濕氯(lv)氣(qi)腐蝕。但鈦(tai)(tai)不能應(ying)用于(yu)干氯(lv)氣(qi)中,即使是(shi)溫(wen)度(du)0℃以(yi)下的干氯(lv)氣(qi),也會發生(sheng)劇烈(lie)的化(hua)學反應(ying),生(sheng)成(cheng)四氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai),再(zai)分解生(sheng)成(cheng)二氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai),甚至燃燒。只(zhi)有(you)當氯(lv)氣(qi)中的含水(shui)量高于(yu)0.5%的時候,鈦(tai)(tai)在其(qi)(qi)中才能保持可靠的穩定性。α型鈦(tai)(tai)為六方晶系、β型鈦(tai)(tai)為立方晶系。轉變(bian)溫(wen)度(du)為882.5℃。熔(rong)點(dian)(1660±10)℃,沸點(dian)3287℃,密(mi)度(du)為4.506g/cm3。溶于(yu)稀酸,不溶于(yu)冷水(shui)和熱(re)水(shui)。耐海水(shui)腐蝕性很強(qiang)。已知的鈦(tai)(tai)的同(tong)位(wei)(wei)素(su)有(you)13種(zhong)(zhong),包(bao)括鈦(tai)(tai)-41至鈦(tai)(tai)-53。其(qi)(qi)中鈦(tai)(tai)的穩定同(tong)位(wei)(wei)素(su)有(you)鈦(tai)(tai)-46,鈦(tai)(tai)-47,鈦(tai)(tai)-48,鈦(tai)(tai)-49,鈦(tai)(tai)-50共五種(zhong)(zhong),其(qi)(qi)余(yu)的同(tong)位(wei)(wei)素(su)均有(you)放射(she)性。
鈦(tai)被認(ren)為是一種稀有(you)金屬,這是由于(yu)在自然(ran)界中其(qi)存在分散(san)并難(nan)以提(ti)取(qu)(qu)。但(dan)其(qi)相對豐富,在所有(you)元素(su)中居第十位。鈦(tai)的礦(kuang)石主要有(you)鈦(tai)鐵礦(kuang)及(ji)金紅石,廣布(bu)于(yu)地殼及(ji)巖石圈之(zhi)中。鈦(tai)亦同時存在于(yu)幾乎所有(you)生物(wu)(wu)(wu)、巖石、水體及(ji)土壤中。從主要礦(kuang)石中萃取(qu)(qu)出鈦(tai)需要用到克羅爾法(fa)(fa)或亨特法(fa)(fa)。鈦(tai)最(zui)常見的化(hua)合物(wu)(wu)(wu)是二氧化(hua)鈦(tai),可(ke)用于(yu)制(zhi)造白色顏料。其(qi)他(ta)化(hua)合物(wu)(wu)(wu)還(huan)包括四氯(lv)化(hua)鈦(tai)(TiCl4)(作催(cui)化(hua)劑和(he)用于(yu)制(zhi)造煙(yan)幕作空(kong)中掩護(hu))及(ji)三氯(lv)化(hua)鈦(tai)(TiCl3)(用于(yu)催(cui)化(hua)聚丙烯的生產)。
1、格(ge)雷戈爾(er)(Reverend William Gregor,1762—1817):1791年,鈦以(yi)含鈦礦物的(de)形(xing)式(shi)在(zai)(zai)英(ying)格(ge)蘭(lan)的(de)康沃爾(er)郡(jun)(jun)被發(fa)現(xian)(xian),發(fa)現(xian)(xian)者(zhe)是(shi)英(ying)格(ge)蘭(lan)業余礦物學家(jia)格(ge)雷戈爾(er)(Reverend William Gregor),當時正(zheng)業為(wei)負責康沃爾(er)郡(jun)(jun)的(de)克里特(Creed)教(jiao)區的(de)牧師。他(ta)在(zai)(zai)鄰近(jin)的(de)馬納坎(Manaccan)教(jiao)區中(zhong)小溪旁(pang)找到了(le)一(yi)(yi)些黑沙,后來他(ta)發(fa)現(xian)(xian)了(le)那些沙會(hui)被磁(ci)鐵(tie)吸引(yin),他(ta)意(yi)識(shi)到這種(zhong)礦物(鈦鐵(tie)礦)包含著一(yi)(yi)種(zhong)新的(de)元(yuan)素。經過(guo)分析,發(fa)現(xian)(xian)沙里面有(you)兩種(zhong)金(jin)(jin)屬氧化(hua)(hua)物:氧化(hua)(hua)鐵(tie)(沙受磁(ci)鐵(tie)吸引(yin)的(de)原因)及一(yi)(yi)種(zhong)他(ta)無法辨識(shi)的(de)白色金(jin)(jin)屬氧化(hua)(hua)物。意(yi)識(shi)到這種(zhong)未被辨識(shi)的(de)氧化(hua)(hua)物含有(you)一(yi)(yi)種(zhong)未被發(fa)現(xian)(xian)的(de)金(jin)(jin)屬,格(ge)雷戈爾(er)對康沃爾(er)郡(jun)(jun)皇家(jia)地質(zhi)(zhi)學會(hui)及德國的(de)《化(hua)(hua)學年刊》發(fa)表(biao)了(le)這次的(de)發(fa)現(xian)(xian)。大約(yue)就在(zai)(zai)同時,米勒·馮·賴興斯泰因(Franz-Joseph Müller von Reichenstein)也制造(zao)出類似(si)的(de)物質(zhi)(zhi),但卻無法辨識(shi)它(ta)。
2、克(ke)(ke)(ke)拉普羅(luo)特(Martin Heinrich Klaproth,1743—1817):1795年德國化學家克(ke)(ke)(ke)拉普羅(luo)特在(zai)分析匈牙利產的紅色金(jin)紅石時也發(fa)現了這(zhe)種(zhong)氧化物。他主張采取(qu)為鈾(1789年由克(ke)(ke)(ke)拉普羅(luo)特發(fa)現的)命名(ming)的方法,引用希臘神話中泰坦神族“Titanic”的名(ming)字給這(zhe)種(zhong)新(xin)元素起(qi)名(ming)叫“Titanium”。中文按(an)其譯音定名(ming)為鈦(tai)。當他聽聞到格雷戈爾(er)較早(zao)前的發(fa)現之后(hou),克(ke)(ke)(ke)拉普羅(luo)特取(qu)得了一些馬納坎礦(kuang)物的樣本,并證實它(ta)含鈦(tai)。
3、亨特(Matthew A.Hunter):格雷戈爾和克(ke)拉普(pu)羅特當時所發(fa)現的鈦是(shi)粉末狀的二氧化(hua)鈦,而不是(shi)金(jin)屬(shu)鈦。因(yin)為鈦的氧化(hua)物極其穩定,而且金(jin)屬(shu)鈦能與氧、氮、氫、碳等直接激烈地化(hua)合,所以單質鈦很難制取。直到1910年才被美(mei)國(guo)化(hua)學(xue)家亨特第(di)一次用(yong)鈉(na)還原(yuan)TiCl4制得純(chun)度達99.9%的金(jin)屬(shu)鈦。
1940年盧森堡科(ke)學(xue)家W.J.Kroll用鎂還(huan)原TiCl4制(zhi)得了純鈦。從此(ci),鎂還(huan)原法(fa)(fa)(fa)(又(you)稱(cheng)為克勞(lao)爾法(fa)(fa)(fa))和鈉還(huan)原法(fa)(fa)(fa)(又(you)稱(cheng)為亨特法(fa)(fa)(fa))成為生(sheng)產(chan)海綿鈦的工(gong)業(ye)方法(fa)(fa)(fa)。美國在1948年用鎂還(huan)原法(fa)(fa)(fa)制(zhi)出2噸海綿鈦,從此(ci)開始了鈦的工(gong)業(ye)化生(sheng)產(chan)。
1947年(nian),人們才(cai)開始在(zai)工(gong)廠(chang)里冶煉鈦(tai)(tai)(tai)(tai)。當年(nian),產(chan)量(liang)(liang)只有2噸。1955年(nian)產(chan)量(liang)(liang)激增到2萬(wan)噸。1972年(nian),年(nian)產(chan)量(liang)(liang)達到了20萬(wan)噸。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)屈服強(qiang)(qiang)度(du)比(bi)(bi)鋼(gang)(gang)鐵(tie)要高,而(er)它的(de)重(zhong)量(liang)(liang)幾乎只有同體積的(de)鋼(gang)(gang)鐵(tie)的(de)一(yi)半(ban),鈦(tai)(tai)(tai)(tai)雖然稍(shao)稍(shao)比(bi)(bi)鋁(lv)重(zhong)一(yi)點(dian),它的(de)屈服強(qiang)(qiang)度(du)卻比(bi)(bi)鋁(lv)大2倍。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)比(bi)(bi)強(qiang)(qiang)度(du)高于(yu)鋁(lv)和鋼(gang)(gang),比(bi)(bi)模量(liang)(liang)與鋁(lv)、鋼(gang)(gang)十分接近。在(zai)宇宙火(huo)箭(jian)和導彈中(zhong),就大量(liang)(liang)用鈦(tai)(tai)(tai)(tai)代替(ti)鋼(gang)(gang)鐵(tie)。由于(yu)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)非常(chang)結實,能(neng)承受很高的(de)壓力,所以人們開始用鈦(tai)(tai)(tai)(tai)來制(zhi)造(zao)潛艇(ting)——鈦(tai)(tai)(tai)(tai)潛艇(ting)。這種(zhong)潛艇(ting)可(ke)以在(zai)深達4500米的(de)深海中(zhong)航行。
據統計,世界上每(mei)年用(yong)于宇(yu)(yu)宙航行(xing)的鈦(tai),已達一千噸(dun)以(yi)上。極細的鈦(tai)粉(fen),還是火箭的好燃料,所以(yi)鈦(tai)被譽(yu)為宇(yu)(yu)宙金屬,空間金屬。
中(zhong)國(guo)(guo)(guo)鈦(tai)工(gong)(gong)業起步于(yu)20世紀(ji)50年(nian)代(dai)。1954年(nian),北京(jing)有(you)色(se)金(jin)屬(shu)研究總院開始進行(xing)海綿(mian)(mian)鈦(tai)制備工(gong)(gong)藝研究,1956年(nian)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)把鈦(tai)當(dang)作戰略金(jin)屬(shu)列(lie)入了(le)(le)12年(nian)發展規(gui)劃,1958年(nian)在撫(fu)順鋁廠實現(xian)了(le)(le)海綿(mian)(mian)鈦(tai)工(gong)(gong)業試驗,成立了(le)(le)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)第一個海綿(mian)(mian)鈦(tai)生產(chan)(chan)(chan)車間,同時在沈(shen)陽有(you)色(se)金(jin)屬(shu)加工(gong)(gong)廠成立了(le)(le)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)第一個鈦(tai)板帶加工(gong)(gong)材(cai)生產(chan)(chan)(chan)試驗車間。寶(bao)雞鈦(tai)材(cai)加工(gong)(gong)裝備、技術水(shui)平(ping)及生產(chan)(chan)(chan)能力均居(ju)全國(guo)(guo)(guo)第一,生產(chan)(chan)(chan)能力占全中(zhong)國(guo)(guo)(guo)的60%左右(you),市(shi)場份額占中(zhong)國(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)內鈦(tai)加工(gong)(gong)材(cai)市(shi)場85%,占世界(jie)產(chan)(chan)(chan)量的22%,承擔(dan)著中(zhong)國(guo)(guo)(guo)90%以上高端(duan)鈦(tai)材(cai)產(chan)(chan)(chan)品(pin)的生產(chan)(chan)(chan)任務(wu),號稱中(zhong)國(guo)(guo)(guo)鈦(tai)谷。
20世紀60-70年代,在(zai)中國(guo)的(de)(de)統一規劃下,先后(hou)建設了以遵義鈦廠(chang)(chang)為(wei)代表的(de)(de)10余(yu)家海(hai)綿(mian)鈦生產(chan)單位(wei);在(zai)1967年在(zai)洛(luo)陽(yang)(yang)(yang)(yang)銅(tong)(tong)(tong)加(jia)(jia)(jia)工(gong)廠(chang)(chang)成(cheng)立了中國(guo)第一個(ge)鈦管棒(bang)加(jia)(jia)(jia)工(gong)材生產(chan)試驗車間和第二條鈦板帶材生產(chan)試驗車間,并為(wei)主(zhu)承擔了當時國(guo)內(nei)第一艘核(he)潛艇、第一艘導彈驅逐艦(jian)及(ji)航空用鈦材的(de)(de)試制(zhi)(zhi)開發任務(wu),直(zhi)到1972年寶(bao)雞有(you)(you)(you)色金(jin)(jin)屬加(jia)(jia)(jia)工(gong)廠(chang)(chang)建成(cheng)投產(chan)后(hou),洛(luo)陽(yang)(yang)(yang)(yang)銅(tong)(tong)(tong)加(jia)(jia)(jia)工(gong)將工(gong)藝資料(liao)移(yi)交北(bei)(bei)京(jing)(jing)有(you)(you)(you)色研(yan)究(jiu)總(zong)院,按照(zhao)冶金(jin)(jin)部(bu)的(de)(de)專業劃分(fen),不再承擔鈦材料(liao)的(de)(de)開發試制(zhi)(zhi)工(gong)作(zuo)(zuo);以北(bei)(bei)京(jing)(jing)有(you)(you)(you)色研(yan)究(jiu)總(zong)院、沈(shen)陽(yang)(yang)(yang)(yang)鋁鎂院、撫順鋁廠(chang)(chang)、沈(shen)陽(yang)(yang)(yang)(yang)有(you)(you)(you)色金(jin)(jin)屬加(jia)(jia)(jia)工(gong)廠(chang)(chang)、東北(bei)(bei)輕合(he)金(jin)(jin)加(jia)(jia)(jia)工(gong)廠(chang)(chang)、洛(luo)陽(yang)(yang)(yang)(yang)銅(tong)(tong)(tong)加(jia)(jia)(jia)工(gong)廠(chang)(chang)等單位(wei)為(wei)主(zhu),援建了寶(bao)雞有(you)(you)(you)色金(jin)(jin)屬加(jia)(jia)(jia)工(gong)廠(chang)(chang)和寶(bao)雞貴金(jin)(jin)屬所(suo)(suo),從此按照(zhao)行(xing)業劃分(fen),以寶(bao)雞有(you)(you)(you)色金(jin)(jin)屬加(jia)(jia)(jia)工(gong)廠(chang)(chang)和寶(bao)雞貴金(jin)(jin)屬所(suo)(suo)為(wei)主(zhu),承擔了國(guo)內(nei)大部(bu)分(fen)鈦加(jia)(jia)(jia)工(gong)材料(liao)的(de)(de)生產(chan)開發試制(zhi)(zhi)工(gong)作(zuo)(zuo)。同時中國(guo)也(ye)成(cheng)為(wei)繼美國(guo)、前蘇(su)聯和日本之(zhi)后(hou)的(de)(de)第四(si)個(ge)具有(you)(you)(you)完整(zheng)鈦工(gong)業體系的(de)(de)國(guo)家。
1980年(nian)(nian)前(qian)后,中國(guo)海綿鈦(tai)產(chan)量達到2800噸,然而由于(yu)當(dang)時(shi)大多數人對鈦(tai)金(jin)屬認識不足,鈦(tai)材的(de)高價格也限制(zhi)了(le)鈦(tai)的(de)應用(yong),鈦(tai)加工(gong)材的(de)產(chan)量僅200噸左右,中國(guo)鈦(tai)工(gong)業陷入困境(jing)。在(zai)這(zhe)種情況(kuang)下,由當(dang)時(shi)國(guo)務院副總理方毅同志(zhi)倡導,朱镕基(ji)和(he)袁寶華(hua)同志(zhi)支(zhi)持,于(yu)1982年(nian)(nian)7月(yue)成立了(le)跨部委的(de)全國(guo)鈦(tai)應用(yong)推廣領(ling)導小(xiao)組,專門協調鈦(tai)工(gong)業的(de)發展事宜(yi),促成了(le)20世紀80年(nian)(nian)代(dai)至90年(nian)(nian)代(dai)初期中國(guo)海綿鈦(tai)和(he)鈦(tai)加工(gong)材產(chan)銷兩(liang)旺(wang)、鈦(tai)工(gong)業快速(su)平穩(wen)發展的(de)良好局面。
2011年(nian)(nian)是中(zhong)(zhong)國(guo)“十二五”規(gui)劃的第一年(nian)(nian),在這一年(nian)(nian)里,中(zhong)(zhong)國(guo)海綿(mian)鈦(tai)和鈦(tai)加工材的產(chan)量繼續慣性(xing)增(zeng)長。根(gen)據中(zhong)(zhong)國(guo)有色(se)金屬工業(ye)協會(hui)鈦(tai)鋯(gao)鉿分會(hui)統(tong)計(ji),國(guo)內14家海綿(mian)鈦(tai)生產(chan)企業(ye)2011年(nian)(nian)總產(chan)量為(wei)64952t,同(tong)(tong)比增(zeng)加了12.4%。根(gen)據30家企業(ye)的統(tong)計(ji),2011年(nian)(nian)中(zhong)(zhong)國(guo)共生產(chan)鈦(tai)加工材50962t,同(tong)(tong)比增(zeng)長33.0%。
2014年(nian)9月,中(zhong)國第(di)一爐“電(dian)(dian)子(zi)級低(di)(di)氧(yang)超(chao)高(gao)純(chun)鈦(tai)”已在浙江省(sheng)余(yu)姚市成功研(yan)發投產(chan),一舉打破了(le)中(zhong)國國外(wai)的(de)(de)(de)壟(long)斷。低(di)(di)氧(yang)超(chao)高(gao)純(chun)鈦(tai)主要(yao)應用在半(ban)導體用濺射(she)靶材(cai)(cai)、航(hang)空航(hang)天、海洋石(shi)油等(deng)核心工業領域,戰略(lve)意義重(zhong)大。作(zuo)為高(gao)端(duan)戰略(lve)性金(jin)屬(shu)材(cai)(cai)料(liao),美日(ri)政府嚴格限制對中(zhong)國的(de)(de)(de)出口(kou)。中(zhong)國在超(chao)高(gao)純(chun)鈦(tai)領域經(jing)常要(yao)看(kan)美日(ri)的(de)(de)(de)“臉(lian)色”。寧波(bo)創(chuang)潤(run)新材(cai)(cai)料(liao)有限公司"年(nian)產(chan)250噸電(dian)(dian)子(zi)級低(di)(di)氧(yang)超(chao)高(gao)純(chun)鈦(tai)項目"的(de)(de)(de)投產(chan),填補了(le)中(zhong)國高(gao)端(duan)鈦(tai)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)技術空白,意味著(zhu)中(zhong)國已具備低(di)(di)氧(yang)超(chao)高(gao)純(chun)鈦(tai)的(de)(de)(de)自主生產(chan)能力,實現了(le)這一戰略(lve)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)獨(du)立自給,徹底擺(bai)脫了(le)對國外(wai)的(de)(de)(de)依賴。壟(long)斷打破后,直(zhi)接受益的(de)(de)(de)就是(shi)航(hang)空航(hang)天領域。
衡量一個(ge)國家鈦工業規模有(you)兩個(ge)重要(yao)指標:海綿(mian)鈦產(chan)(chan)量和(he)鈦材(cai)產(chan)(chan)量,其中海綿(mian)鈦產(chan)(chan)量反(fan)映原料生產(chan)(chan)能(neng)力,鈦材(cai)產(chan)(chan)量反(fan)映的(de)是(shi)深加工能(neng)力。鈦工業已形(xing)成(cheng)中國、美國、獨聯體(ti)、日本和(he)歐(ou)洲(zhou)五大(da)生產(chan)(chan)和(he)消(xiao)費(fei)主體(ti)。
綜上所(suo)述,中國鈦工(gong)業大致(zhi)經(jing)歷了三(san)個(ge)發展(zhan)(zhan)期(qi)(qi)(qi)(qi):即20世(shi)紀50年代(dai)的開(kai)創(chuang)期(qi)(qi)(qi)(qi),60-70年代(dai)的建設期(qi)(qi)(qi)(qi)和80-90年代(dai)的初步發展(zhan)(zhan)期(qi)(qi)(qi)(qi)。在新世(shi)紀,得益于(yu)國民經(jing)濟的持續、快(kuai)速(su)發展(zhan)(zhan),中國鈦工(gong)業也進入了一個(ge)快(kuai)速(su)成(cheng)長(chang)期(qi)(qi)(qi)(qi)。
鈦的(de)原子(zi)序數(shu)為(wei)(wei)22,核外(wai)(wai)電(dian)子(zi)數(shu)共有(you)22個,其(qi)電(dian)子(zi)構(gou)型(xing)為(wei)(wei)1s22s22p?3s23p?3d24s2([Ar]3d24s2)。鈦單(dan)質(zhi)有(you)兩種同素(su)異構(gou)體(ti):α-Ti和β-Ti。α-Ti是六方(fang)晶系,原子(zi)堆積(ji)方(fang)式為(wei)(wei)六方(fang)密(mi)堆積(ji),原子(zi)空(kong)間利用(yong)率(lv)(lv)為(wei)(wei)74%。β-Ti為(wei)(wei)立方(fang)晶格(ge),原子(zi)堆積(ji)方(fang)式為(wei)(wei)體(ti)心立方(fang)密(mi)堆積(ji),原子(zi)空(kong)間利用(yong)率(lv)(lv)為(wei)(wei)68%。另外(wai)(wai),當鈦晶體(ti)中(zhong)出現少量的(de)缺陷時會影(ying)響(xiang)晶體(ti)的(de)性(xing)質(zhi),如機械強度、導電(dian)性(xing)等。
鈦(tai)具有金屬光澤,有延(yan)展(zhan)性。聲音在其中(zhong)的(de)傳播速率為5090m/s。鈦(tai)的(de)主要特點(dian)是密度(du)小、機械(xie)強度(du)大(da)、容易加工。
新型鈦合金耐熱(re)性能好,可(ke)在600℃或更高的溫度下長(chang)期使用。
鈦合金的耐低溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)好,鈦合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為(wei)代(dai)表(biao)的低溫(wen)(wen)鈦合金,其強度(du)隨溫(wen)(wen)度(du)的降(jiang)低而提高,但塑(su)性(xing)變化卻不大。在(zai)-196-253℃低溫(wen)(wen)下保(bao)持較好的延(yan)性(xing)及韌性(xing),避免了金屬冷脆性(xing),是低溫(wen)(wen)容(rong)器,貯箱等設備(bei)的理想材(cai)料。
金屬鈦(tai)的抗阻尼性能(neng)強,受到機(ji)械振(zhen)(zhen)動(dong)、電(dian)振(zhen)(zhen)動(dong)后,與(yu)鋼、銅(tong)金屬相比(bi),其自身振(zhen)(zhen)動(dong)衰減(jian)時間最(zui)長。利用鈦(tai)的這一性能(neng)可作(zuo)音(yin)(yin)叉(cha)、醫學(xue)上的超聲粉碎機(ji)振(zhen)(zhen)動(dong)元(yuan)件和(he)高級音(yin)(yin)響揚聲器的振(zhen)(zhen)動(dong)薄膜等。
鈦(tai)(tai)是(shi)鋼與合(he)金中(zhong)重要(yao)的(de)合(he)金元素,但比強度(du)位于金屬之首。熔點(dian)1668℃,熔化潛熱(re)3.7-5.0千(qian)卡/克原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi),沸點(dian)3260±20℃,汽化潛熱(re)102.5-112.5千(qian)卡/克原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi),臨界(jie)溫度(du)4350℃,臨界(jie)壓力1130大氣壓。鈦(tai)(tai)的(de)導(dao)熱(re)性和導(dao)電性能(neng)較差,近似或略低于不銹(xiu)鋼,鈦(tai)(tai)具(ju)有超導(dao)性,純鈦(tai)(tai)的(de)超導(dao)臨界(jie)溫度(du)為(wei)0.38-0.4K。在25℃時,鈦(tai)(tai)的(de)熱(re)容為(wei)0.126卡/克原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)·度(du),熱(re)焓1149卡/克原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi),熵為(wei)7.33卡/克原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)·度(du)。
鈦具有可(ke)塑(su)性,高(gao)純(chun)鈦的(de)延伸(shen)率(lv)可(ke)達50-60%,斷面收(shou)縮(suo)率(lv)可(ke)達70-80%,但收(shou)縮(suo)強度(du)低(即(ji)收(shou)縮(suo)時產生的(de)力度(du))。鈦中(zhong)雜質的(de)存在,對其機械性能(neng)影響極大(da),特別是(shi)間隙(xi)雜質(氧、氮(dan)、碳(tan))可(ke)大(da)大(da)提高(gao)鈦的(de)強度(du),顯著降低其塑(su)性。鈦作為結構材料所具有的(de)良好機械性能(neng),就是(shi)通過嚴格控(kong)制其中(zhong)適(shi)當的(de)雜質含量和添加合金元素而達到(dao)的(de)。
純鈦是無磁(ci)(ci)性金(jin)屬,在很大的(de)磁(ci)(ci)場中也難以(yi)被磁(ci)(ci)化,無毒且與人體組(zu)織及血(xue)液有好的(de)相溶性,所以(yi)被醫(yi)療(liao)界采(cai)用。鈦合金(jin)是順磁(ci)(ci)性物質,導(dao)磁(ci)(ci)率為1.00004。
鈦(tai)(tai)(tai)的抗(kang)拉強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)與(yu)其屈服強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)接近說明(ming)了其屈強(qiang)(qiang)(qiang)比(抗(kang)拉強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)/屈服強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du))高,表示了金屬鈦(tai)(tai)(tai)材料在成形時塑性變形差。由于鈦(tai)(tai)(tai)的屈服極(ji)限與(yu)彈性模(mo)量的比值大(da),使鈦(tai)(tai)(tai)成型時的回(hui)彈能力(li)大(da)。
金屬(shu)鈦(tai)(tai)的(de)導熱系數雖然比碳鋼和(he)銅(tong)低,但(dan)由于鈦(tai)(tai)優異(yi)的(de)耐腐蝕性(xing)(xing)能,所(suo)以(yi)壁厚可以(yi)大大減薄,而且表面與蒸汽的(de)換(huan)熱方式為(wei)滴狀冷(leng)凝,減少了熱阻,鈦(tai)(tai)表面不結(jie)垢也可減少熱阻,使鈦(tai)(tai)的(de)換(huan)熱性(xing)(xing)能顯著提高。
鈦的彈性模量在常溫時(shi)為(wei)106.4GPa,為(wei)鋼的57%。
下面是(shi)鈦的電離(li)能(neng)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°
鈦是一種化學性質非常(chang)活潑的(de)金屬,但熔點(dian)高達(da)1668℃。鈦在較高的(de)溫度下,還可與(yu)(yu)許多元素和化合物發生(sheng)(sheng)反應(ying)。按其與(yu)(yu)鈦發生(sheng)(sheng)不同反應(ying)可分(fen)為以下四類(lei):
第(di)一類:鹵(lu)素(su)(su)和氧(yang)族元素(su)(su)與鈦生成共(gong)價(jia)鍵(jian)與離(li)子鍵(jian)化(hua)合物;
第二類:過渡元(yuan)素、氫、鈹、硼族(zu)、碳族(zu)和氮族(zu)元(yuan)素與鈦生成(cheng)金屬間化(hua)物(wu)和有限固溶(rong)體(ti);
第三類:鋯、鉿(jia)、釩(fan)族、鉻(ge)族、鈧元(yuan)素(su)與鈦生成無限固溶體;
第四類:惰性(xing)氣體、堿(jian)金屬、堿(jian)土金屬、稀土元素(除鈧(kang)外),錒(a)、釷等(deng)不與(yu)鈦(tai)發生(sheng)反(fan)(fan)應或基本上不發生(sheng)反(fan)(fan)應。與(yu)化合(he)物HF和氟化物氟化氫氣體在加熱時與(yu)鈦(tai)發生(sheng)反(fan)(fan)應生(sheng)成TiF4,反(fan)(fan)應式為
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡
鈦(tai)(tai)有良(liang)好的(de)(de)(de)抗腐(fu)蝕性能,不受大氣(qi)和海水(shui)的(de)(de)(de)影響。在(zai)常溫下,不會被7%以下鹽酸(suan)、5%以下硫酸(suan)、硝(xiao)酸(suan)、王水(shui)或(huo)稀堿溶液所腐(fu)蝕;只有氫氟(fu)酸(suan)、濃(nong)鹽酸(suan)、濃(nong)硫酸(suan)等才(cai)可對(dui)它作用。不含水(shui)的(de)(de)(de)氟(fu)化氫液體只可在(zai)鈦(tai)(tai)表面(mian)上(shang)生成一(yi)層致密的(de)(de)(de)四氟(fu)化鈦(tai)(tai)膜(mo),可防止HF浸入鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)內部。氫氟(fu)酸(suan)是(shi)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)最強溶劑。即使是(shi)濃(nong)度為(wei)1%的(de)(de)(de)氫氟(fu)酸(suan),也(ye)能與鈦(tai)(tai)發生激烈(lie)反應:
2Ti+6HF=2TiF3+3H2
無(wu)水(shui)的氟化(hua)(hua)物(wu)及其水(shui)溶(rong)液在(zai)(zai)低溫下(xia)不與(yu)鈦(tai)(tai)發生(sheng)反應(ying),僅在(zai)(zai)高溫下(xia)熔融(rong)的氟化(hua)(hua)物(wu)與(yu)鈦(tai)(tai)發生(sheng)顯著(zhu)反應(ying)。HCl和氯化(hua)(hua)物(wu)氯化(hua)(hua)氫氣體能腐(fu)蝕金(jin)屬鈦(tai)(tai),干燥的氯化(hua)(hua)氫在(zai)(zai)>300℃時與(yu)鈦(tai)(tai)反應(ying)生(sheng)成TiCl4:
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡
濃(nong)度(du)<5%的(de)鹽酸在(zai)室溫(wen)下不與鈦反(fan)應,20%的(de)鹽酸在(zai)常(chang)溫(wen)下與鈦發生反(fan)應生成紫色(se)的(de)TiCl3:
2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2
當溫度(du)(du)長高(gao)時(shi)(shi),即使稀鹽(yan)酸(suan)(suan)也(ye)會(hui)腐蝕鈦(tai)(tai)。各種無水(shui)的(de)(de)氯化物,如鎂、錳(meng)、鐵、鎳、銅(tong)、鋅(xin)、汞、錫、鈣、鈉、鋇(bei)和NH4+離子及其水(shui)溶液,都(dou)不與鈦(tai)(tai)發生(sheng)(sheng)反應,鈦(tai)(tai)在(zai)這些氯化物中具(ju)有很好的(de)(de)穩定性。硫(liu)酸(suan)(suan)和硫(liu)化氫鈦(tai)(tai)與5%的(de)(de)硫(liu)酸(suan)(suan)有明顯的(de)(de)反應,在(zai)常溫下,約40%的(de)(de)硫(liu)酸(suan)(suan)對鈦(tai)(tai)的(de)(de)腐蝕速度(du)(du)最快,當濃度(du)(du)大于40%,達(da)到60%時(shi)(shi)腐蝕速度(du)(du)反而變(bian)慢,80%又達(da)到最快。加熱的(de)(de)稀酸(suan)(suan)或50%的(de)(de)濃硫(liu)酸(suan)(suan)可(ke)與鈦(tai)(tai)反應生(sheng)(sheng)成硫(liu)酸(suan)(suan)鈦(tai)(tai):
Ti+H2SO4=TiSO4+H2
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2
加熱的濃硫酸(suan)可被(bei)鈦還原,生(sheng)成SO2:
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡
常(chang)溫(wen)下(xia)鈦與硫(liu)化(hua)氫(qing)反(fan)應,在(zai)其表面生成一層保護膜,可(ke)阻(zu)止硫(liu)化(hua)氫(qing)與鈦的進(jin)一步反(fan)應。但在(zai)高(gao)溫(wen)下(xia),硫(liu)化(hua)氫(qing)與鈦反(fan)應析出氫(qing):
Ti+H2S=TiS+H2+70千卡
粉(fen)末鈦(tai)在(zai)600℃開始(shi)與(yu)硫(liu)化氫反應生成鈦(tai)的硫(liu)化物,在(zai)900℃時反應產物主要為TiS,1200℃時為Ti2S3。硝(xiao)酸(suan)和王水致(zhi)密的表(biao)面光滑的鈦(tai)對硝(xiao)酸(suan)具有很(hen)好的穩(wen)定性,這是由于硝(xiao)酸(suan)能快速在(zai)鈦(tai)表(biao)面生成一層牢固的氧(yang)化膜,但是表(biao)面粗糙,特別(bie)是海(hai)綿(mian)鈦(tai)或粉(fen)末鈦(tai),可與(yu)次、熱稀硝(xiao)酸(suan)發生反應:
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO
高于(yu)70℃的(de)濃硝酸(suan)也可與鈦發(fa)生反應(ying):
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O
常(chang)溫下,鈦(tai)不與王(wang)水(shui)反應(ying)。溫度高時,鈦(tai)可與王(wang)水(shui)反應(ying)生(sheng)成TiCl2。
綜上所述,鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)性質與(yu)(yu)溫(wen)度及(ji)其存(cun)在(zai)(zai)(zai)形態、純度有著極其密切的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)系。致密的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)自(zi)然界中(zhong)(zhong)(zhong)是相(xiang)當(dang)穩定的(de)(de)(de)(de)(de),但是,粉末鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)空氣中(zhong)(zhong)(zhong)可引起自(zi)燃(ran)。鈦(tai)(tai)(tai)中(zhong)(zhong)(zhong)雜質的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)(zai),顯著的(de)(de)(de)(de)(de)影響鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)物理、化(hua)(hua)學性能(neng)(neng)、機械性能(neng)(neng)和(he)耐腐蝕性能(neng)(neng)。特別(bie)是一些間隙雜質,它們可以(yi)使(shi)鈦(tai)(tai)(tai)晶格發(fa)生(sheng)(sheng)畸變(bian),而影響鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)各種(zhong)性能(neng)(neng)。常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學活性很(hen)小(xiao),能(neng)(neng)與(yu)(yu)氫氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)等(deng)少數幾種(zhong)物質發(fa)生(sheng)(sheng)反(fan)應,但溫(wen)度增(zeng)加時鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)活性迅速(su)增(zeng)加,特別(bie)是在(zai)(zai)(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)鈦(tai)(tai)(tai)可與(yu)(yu)許(xu)多物質發(fa)生(sheng)(sheng)劇(ju)烈反(fan)應。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)冶煉(lian)過程一般(ban)都在(zai)(zai)(zai)800℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)進行,因(yin)此必須在(zai)(zai)(zai)真空中(zhong)(zhong)(zhong)或(huo)在(zai)(zai)(zai)惰性氣氛保護下(xia)(xia)(xia)操作。金(jin)屬鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)(zai)(zai)高(gao)溫(wen)環境中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)還原能(neng)(neng)力強,能(neng)(neng)與(yu)(yu)氧(yang)、碳(tan)、氮以(yi)及(ji)其他許(xu)多元素化(hua)(hua)合,還能(neng)(neng)從(cong)部分(fen)金(jin)屬氧(yang)化(hua)(hua)物(比(bi)如氧(yang)化(hua)(hua)鋁)中(zhong)(zhong)(zhong)奪取氧(yang)。常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)鈦(tai)(tai)(tai)與(yu)(yu)氧(yang)氣化(hua)(hua)合生(sheng)(sheng)成(cheng)一層極薄(bo)致密的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)膜,這(zhe)層氧(yang)化(hua)(hua)膜常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)不(bu)與(yu)(yu)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan),稀硫酸(suan)(suan)(suan)(suan),稀鹽(yan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)反(fan)應,以(yi)及(ji)酸(suan)(suan)(suan)(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)之王——王水。它與(yu)(yu)氫氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、濃鹽(yan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、濃硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)反(fan)應。
在電化(hua)學(xue)中(zhong),鈦(tai)是單向(xiang)閥型金屬(shu),電位(wei)很(hen)負(fu),通常(chang)無法用鈦(tai)作為(wei)陽極(ji)進行分解。
人們利(li)用鈦在(zai)(zai)(zai)高溫下化合能力強的(de)特點(dian),在(zai)(zai)(zai)煉鋼(gang)(gang)的(de)時(shi)候(hou),氮(dan)很容(rong)易(yi)溶(rong)解在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)(gang)水(shui)里,當(dang)鋼(gang)(gang)錠(ding)冷(leng)卻的(de)時(shi)候(hou),鋼(gang)(gang)錠(ding)中(zhong)就(jiu)形成(cheng)(cheng)氣泡,影響鋼(gang)(gang)的(de)質量。所以煉鋼(gang)(gang)工人往鋼(gang)(gang)水(shui)里加進(jin)金(jin)屬(shu)鈦,使它與氮(dan)化合,變成(cheng)(cheng)爐渣——氮(dan)化鈦,浮在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)(gang)水(shui)表面,這樣鋼(gang)(gang)錠(ding)就(jiu)比(bi)較(jiao)純(chun)凈了。
當超音速飛(fei)機(ji)(ji)(ji)飛(fei)行時,它的機(ji)(ji)(ji)翼(yi)的溫度(du)可以達到500℃。如(ru)用比較耐熱的鋁(lv)(lv)合金制造(zao)機(ji)(ji)(ji)翼(yi),一到二(er)三百度(du)也會(hui)吃不消,必(bi)須有(you)一種(zhong)又輕、又韌(ren)、又耐高溫的材料(liao)來代(dai)替鋁(lv)(lv)合金而鈦(tai)恰好能夠滿足這些要求(qiu)。鈦(tai)還能經得住零(ling)下(xia)(xia)一百多度(du)的考驗,在這種(zhong)低溫下(xia)(xia),鈦(tai)仍舊有(you)很(hen)好的韌(ren)性而不發(fa)脆。
鈦(tai)(tai)(tai)吸氣主要指高(gao)溫(wen)下(xia)與碳、氫、氮、氧(yang)發生反應。利(li)用(yong)鈦(tai)(tai)(tai)和鋯(gao)對空(kong)(kong)氣的(de)強(qiang)大(da)吸收(shou)力(li),可以(yi)除去空(kong)(kong)氣,造成真空(kong)(kong)。比方,利(li)用(yong)鈦(tai)(tai)(tai)制成的(de)真空(kong)(kong)泵,可以(yi)把空(kong)(kong)氣抽(chou)到(dao)只剩(sheng)下(xia)十萬億分之一。
鈦(tai)(tai)的(de)(de)最大缺點(dian)是難以提(ti)(ti)煉。主要是因(yin)為鈦(tai)(tai)在(zai)(zai)高溫下化(hua)(hua)合(he)能力強(qiang),可以與氧(yang)、碳、氮以及(ji)其他許多元素(su)化(hua)(hua)合(he)。因(yin)此,不論在(zai)(zai)冶(ye)煉或者鑄造(zao)的(de)(de)時候,人們都小心地防(fang)止這些元素(su)“侵襲”鈦(tai)(tai)。在(zai)(zai)冶(ye)煉鈦(tai)(tai)的(de)(de)時候,空氣(qi)與水當然是嚴(yan)格(ge)禁止接近的(de)(de),甚至連冶(ye)金上常用的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)鋁坩堝也禁止使用,因(yin)為鈦(tai)(tai)會從(cong)氧(yang)化(hua)(hua)鋁里奪取氧(yang)。人們利用鎂與四氯化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)在(zai)(zai)惰性氣(qi)體——氦氣(qi)或氬氣(qi)中相作用,來(lai)提(ti)(ti)煉鈦(tai)(tai)。
鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)物為(wei)二氧化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai),是(shi)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)高價(jia)氧化(hua)物。天(tian)然TiO2是(shi)金(jin)紅石,純凈(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)TiO2是(shi)雪白(bai)(bai)(bai)的(de)(de)(de)(de)(de)粉末,是(shi)最(zui)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)白(bai)(bai)(bai)色(se)(se)(se)顏料(liao)(liao)(liao),俗稱鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai),冷時為(wei)白(bai)(bai)(bai)色(se)(se)(se),熱(re)時呈淺黃色(se)(se)(se)。以(yi)前,人們(men)開采鈦(tai)(tai)(tai)(tai)礦,主要目的(de)(de)(de)(de)(de)便是(shi)為(wei)了獲得二氧化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)附力強(qiang),不易起化(hua)學變(bian)化(hua),永(yong)遠(yuan)是(shi)雪白(bai)(bai)(bai)的(de)(de)(de)(de)(de),是(shi)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)白(bai)(bai)(bai)色(se)(se)(se)涂(tu)料(liao)(liao)(liao),它折(zhe)射率(lv)高,著色(se)(se)(se)力強(qiang),遮蓋力大,化(hua)學性(xing)能穩(wen)定。其他白(bai)(bai)(bai)色(se)(se)(se)涂(tu)料(liao)(liao)(liao),如鋅白(bai)(bai)(bai)ZnO和鉛白(bai)(bai)(bai)2PbCO3·Pb(OH)2等(deng),不具(ju)有(you)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)的(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)些優良性(xing)能。特別(bie)可貴(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)(bai)(bai)無毒。它的(de)(de)(de)(de)(de)熔點很(hen)高,被用來制(zhi)造耐(nai)火玻璃,釉料(liao)(liao)(liao),琺瑯(lang)、陶土、耐(nai)高溫(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)實驗器皿等(deng)。
二(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)是世界上(shang)最白(bai)的(de)東西,1克二(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)可(ke)以把450多平方厘米(mi)的(de)面積涂(tu)得雪白(bai)。它比常用(yong)的(de)白(bai)顏(yan)(yan)料(liao)——鋅(xin)鋇白(bai)還(huan)要白(bai)5倍(bei),因此是調制白(bai)油漆的(de)最好(hao)顏(yan)(yan)料(liao)。世界上(shang)用(yong)作顏(yan)(yan)料(liao)的(de)二(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai),一年多到幾十萬噸。二(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)可(ke)以加(jia)(jia)(jia)在紙里(li),使(shi)紙變白(bai)并且不透明,效果比其他物(wu)質大10倍(bei),因此,鈔票紙和(he)美術(shu)品用(yong)紙就要加(jia)(jia)(jia)二(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)。此外,為了使(shi)塑(su)料(liao)的(de)顏(yan)(yan)色變淺,使(shi)人造(zao)絲光澤柔和(he),有(you)時也要添加(jia)(jia)(jia)二(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)。在橡膠工業上(shang),二(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)還(huan)被用(yong)作為白(bai)色橡膠的(de)填料(liao)。
鈦(tai)的(de)氫化物是氫化鈦(tai)。氫化鈦(tai)很脆,因而可用(yong)于制造粉末鈦(tai),它還用(yong)于焊(han)接,二氫化鈦(tai)受熱分解(jie),析(xi)出(chu)新(xin)生態氫和金(jin)屬鈦(tai),后者可促進焊(han)接,并使焊(han)縫強度(du)增(zeng)加。可用(yong)作聚合反應之催化劑。
四(si)(si)氯化鈦(tai)非常(chang)有(you)趣,它(ta)在(zai)(zai)通常(chang)狀況下為(wei)無色液體(熔(rong)點(dian)-25℃,沸點(dian)136.4℃),有(you)刺鼻氣味,在(zai)(zai)濕空氣中便會大冒白煙(yan)——它(ta)水解了,變成白色的二氧化鈦(tai)的水凝(ning)膠(jiao)。在(zai)(zai)水中則強(qiang)烈水解為(wei)偏鈦(tai)酸H2TiO3。在(zai)(zai)軍(jun)事上(shang),人(ren)(ren)們便利(li)用四(si)(si)氯化鈦(tai)的這股怪脾氣,作為(wei)人(ren)(ren)造煙(yan)霧劑(ji)。特(te)別是(shi)在(zai)(zai)海洋上(shang),水氣多(duo),一放(fang)四(si)(si)氯化鈦(tai),濃(nong)煙(yan)就象一道白色的長城,擋住(zhu)了敵人(ren)(ren)的視(shi)線。在(zai)(zai)農(nong)業上(shang),人(ren)(ren)們利(li)用四(si)(si)氟(fu)化鈦(tai)來(lai)防霜。
TiCl3是紫(zi)色晶體,其水溶液可用做還原(yuan)劑。Ti3+比Sn2+有更強(qiang)的還原(yuan)性。
鈦(tai)酸鋇(bei)晶體有這(zhe)樣的(de)(de)特性:當它(ta)受壓(ya)力而(er)改(gai)(gai)變形狀的(de)(de)時候(hou)(hou),會產(chan)生電(dian)流,一通電(dian)又(you)會改(gai)(gai)變形狀。于是(shi),人(ren)們把鈦(tai)酸鋇(bei)放(fang)在超(chao)(chao)聲波(bo)中,它(ta)受壓(ya)便產(chan)生電(dian)流,由它(ta)所產(chan)生的(de)(de)電(dian)流的(de)(de)大(da)小可以測(ce)知超(chao)(chao)聲波(bo)的(de)(de)強弱。相反,用高頻電(dian)流通過(guo)它(ta),則可以產(chan)生超(chao)(chao)聲波(bo)。幾乎所有的(de)(de)超(chao)(chao)聲波(bo)儀器中,都要用到鈦(tai)酸鋇(bei)。除此之外,鈦(tai)酸鋇(bei)還有許多用途。例如:鐵路工(gong)人(ren)把它(ta)放(fang)在鐵軌下面,來測(ce)量火車通過(guo)時候(hou)(hou)的(de)(de)壓(ya)力;醫生用它(ta)制成脈(mo)搏記錄器。用鈦(tai)酸鋇(bei)做的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)底(di)探測(ce)器,是(shi)銳利的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)下眼睛,它(ta)不(bu)只能(neng)夠(gou)看到魚群,而(er)且還可以看到水(shui)(shui)(shui)底(di)下的(de)(de)暗礁、冰山和敵(di)人(ren)的(de)(de)潛水(shui)(shui)(shui)艇等。
制取金屬鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)原(yuan)料主要(yao)為金紅(hong)(hong)石,其(qi)中含(han)TiO2大于96%。缺(que)少金紅(hong)(hong)石礦的(de)(de)國(guo)家(jia),例如(ru)蘇聯,則采(cai)用鈦(tai)(tai)(tai)鐵(tie)礦制成的(de)(de)"高鈦(tai)(tai)(tai)渣(zha)(zha)",其(qi)中含(han)TiO290%左右(you)。因天然金紅(hong)(hong)石漲價和儲量日減,各國(guo)都(dou)趨向于用鈦(tai)(tai)(tai)鐵(tie)礦制成富鈦(tai)(tai)(tai)料,即(ji)高鈦(tai)(tai)(tai)渣(zha)(zha)和人(ren)造金紅(hong)(hong)石。鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)1791年(nian)被(bei)發現,而(er)第(di)一(yi)次制得(de)純凈的(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)卻(que)是(shi)在(zai)1910年(nian),中間經(jing)歷了一(yi)百(bai)余年(nian)。原(yuan)因在(zai)于:鈦(tai)(tai)(tai)在(zai)高溫下性質(zhi)十(shi)分活潑,很易和氧、氮、碳(tan)等元(yuan)素化(hua)合(he),要(yao)提(ti)煉出純鈦(tai)(tai)(tai)需要(yao)十(shi)分苛刻(ke)的(de)(de)條件。
冶煉鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)時,要經過復雜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)步驟。把鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)鐵(tie)礦變成四氯(lv)化鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai),再放(fang)到(dao)密封的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼罐中,充以(yi)氬氣,使它(ta)們與金屬(shu)鎂反應(ying),就得(de)到(dao)“海綿鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)”。這(zhe)(zhe)種(zhong)多孔的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“海綿鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)”是(shi)不(bu)(bu)能(neng)(neng)直(zhi)接(jie)使用的(de)(de)(de)(de)(de)(de),還必須把它(ta)們在(zai)電(dian)爐(lu)中融(rong)化成液體,才(cai)能(neng)(neng)鑄成鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)錠。但制造這(zhe)(zhe)種(zhong)電(dian)爐(lu)又談何容易!除了(le)電(dian)爐(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)空氣必須抽干凈外,更傷腦(nao)筋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi),簡直(zhi)找不(bu)(bu)到(dao)盛裝液態鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)坩堝(guo)(guo)(guo),因為(wei)一般耐(nai)火材料都含有(you)氧(yang)化物,而(er)其(qi)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)就會被液態鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)奪(duo)走。后來,人們終于(yu)發明了(le)一種(zhong)“水(shui)(shui)冷銅(tong)坩堝(guo)(guo)(guo)”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)爐(lu)。這(zhe)(zhe)種(zhong)電(dian)爐(lu)只(zhi)有(you)中央一部分(fen)區域很(hen)熱,其(qi)余部分(fen)都是(shi)冷的(de)(de)(de)(de)(de)(de),鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)在(zai)電(dian)爐(lu)中熔化后,流到(dao)用水(shui)(shui)冷卻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)銅(tong)坩堝(guo)(guo)(guo)壁上,馬上凝(ning)成鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)錠。用這(zhe)(zhe)種(zhong)方法已經能(neng)(neng)夠生產幾噸(dun)重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)塊,但它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本就可想而(er)知了(le)。
工業上常用硫酸(suan)(suan)分(fen)解(jie)鈦(tai)(tai)鐵礦的方法制(zhi)取二(er)氧化(hua)鈦(tai)(tai),再由二(er)氧化(hua)鈦(tai)(tai)制(zhi)取金屬鈦(tai)(tai)。濃硫酸(suan)(suan)處(chu)理磨碎的鈦(tai)(tai)鐵礦(精礦),發生下面(mian)的化(hua)學反應:
FeTiO3+3H2SO4 = Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4 = TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4 = FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2O
為了(le)除去雜質Fe2(SO4)3,加入鐵屑,Fe3+還原為Fe2+,然后將溶液冷卻至273K以下,使(shi)得FeSO4·7H2O(綠礬)作為副(fu)產品結晶(jing)析出。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉淀,反應是:
Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4
鍛燒(shao)偏鈦酸即制得二氧化(hua)鈦:
H2TiO3= TiO2+H2O
工(gong)業上制金(jin)(jin)屬(shu)鈦采用金(jin)(jin)屬(shu)熱(re)還原法還原四氯化(hua)鈦。將(jiang)TiO2(或天然(ran)的金(jin)(jin)紅石(shi))和炭粉(fen)混合加熱(re)至1000~1100K,進行氯化(hua)處(chu)理(li),并使生成的TiCl4,蒸氣冷凝。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
在1070K用(yong)熔(rong)融的鎂(mei)在氬氣中還原TiCl4可得多孔(kong)的海(hai)綿鈦:
TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti
這種(zhong)海綿(mian)鈦(tai)經過(guo)粉碎、放(fang)入真空(kong)電弧爐(lu)里(li)熔煉,最后制(zhi)成各種(zhong)鈦(tai)材。
也可以(yi)通(tong)過(guo)反(fan)應:Ti+2CI2=TiCI4
得到的TiCI4經過高(gao)溫(wen)(1250℃左右)情況下(xia)分解:
TiCI4=Ti+2CI2
由此得到純鈦棒。
金(jin)屬鎂還(huan)原四氯化鈦。按摩爾比將四氯化鈦在惰(duo)性氣體中用金(jin)屬鎂還(huan)原,反應溫度控制(zhi)在900℃左(zuo)右(you),可制(zhi)得海綿狀鈦。副產品(pin)氯化鎂可通過在1.33×10-2~1.33×10-4Pa真空、加熱1000℃的(de)條件下(xia)從(cong)鈦中分離出來。
鈦耐(nai)腐蝕(shi),所(suo)以(yi)在化(hua)學工(gong)業上常(chang)常(chang)要(yao)用到它(ta)(ta)。過去,化(hua)學反應器(qi)中裝熱硝酸(suan)的(de)部(bu)件(jian)都用不銹鋼。不銹鋼也怕那強烈的(de)腐蝕(shi)劑——熱硝酸(suan),每隔半年,這種(zhong)部(bu)件(jian)就要(yao)統統換掉。用鈦來制造這些(xie)部(bu)件(jian),雖(sui)然成本比不銹鋼部(bu)件(jian)貴一些(xie),但(dan)是它(ta)(ta)可以(yi)連續不斷(duan)地使用五年,計算起(qi)來反而合算得多。
鈦(tai)(tai)(tai)(tai)和鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)大量用于(yu)航空工業(ye),有"空間金(jin)(jin)屬(shu)"之(zhi)稱;另外,在(zai)(zai)造船工業(ye)、化(hua)(hua)學工業(ye)、制(zhi)造機(ji)械部(bu)件(jian)(jian)、電(dian)訊器(qi)材、硬質合(he)金(jin)(jin)等(deng)方面有著日益廣泛(fan)的(de)(de)應(ying)用。純鈦(tai)(tai)(tai)(tai)是銀(yin)白色的(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu),它(ta)具有許(xu)多優良(liang)性(xing)(xing)能。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)密(mi)度比(bi)(bi)(bi)鋼(gang)(gang)小(xiao)43%,比(bi)(bi)(bi)久負(fu)盛名的(de)(de)輕金(jin)(jin)屬(shu)鎂稍大一些(xie)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度大,純鈦(tai)(tai)(tai)(tai)抗(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度最高(gao)(gao)可達180kg/mm2,與(yu)鋼(gang)(gang)相差(cha)不(bu)多,比(bi)(bi)(bi)鋁大兩倍(bei),比(bi)(bi)(bi)鎂大五倍(bei)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)耐(nai)(nai)高(gao)(gao)溫,熔點1942K,比(bi)(bi)(bi)黃金(jin)(jin)高(gao)(gao)近1000K,比(bi)(bi)(bi)鋼(gang)(gang)高(gao)(gao)近500K。有些(xie)鋼(gang)(gang)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度高(gao)(gao)于(yu)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin),但鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)比(bi)(bi)(bi)強(qiang)(qiang)度(抗(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度和密(mi)度之(zhi)比(bi)(bi)(bi))卻超過優質鋼(gang)(gang)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)有好的(de)(de)耐(nai)(nai)熱強(qiang)(qiang)度、低(di)溫韌性(xing)(xing)和斷裂韌性(xing)(xing),故多用作飛機(ji)發動機(ji)零件(jian)(jian)和火箭、導(dao)彈結構件(jian)(jian)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)還(huan)可作燃料(liao)(liao)和氧(yang)化(hua)(hua)劑的(de)(de)儲箱以及高(gao)(gao)壓容器(qi)。已(yi)有用鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)(jin)制(zhi)造自動步槍,迫擊(ji)炮座板及無后座力炮的(de)(de)發射管(guan)。在(zai)(zai)石油工業(ye)上(shang)主要作各(ge)種容器(qi)、反應(ying)器(qi)、熱交(jiao)換器(qi)、蒸餾塔、管(guan)道、泵(beng)和閥等(deng)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)可用作電(dian)極(ji)和發電(dian)站(zhan)的(de)(de)冷(leng)凝器(qi)以及環境污染控制(zhi)裝置。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)鎳形狀(zhuang)記憶合(he)金(jin)(jin)在(zai)(zai)儀器(qi)儀表上(shang)已(yi)廣泛(fan)應(ying)用。在(zai)(zai)醫(yi)療中(zhong),鈦(tai)(tai)(tai)(tai)可作人造骨頭和各(ge)種器(qi)具。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)還(huan)是煉(lian)鋼(gang)(gang)的(de)(de)脫氧(yang)劑和不(bu)銹鋼(gang)(gang)以及合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)的(de)(de)組(zu)元(yuan)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白粉(fen)是顏(yan)料(liao)(liao)和油漆的(de)(de)良(liang)好原料(liao)(liao)。碳化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai),氫化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)是新(xin)型硬質合(he)金(jin)(jin)材料(liao)(liao)。氮化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)顏(yan)色近于(yu)黃金(jin)(jin),在(zai)(zai)裝飾方面應(ying)用廣泛(fan)。
鈦屬于化學(xue)性質比較活潑(po)的(de)金屬。加熱時(shi)能與O2、N2、H2、S和鹵素等非金屬作用(yong)。但在常(chang)溫(wen)下,鈦表面易生成(cheng)一層(ceng)極薄的(de)致(zhi)密的(de)氧化物(wu)保(bao)護膜(mo),可以抵(di)抗強酸甚至(zhi)王水的(de)作用(yong),表現出強的(de)抗腐蝕(shi)性。因(yin)此,一般金屬在酸、堿(jian)、鹽的(de)溶液(ye)中變得千瘡(chuang)百孔而(er)鈦卻安然無恙。
液(ye)態鈦(tai)幾乎能溶(rong)解所有(you)的(de)金屬(shu),因此可(ke)以和(he)(he)多(duo)種金屬(shu)形成合(he)金。鈦(tai)加入鋼中制(zhi)得的(de)鈦(tai)鋼堅韌而富(fu)有(you)彈性。鈦(tai)能與鐵、鋁、釩或鉬(mu)等其他(ta)元素熔成合(he)金,造(zao)(zao)出高(gao)強(qiang)度的(de)輕合(he)金,在各方面有(you)著廣泛的(de)應(ying)用(yong)(yong),包括航(hang)天(噴(pen)(pen)氣發(fa)動機(ji)、導(dao)(dao)彈及(ji)(ji)航(hang)天器(qi)(qi))、軍(jun)事、工(gong)(gong)業(ye)程序(化工(gong)(gong)與石油制(zhi)品(pin)(pin)、海水淡(dan)化及(ji)(ji)造(zao)(zao)紙)、汽車、農(nong)產食品(pin)(pin)、醫(yi)學(義肢、骨科移植及(ji)(ji)牙(ya)科器(qi)(qi)械與填充物(wu))、廚房用(yong)(yong)具、運動用(yong)(yong)品(pin)(pin)、珠寶及(ji)(ji)手機(ji)等等。鈦(tai)合(he)金強(qiang)度高(gao),大(da)量用(yong)(yong)于(yu)(yu)制(zhi)造(zao)(zao)軍(jun)用(yong)(yong)超音速(su)飛機(ji)的(de)結(jie)構材料、噴(pen)(pen)氣發(fa)動機(ji)的(de)壓縮部件(jian)(jian)、飛機(ji)機(ji)架的(de)構件(jian)(jian)、機(ji)殼、隔(ge)火墻、鉚釘;空(kong)運裝備(bei)的(de)結(jie)構部件(jian)(jian);軍(jun)事設(she)施和(he)(he)軍(jun)用(yong)(yong)艦艇的(de)裝甲(jia)板以及(ji)(ji)螺旋槳(jiang)的(de)葉片(pian)等。在民用(yong)(yong)工(gong)(gong)業(ye)中,鈦(tai)及(ji)(ji)其合(he)金可(ke)用(yong)(yong)于(yu)(yu)制(zhi)造(zao)(zao)各種泵、閥門、過(guo)濾、蒸發(fa)設(she)備(bei)的(de)金屬(shu)絲網(wang)和(he)(he)各種機(ji)器(qi)(qi)零(ling)件(jian)(jian)。粉(fen)末狀鈦(tai)可(ke)在電子管制(zhi)造(zao)(zao)工(gong)(gong)藝中用(yong)(yong)作除氧劑。主(zhu)要用(yong)(yong)于(yu)(yu)制(zhi)造(zao)(zao)航(hang)天飛機(ji)、火箭導(dao)(dao)彈、潛艇、化工(gong)(gong)設(she)備(bei)、醫(yi)療器(qi)(qi)械、人(ren)工(gong)(gong)關節等,還用(yong)(yong)于(yu)(yu)制(zhi)取鈦(tai)白粉(fen)。可(ke)用(yong)(yong)來制(zhi)作反應(ying)釜(fu),冷凝器(qi)(qi),發(fa)酵(jiao)罐和(he)(he)冷卻器(qi)(qi)。
鈦合(he)金(jin)制成飛機比其它金(jin)屬制成同(tong)樣(yang)重的(de)飛機多載(zai)旅(lv)客100多人。制成的(de)潛艇,既(ji)能抗海水腐蝕,又(you)能抗深(shen)層壓力(li),其下潛深(shen)度(du)比不銹鋼潛艇增(zeng)加80%。同(tong)時,鈦無磁性(xing),不會被(bei)水雷發現,具(ju)有很(hen)好的(de)反監護作用。
因(yin)為鈦(tai)具有“親生物(wu)”性,在人(ren)(ren)體內(nei),能抵抗(kang)分泌物(wu)的(de)(de)腐蝕且無毒,對(dui)任何殺菌方法都(dou)適應。因(yin)此被廣泛用于制醫療(liao)器械,制人(ren)(ren)造(zao)髖(kuan)關(guan)(guan)節(jie)(jie)、膝(xi)關(guan)(guan)節(jie)(jie)、肩關(guan)(guan)節(jie)(jie)、脅(xie)關(guan)(guan)節(jie)(jie)、頭蓋骨(gu),主動心瓣、骨(gu)骼固(gu)定夾。當新(xin)的(de)(de)肌肉纖(xian)維環包在這些(xie)“鈦(tai)骨(gu)”上時,這些(xie)鈦(tai)骨(gu)就(jiu)開始維系(xi)著人(ren)(ren)體的(de)(de)正常活(huo)動。
鈦在人(ren)體中分布(bu)廣泛(fan),正常人(ren)體中的含量為每70kg體重(zhong)不超過15mg,其作用尚不清楚。但鈦能刺(ci)激吞噬細胞,使免疫(yi)力增強這一作用已被(bei)證實(shi)。
重要的(de)鈦(tai)(tai)化合物有:二氧化鈦(tai)(tai)(TiO2)、四氯化鈦(tai)(tai)(TiCl4)、偏鈦(tai)(tai)酸鋇(BaTiO3)。
純凈的二氧(yang)化鈦是白色粉末,是優良的白色顏料,商(shang)品名稱“鈦白”。它兼有(you)鉛白(PbCO3)的遮蓋性(xing)能(neng)和鋅白(ZnO)的持久性(xing)能(neng)。因此,人們常(chang)把(ba)鈦白加在(zai)油漆(qi)中,制成高級白色油漆(qi)。
在(zai)造紙工(gong)業中作為填充(chong)劑加在(zai)紙槳中。
紡織工(gong)業中(zhong)作為(wei)人造纖維的消光劑;在(zai)玻璃、陶瓷、搪(tang)瓷工(gong)業上作為(wei)添(tian)加劑,改善其(qi)性(xing)能;在(zai)許多(duo)化(hua)(hua)學反(fan)應中(zhong)用作催化(hua)(hua)劑。在(zai)化(hua)(hua)學工(gong)業日益發(fa)展(zhan)的今(jin)天,二氧(yang)化(hua)(hua)鈦及鈦系化(hua)(hua)合物作為(wei)精細(xi)化(hua)(hua)工(gong)產(chan)品,有著很高的附(fu)加價(jia)值,前景十(shi)分(fen)誘人。
四氯(lv)化(hua)鈦是一種無(wu)色液體;熔(rong)點250K、沸點409K,有刺(ci)激性氣味。它(ta)在水(shui)中或潮濕的空氣中都極易水(shui)解,冒出大量的白煙。
TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl
因此(ci)TiCl4在(zai)軍事上作為(wei)人造煙霧劑,猶其是用在(zai)海洋(yang)戰爭(zheng)中。在(zai)農業上,人們(men)用TiCl4形(xing)成的濃(nong)霧地(di)面(mian)(mian),減(jian)少夜間地(di)面(mian)(mian)熱量的散(san)失,保護蔬菜和農作物不受嚴寒、霜凍的危害。
將TiO2和BaCO3一起(qi)熔融制得偏鈦酸鋇:
TiO2+BaCO3=BaTiO3十CO2
人(ren)工(gong)制(zhi)得的(de)(de)(de)(de)BaTiO3具有(you)高的(de)(de)(de)(de)介電(dian)常數,由它制(zhi)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)電(dian)容器有(you)較大的(de)(de)(de)(de)容量,更重要的(de)(de)(de)(de)是(shi)BaTiO3具有(you)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)“壓電(dian)性(xing)能”,其晶體(ti)受壓會(hui)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu),一(yi)通電(dian),又會(hui)改變形狀。人(ren)們(men)把它置于超聲(sheng)波中,它受壓便產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu),通過測量電(dian)流(liu)強弱(ruo)可測出超聲(sheng)波強弱(ruo)。幾乎所有(you)的(de)(de)(de)(de)超聲(sheng)波儀器中都要用(yong)到它。隨著(zhu)鈦酸鹽的(de)(de)(de)(de)開發利用(yong),它愈(yu)來愈(yu)廣泛地用(yong)來制(zhi)造非線性(xing)元件(jian)、介質放大器、電(dian)子計算機記憶元件(jian)、微型電(dian)容器、電(dian)鍍材料、航(hang)空材料、強磁、半導體(ti)材料、光(guang)學儀器、試劑等。
鈦(tai)(tai)、鈦(tai)(tai)合(he)金及(ji)鈦(tai)(tai)化合(he)物的(de)(de)(de)優良性能促使(shi)人類迫切(qie)需要它們。然而,生產成本之高,使(shi)應用受到限制。相信在(zai)不久的(de)(de)(de)將來(lai),隨著鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)冶(ye)煉(lian)技術不斷改(gai)進和提高,鈦(tai)(tai)、鈦(tai)(tai)合(he)金及(ji)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)化合(he)物的(de)(de)(de)應用將會得到更大的(de)(de)(de)發展。
鈦(tai)的(de)抗腐蝕性鋯(gao)是(shi)一種應用于(yu)原子能工業和(he)在(zai)高(gao)溫高(gao)壓下用作耐蝕化(hua)(hua)工材料(liao),但(dan)(dan)在(zai)溶(rong)液中其活(huo)潑(po)性僅次于(yu)鈉。在(zai)氫(qing)(qing)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)溶(rong)液里加(jia)入活(huo)潑(po)的(de)硝酸(suan)(suan)鋯(gao)溶(rong)液,會發現鈦(tai)把硝酸(suan)(suan)鋯(gao)拒(ju)之門外(wai)。而(er)且氫(qing)(qing)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)的(de)密度(du)小于(yu)硝酸(suan)(suan)鋯(gao),但(dan)(dan)依然能保持明(ming)顯的(de)分(fen)層(ceng),并把硝酸(suan)(suan)鋯(gao)停(ting)留(liu)在(zai)上層(ceng),這(zhe)證明(ming)了鈦(tai)的(de)抗腐蝕性。
根據實(shi)驗,鈦放入海底20~50年(nian)均不(bu)會被腐蝕(shi)。
截至1995年(nian)底,世界(jie)金(jin)紅石(包括銳鈦礦(kuang))儲量(liang)(liang)(liang)和儲量(liang)(liang)(liang)基礎分別(bie)為3330萬噸(dun)和16440萬噸(dun),資(zi)源總量(liang)(liang)(liang)約2.3億(yi)噸(dun)(TiO2含量(liang)(liang)(liang),下同(tong)),主要集中(zhong)在南非、印(yin)度、斯里蘭卡、澳大(da)利亞。世界(jie)鈦鐵礦(kuang)(TiO2)儲量(liang)(liang)(liang)和儲量(liang)(liang)(liang)基礎分別(bie)為2.743億(yi)噸(dun)和4.353億(yi)噸(dun),資(zi)源總量(liang)(liang)(liang)約10億(yi)噸(dun);主要集中(zhong)在南非、挪威、澳大(da)利亞、加拿大(da)和印(yin)度。
截至(zhi)1996年底中(zhong)國保有(you)原生鈦(磁)鐵礦(kuang)(kuang)(折TiO2)儲(chu)量(liang)35704.09萬噸(dun)(dun)(dun)(其中(zhong)A+B+C級(ji)23191.50萬噸(dun)(dun)(dun));鈦鐵礦(kuang)(kuang)(砂礦(kuang)(kuang))礦(kuang)(kuang)物儲(chu)量(liang)3803.19萬噸(dun)(dun)(dun)(其中(zhong)A+B+C級(ji)2147.17萬噸(dun)(dun)(dun));金紅石礦(kuang)(kuang)物儲(chu)量(liang)256.86萬噸(dun)(dun)(dun)(其中(zhong)A+B+C級(ji)73.73萬噸(dun)(dun)(dun));金紅石TiO2儲(chu)量(liang)750.86萬噸(dun)(dun)(dun)(其中(zhong)A+B+C級(ji)242.43萬噸(dun)(dun)(dun))。
若(ruo)將中(zhong)(zhong)國1996年保有鈦(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)砂礦(kuang)(kuang)的(de)(de)(de)(de)(de)A+B+C級礦(kuang)(kuang)物儲量2147.17萬(wan)(wan)(wan)(wan)噸,按含TiO2 48%折算,則(ze)(ze)其TiO2儲量為1030.64萬(wan)(wan)(wan)(wan)噸,僅(jin)占同年世界(jie)鈦(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(TiO2)27000萬(wan)(wan)(wan)(wan)噸的(de)(de)(de)(de)(de)3.83%;若(ruo)再將其與原(yuan)生鈦(tai)磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)巖礦(kuang)(kuang)(TiO2)的(de)(de)(de)(de)(de)A+B+C級儲量(23191.50萬(wan)(wan)(wan)(wan)噸)中(zhong)(zhong)可利用的(de)(de)(de)(de)(de)約占50%以粒(li)狀鈦(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)產出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(TiO2)儲量11595.75萬(wan)(wan)(wan)(wan)噸相加(jia),其TiO2總(zong)儲量為12626.4萬(wan)(wan)(wan)(wan)噸,則(ze)(ze)占世界(jie)鈦(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(TiO2)儲量27000萬(wan)(wan)(wan)(wan)噸的(de)(de)(de)(de)(de)47.76%,從這(zhe)個意義上(shang)說,中(zhong)(zhong)國可稱為世界(jie)鈦(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)資源最(zui)豐富(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)國家。
若將中(zhong)國(guo)1996年(nian)保有金(jin)紅(hong)石礦(kuang)物的A+B+C級(ji)儲(chu)量(liang)73.73萬噸按含TiO2 94%折(zhe)算(suan)成TiO2儲(chu)量(liang)為69.31萬噸,再(zai)加上同(tong)年(nian)金(jin)紅(hong)石(TiO2)的A+B+C級(ji)儲(chu)量(liang)242.43萬噸,合計為311.74萬噸,則占同(tong)年(nian)世界金(jin)紅(hong)石(TiO2)儲(chu)量(liang)3330萬噸的9.36%,由此可見(jian)中(zhong)國(guo)金(jin)紅(hong)石資源并不豐(feng)富。
中(zhong)國(guo)鈦(tai)資源總量(liang)9.65億(yi)噸,居世界之首,占世界探(tan)明儲量(liang)的(de)38.85%,主要集中(zhong)在四(si)川、云南、廣(guang)東、廣(guang)西(xi)及海南等地(di),其中(zhong)攀(pan)西(xi)(攀(pan)枝花西(xi)昌)地(di)區是中(zhong)國(guo)最大的(de)鈦(tai)資源基(ji)地(di),鈦(tai)資源量(liang)為(wei)8.7億(yi)噸。
中(zhong)國(guo)探明的鈦(tai)資源分布在21個(ge)省(自治區(qu)、直轄市)共108個(ge)礦區(qu)。主要產區(qu)為四川,次(ci)有河北(bei)(bei)、海南(nan)、廣東(dong)、湖北(bei)(bei)、廣西(xi)(xi)、云(yun)南(nan)、陜西(xi)(xi)、山西(xi)(xi)等省(區(qu))。
鈦磁鐵礦(kuang)巖礦(kuang):主要礦(kuang)床分布(bu)在四(si)川省攀枝花的(de)(de)(de)鹽邊(bian)紅(hong)格和米(mi)易白馬(ma),西(xi)昌(chang)(chang)的(de)(de)(de)太和;河北省承德的(de)(de)(de)大廟、黑山,豐寧(ning)的(de)(de)(de)招兵(bing)溝,崇禮的(de)(de)(de)南(nan)(nan)天門;山西(xi)省左權的(de)(de)(de)桐峪;陜西(xi)省洋縣的(de)(de)(de)畢機溝;新疆的(de)(de)(de)尾亞;河南(nan)(nan)省舞(wu)陽(yang)的(de)(de)(de)趙(zhao)案莊;廣東省興寧(ning)的(de)(de)(de)霞嵐;黑龍江省的(de)(de)(de)呼瑪;北京市(shi)昌(chang)(chang)平的(de)(de)(de)上莊和懷(huai)柔的(de)(de)(de)新地。其中四(si)川省表內儲量(TiO2 44256.32萬(wan)t)占(zhan)全國同類儲量(TiO2 46522.83萬(wan)t)的(de)(de)(de)95.1%,河北省(TiO2 1544.46萬(wan)t)占(zhan)3.3%,陜西(xi)省占(zhan)0.46%,山西(xi)省占(zhan)0.35%。
金紅(hong)石巖礦主(zhu)要(yao)礦床(chuang)分布在湖北(bei)省(sheng)棗陽的(de)大阜山(shan);山(shan)西(xi)省(sheng)代縣(xian)的(de)碾(nian)子溝;河(he)南(nan)省(sheng)新(xin)縣(xian)的(de)楊沖;山(shan)東省(sheng)萊西(xi)縣(xian)的(de)劉家莊。其(qi)中(zhong)湖北(bei)省(sheng)金紅(hong)石(TiO2)表內儲(chu)量(534.43萬t)占全國同類儲(chu)量(750.86萬t)的(de)71.2%,山(shan)西(xi)省(sheng)(154.79萬t)占20.6%,陜西(xi)省(sheng)(44.4萬t)占5.9%。
鈦(tai)的(de)主(zhu)要礦石(shi)是(shi)金(jin)(jin)紅石(shi)TiO2和鈦(tai)鐵礦FeTiO3,它的(de)發現也正是(shi)從(cong)這兩種礦石(shi)的(de)分析(xi)而來(lai)。早在(zai)(zai)1791年(nian)英(ying)國英(ying)格蘭西南端康沃爾(Cornwall)郡門拉陳(Menacan)教區的(de)牧師格累高爾,也是(shi)一位科(ke)學家,分析(xi)出產(chan)在(zai)(zai)他教區內的(de)一種黑色礦砂,也就(jiu)是(shi)今天成(cheng)為(wei)(wei)鈦(tai)鐵礦的(de)礦石(shi)時發現了一種新(xin)的(de)金(jin)(jin)屬物質并命名(ming)為(wei)(wei)menacenite。三(san)年(nian)后(hou),1795年(nian),克(ke)拉普(pu)羅特分析(xi)了匈牙利布伊(yi)尼克(ke)(Boinik)地區出產(chan)的(de)金(jin)(jin)紅石(shi),認識到它是(shi)一種新(xin)金(jin)(jin)屬的(de)氧(yang)化物,具有(you)抵(di)抗酸、堿(jian)溶液的(de)特性(xing),借用希臘神(shen)話中大地的(de)第一代兒子(zi)們泰坦神(shen)族Titans,命名(ming)這個(ge)金(jin)(jin)屬為(wei)(wei)titanium,元素(su)符號定為(wei)(wei)Ti。兩年(nian)后(hou),克(ke)拉普(pu)羅特證實格累高爾發現的(de)menacenite就(jiu)是(shi)鈦(tai)。
鈦(tai)(tai)屬(shu)于(yu)稀有(you)金(jin)(jin)屬(shu),實(shi)際(ji)上鈦(tai)(tai)并不稀有(you),其在地殼中的(de)(de)(de)(de)豐度占(zhan)第七位,占(zhan)0.45%,遠(yuan)(yuan)遠(yuan)(yuan)高(gao)于(yu)許多常見(jian)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)。但由于(yu)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)性質活潑,對冶煉工藝要求高(gao),使(shi)得(de)(de)人(ren)們長期無(wu)法(fa)制(zhi)得(de)(de)大量(liang)的(de)(de)(de)(de)鈦(tai)(tai),從(cong)而被歸(gui)類為“稀有(you)”的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)。用于(yu)冶煉鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)礦物(wu)主要有(you)鈦(tai)(tai)鐵礦(FeTiO3)、金(jin)(jin)紅石(TiO2)和鈣鈦(tai)(tai)礦等。礦石經處理得(de)(de)到易揮發(fa)的(de)(de)(de)(de)四氯化鈦(tai)(tai),再用鎂還(huan)原而制(zhi)得(de)(de)純鈦(tai)(tai)。
地(di)(di)球表(biao)面十(shi)公里厚的地(di)(di)層(ceng)中,含鈦(tai)達千分(fen)之六,比銅多61倍,在地(di)(di)殼(ke)中的含量排第十(shi)位(地(di)(di)殼(ke)中元素(su)排行:氧(yang)、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫、鈦(tai)),隨便從地(di)(di)下抓(zhua)起一(yi)把泥土(tu),其中都含有千分(fen)之幾的鈦(tai),世界上儲(chu)量超過一(yi)千萬(wan)噸的鈦(tai)礦并(bing)不稀罕(han)。
元素在海(hai)水中的(de)含量:0.00048ppm
元(yuan)素在(zai)太陽(yang)中的含(han)量(liang):4ppm
地殼(ke)中含量(liang):5600ppm
皮膚接觸:脫去污染的(de)衣著,用肥皂水(shui)(shui)和清(qing)水(shui)(shui)徹底(di)沖(chong)洗(xi)皮膚。
眼睛(jing)接觸(粉末):提起眼瞼,用流動(dong)清水或生(sheng)理鹽水沖洗。就醫。
吸入(粉末(mo)):迅(xun)速脫離現場至(zhi)空氣(qi)新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧(yang)。如呼吸停(ting)止,立(li)即進行人工呼吸。就(jiu)醫。
食入:飲足量(liang)溫水(shui),催吐。就醫。
呼吸系統防護:可(ke)能接觸其(qi)粉塵(chen)時(shi),必須佩戴自(zi)吸過(guo)濾式防塵(chen)口罩。
眼睛防護(粉(fen)末):戴(dai)安全防護眼鏡(jing)。
身體防護:穿透氣型防毒服。
手防(fang)護:戴防(fang)毒物滲(shen)透手套。
其他防護:工(gong)作現場禁止吸煙、進食和飲水。工(gong)作完畢,淋浴(yu)更(geng)衣(yi)。注意個(ge)人清潔衛生。
泄(xie)漏(lou)應急(ji)處理:隔(ge)離泄(xie)漏(lou)污染區(qu),限制出入(ru)。切斷(duan)火(huo)(huo)源。建議應急(ji)處理人(ren)員戴防塵(chen)面(mian)具(全(quan)面(mian)罩),穿防毒服。不要直接接觸(chu)泄(xie)漏(lou)物。小量(liang)(liang)泄(xie)漏(lou):避(bi)免揚塵(chen),用潔凈的(de)鏟子(zi)收集于干燥(zao)、潔凈、有蓋的(de)容器中。轉移回收。大量(liang)(liang)泄(xie)漏(lou):用塑料布、帆布覆蓋。使用無火(huo)(huo)花工具轉移回收。
有害燃燒產物:氧化鈦。
滅火方法:采用干粉、干砂滅火。嚴禁(jin)用水(shui)(shui)、泡(pao)沫、二氧化碳(tan)撲救。高熱或劇烈燃燒時,用水(shui)(shui)撲救可能會引起爆炸。
操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)的管(guan)理:密閉操(cao)(cao)作(zuo)(zuo),局部排風。操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)人員必(bi)須經過(guo)(guo)專門培(pei)訓,嚴格(ge)遵(zun)守操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)規程。建議操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)人員佩(pei)戴自(zi)吸過(guo)(guo)濾(lv)式(shi)防(fang)(fang)塵口罩(zhao),戴安全防(fang)(fang)護眼鏡,穿透氣(qi)(qi)型防(fang)(fang)毒(du)服,戴防(fang)(fang)毒(du)物滲透手套。遠離火種(zhong)、熱(re)源,工(gong)作(zuo)(zuo)場(chang)所嚴禁吸煙。使用防(fang)(fang)爆型的通風系統和(he)設備(bei)。避(bi)(bi)免產生粉塵。避(bi)(bi)免與氧化(hua)劑、酸類、鹵素接(jie)觸。在氬氣(qi)(qi)中(zhong)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)處置。搬(ban)運時要(yao)輕(qing)裝輕(qing)卸(xie),防(fang)(fang)止包裝及容器(qi)損(sun)壞。配(pei)備(bei)相(xiang)應(ying)品種(zhong)和(he)數量的消防(fang)(fang)器(qi)材(cai)及泄漏應(ying)急處理設備(bei)。倒空的容器(qi)可能(neng)殘留(liu)有害(hai)物。
儲(chu)(chu)存的(de)管(guan)理:為(wei)安全起見,儲(chu)(chu)存時常以不少(shao)于(yu)25%的(de)水(shui)潤濕(shi)、鈍化(hua)。儲(chu)(chu)存于(yu)陰涼、通風的(de)庫(ku)(ku)房。遠離火種(zhong)、熱源。庫(ku)(ku)溫不超(chao)過30℃,相(xiang)對濕(shi)度不超(chao)過80%。保持(chi)容器密封,嚴禁與空氣接(jie)觸。應與氧化(hua)劑、酸類、鹵素等(deng)分開存放(fang),切(qie)忌混儲(chu)(chu)。配備(bei)相(xiang)應品(pin)種(zhong)和(he)數量(liang)的(de)消防器材(cai)。儲(chu)(chu)區應備(bei)有合適(shi)的(de)材(cai)料收(shou)容泄漏物。
運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)的管理:運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)時(shi)運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)車(che)輛應(ying)配備相應(ying)品(pin)種和數量的消防器材(cai)及泄(xie)漏應(ying)急處理設備。裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)該品(pin)的車(che)輛排氣(qi)管須有阻火(huo)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)。運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)過(guo)程中(zhong)要(yao)確(que)保容(rong)器不泄(xie)漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁(jin)與氧化劑、酸類、鹵素、食用化學品(pin)等混裝(zhuang)(zhuang)混運(yun)(yun)(yun)。運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)途(tu)(tu)中(zhong)應(ying)防曝曬(shai)、雨淋,防高(gao)溫。中(zhong)途(tu)(tu)停留時(shi)應(ying)遠離火(huo)種、熱源(yuan)。車(che)輛運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)完畢應(ying)進(jin)行徹(che)底清掃。鐵路運(yun)(yun)(yun)輸(shu)(shu)時(shi)要(yao)禁(jin)止溜(liu)放。
廢棄的管理:恢(hui)復材料的原狀態(tai),以便重(zhong)新使用(yong)。
主要用(yong)途及(ji)接觸(chu)機(ji)會:鈦用(yong)于(yu)制造特種鋼、合金(jin)、鈦陶瓷及(ji)玻璃(li)纖(xian)維。金(jin)屬(shu)鈦也用(yong)于(yu)飛機(ji)、導彈(dan)制造及(ji)原子反應堆(dui)。還(huan)用(yong)于(yu)生產耐火材料、焊(han)條、建筑材料和塑(su)料等。上述工業中可(ke)接觸(chu)金(jin)屬(shu)鈦,二氧(yang)化(hua)(hua)鈦的(de)粉塵和煙塵。四(si)氯(lv)化(hua)(hua)鈦及(ji)其部分水解物,還(huan)常夾雜氯(lv)及(ji)其氧(yang)化(hua)(hua)物。在機(ji)械(xie)處理(li)金(jin)屬(shu)鈦過程中也接觸(chu)鈦氧(yang)化(hua)(hua)物的(de)煙塵。
侵入(ru)(ru)途徑:吸入(ru)(ru)、食入(ru)(ru)。
人體危害:吸入后對上呼(hu)吸道有(you)刺激性(xing)(xing),引起(qi)咳嗽、胸部緊束感或疼痛。長期(qi)吸入TiO2粉(fen)塵的(de)工人,肺部無任何變化(hua)(hua)。在生產鈦(tai)金屬過程,接觸(chu)四氯化(hua)(hua)鈦(tai)及其水解(jie)產物(wu)對眼和上呼(hu)吸道粘(zhan)膜(mo)有(you)刺激作用(yong)(yong)。長期(qi)作用(yong)(yong)可形成慢性(xing)(xing)支(zhi)氣管炎。TiO2曾用(yong)(yong)作閃光(guang)灼(zhuo)傷的(de)皮膚防(fang)護劑,未見產生接觸(chu)性(xing)(xing)皮炎、變態反應和經皮吸收(shou)。100℃氯氮化(hua)(hua)鈦(tai)的(de)飛濺和吸入鈦(tai)酸(suan)及氯氮化(hua)(hua)鈦(tai)煙引起(qi)皮膚燒傷并致疤痕形成和咽(yan)、聲帶(dai)、氣管粘(zhan)膜(mo)充血,由于(yu)形成瘢痕引起(qi)喉狹窄。眼短期(qi)接觸(chu)氯氮化(hua)(hua)鈦(tai)引起(qi)結膜(mo)炎和角膜(mo)炎。此外,四氯化(hua)(hua)鈦(tai)吸入可引起(qi)彌散性(xing)(xing)支(zhi)氣管內息肉。
處理原則(ze):皮(pi)膚(fu)接觸四(si)(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)后應盡快用軟紙或布(bu)擦掉,然(ran)后用水沖(chong)洗(xi),防(fang)止四(si)(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)遇(yu)水放出大(da)(da)量(liang)熱及鹽酸,加(jia)重及擴大(da)(da)灼傷范圍。吸(xi)入四(si)(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)應立即霧化(hua)吸(xi)入5%碳酸氫鈉溶液,以中和(he)四(si)(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)水解產生(sheng)的鹽酸;吸(xi)氧、保持(chi)呼吸(xi)進通暢.安靜休(xiu)息,減少(shao)氧的消耗;早期(qi)給予足量(liang)糖皮(pi)質激素(su),并給抗生(sheng)素(su)預防(fang)繼發感染及抗支氣管痙攣藥物(wu)、祛(qu)痰藥對癥治療。嚴(yan)密(mi)觀察,防(fang)治肺水腫。
預防(fang)措(cuo)施:接觸(chu)四(si)氯(lv)(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)及(ji)其水(shui)解(jie)產(chan)(chan)物(wu)的(de)工種,應(ying)注意皮膚、粘(zhan)膜(mo)和呼吸道的(de)防(fang)護(hu)。產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)鈦(tai)(tai)及(ji)其化(hua)合(he)物(wu)粉塵的(de)工作地(di)點,亦(yi)須加強防(fang)塵措(cuo)施。大量微小鈦(tai)(tai)粉塵可著火爆炸,因(yin)此鈦(tai)(tai)的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)、澆鑄、加工應(ying)有良(liang)好通風(feng)防(fang)塵設施,及(ji)應(ying)有防(fang)火防(fang)爆設備(bei)。四(si)氯(lv)(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)過程應(ying)盡量密閉,防(fang)止其煙(yan)氣逸出及(ji)“跑、冒、滴、漏”。加強個人防(fang)護(hu),四(si)氯(lv)(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)設備(bei)開蓋、清洗、維修時應(ying)截防(fang)毒面其、防(fang)護(hu)眼鏡。穿防(fang)酸防(fang)護(hu)衣帽。定期對接觸(chu)四(si)氯(lv)(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工人進行休檢,有慢性呼吸道疾病患者(zhe)不能從事接觸(chu)四(si)氯(lv)(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)的(de)工作。
急性毒性
金屬(shu)(shu)鈦(tai)、二(er)(er)氧化鈦(tai)和(he)(he)碳化鈦(tai)屬(shu)(shu)低毒(du)類。大鼠一次氣(qi)管(guan)內(nei)注入(ru)20-50mg二(er)(er)氧化鈦(tai)和(he)(he)兔(tu)注入(ru)400mg后肺部(bu)無特異反應(ying)。
亞急性和慢性毒性
大(da)(da)鼠(shu)氣管(guan)(guan)內(nei)(nei)注入氫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦后(hou)(hou)6和12個(ge)(ge)月,只見肺(fei)纖維(wei)(wei)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)效(xiao)應。大(da)(da)鼠(shu)吸(xi)入二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦塵每(mei)天4次,每(mei)周5d,歷時13個(ge)(ge)月,停止吸(xi)入后(hou)(hou)7個(ge)(ge)月,肺(fei)無(wu)任何病理反應;但豚鼠(shu)反復吸(xi)入二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦觀察到纖維(wei)(wei)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)效(xiao)應和嗜酸性自細胞浸潤。氣管(guan)(guan)內(nei)(nei)注入金屬鈦無(wu)肺(fei)纖維(wei)(wei)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)發生。大(da)(da)鼠(shu)氣管(guan)(guan)內(nei)(nei)一(yi)次注入氫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦、碳化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦、硼化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦和一(yi)氮(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦后(hou)(hou)觀察到肺(fei)部輕度纖維(wei)(wei)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。大(da)(da)鼠(shu)吸(xi)入氫化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦16個(ge)(ge)月亦見輕度纖維(wei)(wei)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。
代謝
人體一般飲食中每(mei)日約(yue)攝(she)入(ru)300μg鈦,大部分從糞排(pai)出(chu),其中約(yue)3%吸(xi)收入(ru)血(xue)液。進(jin)入(ru)體內的鈦蓄積于(yu)脾、腎上腺、橫紋(wen)肌、肺、皮膚及(ji)肝(gan)臟等部位(wei)。吸(xi)收入(ru)體內的鈦主要由(you)尿排(pai)出(chu)。正常人血(xue)漿中鈦濃度約(yue)3μg/dL,尿鈦濃度為10μg/L左(zuo)右。
中毒機理
金屬鈦(tai),氧化鈦(tai),碳化鈦(tai)(titanium carbonide)等不(bu)(bu)(bu)溶性(xing)鈦(tai)毒性(xing)低(di),口(kou)服吸收量少,不(bu)(bu)(bu)顯示(shi)毒性(xing)反應。金屬鈦(tai)植(zhi)入(ru)機體未見有(you)病理反應。吸入(ru)鈦(tai)的不(bu)(bu)(bu)溶性(xing)化合物(wu),未見肺部有(you)嚴(yan)重損害,其(qi)致纖維化作用甚微。用含鈦(tai)飲水長期飼養動物(wu)未見對生(sheng)長發育(yu)有(you)影響,也未見腫瘤發生(sheng)。
致癌性
大鼠肌肉(rou)注(zhu)射(she)(she)溶于三辛素的鈦金(jin)屬粉,引起(qi)纖(xian)維(wei)肉(rou)瘤(liu)和(he)淋(lin)巴(ba)肉(rou)瘤(liu)增加。注(zhu)射(she)(she)有(you)機(ji)鈦,注(zhu)射(she)(she)部位出現(xian)纖(xian)維(wei)肉(rou)瘤(liu),發生肝細胞瘤(liu)和(he)脾的惡性(xing)淋(lin)巴(ba)瘤(liu)。鈦塊沒有(you)致癌性(xing),給病人安裝鈦制人造關節(jie)兩(liang)周後,未出現(xian)腫(zhong)瘤(liu)細胞。
燃爆危險
該(gai)品可(ke)燃,具刺激性(xing)。
為安全起見,儲(chu)存(cun)時以不少于(yu)(yu)25%的(de)(de)(de)水潤濕、鈍(dun)化。儲(chu)存(cun)于(yu)(yu)陰涼(liang)、通風的(de)(de)(de)庫房。遠離(li)火種、熱(re)源。庫溫不超過35℃,保持容器(qi)密封,嚴禁與(yu)空氣接(jie)觸。應與(yu)氧化劑、酸(suan)類(lei)、鹵素(su)等(deng)分開存(cun)放,切(qie)忌混(hun)儲(chu)。配備相應品種和數量的(de)(de)(de)消防(fang)器(qi)材(cai)。儲(chu)區應備有合適的(de)(de)(de)材(cai)料收容泄漏物。