История открытия титана

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Для выполнения практических и аудиторных самостоятельных работ по МДК 01.02. МЕТАЛЛУРГИЯ ЛЁГКИХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Тема 2.2 МЕТАЛЛУРГИЯ ТИТАНА

Специальность 22.02.02 Металлургия цветных металлов

 

 

Разработка и оформление Л.Н. Минаковой

 

 

Красноярск

2018

 

 

Содержание

 

 

Требования к оформлению и защите работ. 3

Введение. 4

Самостоятельная аудиторная работа № 1. Титаносодержащее сырьё и способы его переработки. 6

Самостоятельная аудиторная работа № 2. Способы получения титана. 7

Самостоятельная аудиторная работа № 3. Технологическая схема магниетермического способа производства титана. 8

Самостоятельная аудиторная работа № 4. Обогащение рудного титансодержащего сырья. 9

Практическая работа № 1. Расчёт шихты для ильменитового концентрата. 10

Практическая работа № 2. Изучение конструкции хлораторов. 17

Практическая работа № 3. Оборудование конденсационных систем.. 21

Практическая работа № 4. Способы рафинирования тетрахлорида титана. 25

Практическая работа № 5. Оборудование процесса восстановления. 28

Практическая работа № 6. Оборудование вакуумной сепарации титановой губки. 31

Практическая работа №7. Оборудование для получения компактного титана. 35

 

 

 

Список рекомендуемых источников

 

1. Лебедев В. А., Рогожников Д. А. Металлургия титана : учеб.пособие. Екатеринбург : Издательство УМЦ УПИ, 2015.

2. Тарасов А.В. Металлургия титана. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003

1. Рахманкулов М.М. Металлургия стратегических металлов и сплавов. М.: «Теплотехник», 2008

2. Мальшин В.М., Завадовская В.Н, Пампушко В.А. Металлургия титана. М.: Металлургия. 1991

3. Гармата В.А., Петрунько А.Н., Галицкий Н.В. Титан М.: Металлургия – 1983

4. Сергеев В.В., Галицкий Н.В., Киселёв В.П. Металлургия титана. М.: Металлургия, 1971

5. Интернет-ресурсы 

 

Требования к оформлению и защите работ

Практикум по МДК 01.02 «Металлургия титана» способствует прочному усвоению студентами основных разделов курса. При выполнении практикума студенты совершенствуют навыки ведения расчётов, оформления приведённых данных в виде наглядных цифровых, табличных и графических материалов.

Прежде чем приступить к выполнению работы, студент должен уяснить цель работы и изучить:

- приведённый теоретический и практический материал;

- назначение и устройство производственного оборудования;

- методы подготовки сырья, режимы ведения технологии;

- качество получаемого продукта.

Каждая работа оформляется в виде отчета на листах формата А4 с рамкой. Отчет должен содержать следующие элементы:

- наименование и цель работы;

- краткое изложение теоретических положений, на которых базируется данный процесс;

- краткое описание технологии процесса.

К отчету прилагается аппаратурно-технологическая схема (АТС), выполненная простым карандашом на листах формата А4 без рамки. Схемы должны быть четкими и содержать характерные особенности процесса. Рисунки или эскизы оборудования выполняются в оптимальном масштабе с обозначением конструктивных элементов или составных частей.

Вывод по итогам выполненной работы формулируется на основе теоретических и практических данных, а также исходя из цели работы.

 

Защита работы проходит устно. Критериями оценки выполненной работы являются:

- освоение студентом учебного материала;

- верное понимание сущности рассматриваемых технологий и процессов;

- точное определение основных понятий, законов, теорий;

- обоснованность и четкость изложения ответа по своему плану, использование специальных терминов;

- умение установить связь между изучаемым и ранее изученным материалом, а также с материалом, усвоенным при изучении других дисциплин;

- умение применять знания в новой ситуации при выполнении практических заданий и составлении схем;

- обосновывать вид, способ подготовки исходного сырья для процессов выплавки шлаков, хлорирования, восстановления TiCl₄, вакуумной сепарации, плавки титановой губки;

- предлагать способы экономии исходного сырья и материалов;

- оформление работы в соответствии с требованиями: правильное и аккуратное выполнение вычислений, записей, таблиц, схем, рисунков, графиков;

- правильные выводы по работе и аргументированные ответы на контрольные и дополнительные вопросы.

 

Введение

Двадцатый век по мере развития научно-технического прогресса называли «веком электричества», «веком радио», «веком всеобщей грамотности», «веком автомобиля», «веком космонавтики», даже «веком самых жестоких войн», но металлурги называют 20 век «веком алюминия и титана». Титан – очень перспективный металл не только благодаря замечательным свойствам, но и потому, что запасы его в земной коре велики: более 80 минералов содержат титан, и число их возрастает по мере разведывания земных недр. Кларк титана (содержание в литосфере) составляет 0,7 %, это седьмое место среди металлов.

Титан – металл 4 группы периодической системы Д.И. Менделеева, порядковый номер 22, атомная масса 47, 88, плотность 4,5 г/см³. Это пограничный металл между легкими и тяжелыми (5 г/см³) металлами. Титан обладает высокой прочностью, твердостью и хорошей пластичностью. Высокая температура плавления позволяет получать жаропрочные сплавы, отличное сопротивление коррозии – использовать для работы в агрессивных средах. Чистый титан очень хорошо сваривается и пригоден для любых видов механической обработки в горячем и холодном состоянии: его можно ковать, как железо, вытягивать, делать из него проволоку, прокатывать в листы, ленты, в фольгу толщиной до 0,01 мм. Особенно великолепными свойствами обладают сплавы на основе титана.

История открытия титана

Первооткрывателем титана считается 28-летний английский священник Уильям Мак-Грегор, увлекавшийся химией и геологией. В 1789 г. он исследовал необычные свойства черного песка из долины Менакан на юго-западе Англии. Черный блестящий минерал, Мак-Грегор принял за новый, неизвестный науке минерал, а выделенный из него белый порошок – за новый элемент. Минералу и элементу дали название по местности, минерал «менаканит» и элемент «менакин».

В 1795 г. немецкий исследователь-химик Мартин Генрих Клапрот, изучая рутил, выделил из него диоксид нового металла – белый порошок, похожий на описанный ранее Мак-Грегором, и он назвал его титаном в честь мифических богов– титанов. Открытый металл оказался одним из самых твердых, крепких, стойких.

Но чтобы познать все замечательные свойства нового металла и использовать их для своего блага, человечеству потребовалось еще более 150 лет. Титан способен растворять почти все элементы периодической системы, и исследователи получали металл с высоким содержанием примесей кислорода, азота, серы, фосфора, водорода и др., в результате чего выделенный металл был весьма хрупким, и долгие годы, вплоть до середины 20 века, признавался бесполезным для дальнейшего использования.

Впервые чистый титан (содержание примесей менее 0,1%) был получен в 1875 году русским ученым Д.К. Кирилловым, но его работа осталась незамеченной.

И только полученный йодидным методом в 1925 г. Ван Аркелем и де Буром чистейший титан оказался таким пластичным и технологичным металлом, что сразу привлёк внимание широкого круга конструкторов и инженеров.

В 1947 г. были выпущены первые 45 кг технически чистого титана. Первая промышленная партия титана массой 2 т была получена в 1948 г.

Производство титана в СССР началось в 1950 г., а к концу 1980-х годов было создано крупнейшее в мире производство: титана и его сплавов в СССР получали больше, чем во всех остальных странах мира вместе взятых.