התכת טיטניום

טיטניום התגלה בשנת 1791, אך הטיטניום הטהור הראשון הופק בשנת 1910, וזה לקח יותר ממאה שנים. הסיבה היא: טיטניום פעיל מאוד בטמפרטורות גבוהות, וקל לשלב אותו עם חמצן, חנקן, פחמן ואלמנטים נוספים. זה צריך תנאים קשים מאוד כדי להפיק טיטניום טהור.

בתעשייה, חומצה גופרתית משמשת בדרך כלל לפירוק אילמניט לייצור טיטניום דו חמצני, ולאחר מכן לייצור מתכת טיטניום מטיטניום דו חמצני. חומצה גופרתית מרוכזת מטפלת באילמניט טחון (תרכיז), ומתרחשות התגובות הכימיות הבאות:

FeTiO3 בתוספת 3H2SO4 == Ti(SO4)2 בתוספת FeSO4 בתוספת 3H2O

FeTiO3 פלוס 2H2SO4 == TiOSO4 פלוס FeSO4 פלוס 2H2O

FeO בתוספת H2SO4 == FeSO4 בתוספת H2O

Fe2O3 בתוספת 3H2SO4 == Fe2(SO4)3 בתוספת 3H2O

_20221216094946

על מנת להסיר את הטומאה Fe2(SO4)3, מוסיפים סתימות ברזל, Fe3 plus מופחת ל-Fe2 plus, ואז התמיסה מתקררת מתחת ל-273K כך ש-FeSO4·7H2O (ויטריול ירוק) מתגבש כתוצר לוואי.

Ti(SO4)2 ו-TiOSO4 מופרדים למשקעים של חומצה מטאטית לבנה על ידי מים, והתגובה היא:

Ti(SO4)2 בתוספת H2O == TiOSO4 בתוספת H2SO4

TiOSO4 בתוספת 2H2O == H2TiO3 בתוספת H2SO4

טיטניום דו חמצני מתקבל על ידי סילוק חומצה מטאטית:

H2TiO3 == TiO2 בתוספת H2O

מתכת טיטניום מיוצרת באופן תעשייתי בשיטת הפחתה מתכתרמית להפחתת טיטניום טטרכלוריד. מערבבים ומחממים TiO2 (או רוטיל טבעי) ואבקת פחמן ל-1000-1100K לטיפול בכלור, ועיבוי אדי TiCl4 שנוצר.

TiO2 פלוס 2C פלוס 2Cl2=TiCl4 פלוס 2CO-

הפחתת TiCl4 עם מגנזיום מותך בארגון ב-1070K מניבה ספוג טיטניום נקבובי:

TiCl4 פלוס 2Mg=2MgC12 פלוס Ti

טיטניום ספוג זה נמעך, נמס בכבשן קשת חשמלי ואקום, ולבסוף הופך לחומרי טיטניום שונים.

ניתן גם להגיב: Ti plus 2I2=TiI4

ה-TiI4 המתקבל מתפרק בטמפרטורה גבוהה (כ-1250 מעלות צלזיוס):

TiI4=Ti plus 2I2

כך מתקבל מוט טיטניום טהור.