鈦(tai)(Titanium)是(shi)(shi)一種金(jin)屬(shu)(shu)化(hua)學(xue)元素(su)(su),化(hua)學(xue)符號(hao)Ti,原(yuan)子(zi)序數22,在(zai)(zai)化(hua)學(xue)元素(su)(su)周(zhou)期(qi)表中(zhong)(zhong)位于第4周(zhou)期(qi)、第IVB族。由(you)格雷戈爾(er)于1791年(nian)發現。是(shi)(shi)一種銀白(bai)色的(de)(de)(de)(de)過(guo)渡金(jin)屬(shu)(shu),其(qi)特征為(wei)重量輕、強(qiang)度高(gao)、具金(jin)屬(shu)(shu)光澤(ze),耐濕氯(lv)氣腐(fu)蝕。但鈦(tai)不能應(ying)用于干氯(lv)氣中(zhong)(zhong),即使是(shi)(shi)溫(wen)度0℃以下的(de)(de)(de)(de)干氯(lv)氣,也會發生(sheng)劇(ju)烈(lie)的(de)(de)(de)(de)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying),生(sheng)成四氯(lv)化(hua)鈦(tai),再分解生(sheng)成二氯(lv)化(hua)鈦(tai),甚至(zhi)燃(ran)燒。只(zhi)有當氯(lv)氣中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)含水(shui)量高(gao)于0.5%的(de)(de)(de)(de)時候,鈦(tai)在(zai)(zai)其(qi)中(zhong)(zhong)才能保持可靠(kao)的(de)(de)(de)(de)穩定性。α型鈦(tai)為(wei)六方晶(jing)系(xi)、β型鈦(tai)為(wei)立方晶(jing)系(xi)。轉變(bian)溫(wen)度為(wei)882.5℃。熔點(1660±10)℃,沸點3287℃,密度為(wei)4.506g/cm3。溶于稀(xi)酸,不溶于冷水(shui)和熱水(shui)。耐海水(shui)腐(fu)蝕性很強(qiang)。已知(zhi)的(de)(de)(de)(de)鈦(tai)的(de)(de)(de)(de)同位素(su)(su)有13種,包括(kuo)鈦(tai)-41至(zhi)鈦(tai)-53。其(qi)中(zhong)(zhong)鈦(tai)的(de)(de)(de)(de)穩定同位素(su)(su)有鈦(tai)-46,鈦(tai)-47,鈦(tai)-48,鈦(tai)-49,鈦(tai)-50共(gong)五種,其(qi)余的(de)(de)(de)(de)同位素(su)(su)均有放射性。
鈦(tai)(tai)被(bei)認為(wei)是(shi)(shi)一(yi)種稀有金屬(shu),這是(shi)(shi)由于(yu)(yu)(yu)在(zai)自然界中其存(cun)在(zai)分散并難以(yi)提取(qu)。但(dan)其相(xiang)對(dui)豐富,在(zai)所有元素中居(ju)第十位。鈦(tai)(tai)的礦(kuang)石(shi)主要有鈦(tai)(tai)鐵礦(kuang)及金紅石(shi),廣布于(yu)(yu)(yu)地殼及巖(yan)石(shi)圈之(zhi)中。鈦(tai)(tai)亦同(tong)時(shi)存(cun)在(zai)于(yu)(yu)(yu)幾(ji)乎所有生(sheng)物(wu)(wu)、巖(yan)石(shi)、水體及土壤中。從主要礦(kuang)石(shi)中萃取(qu)出(chu)鈦(tai)(tai)需要用到(dao)克羅爾法或(huo)亨(heng)特法。鈦(tai)(tai)最常見(jian)的化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)是(shi)(shi)二氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai),可用于(yu)(yu)(yu)制(zhi)造白色(se)顏料。其他(ta)化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)還包括(kuo)四氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl4)(作催化(hua)(hua)劑(ji)和用于(yu)(yu)(yu)制(zhi)造煙幕作空中掩護)及三氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl3)(用于(yu)(yu)(yu)催化(hua)(hua)聚丙(bing)烯的生(sheng)產(chan))。
1、格雷(lei)戈(ge)(ge)(ge)爾(er)(Reverend William Gregor,1762—1817):1791年,鈦(tai)以含(han)鈦(tai)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)形式在英(ying)格蘭的(de)(de)(de)(de)康沃(wo)(wo)爾(er)郡被(bei)發(fa)(fa)現(xian),發(fa)(fa)現(xian)者(zhe)是英(ying)格蘭業余礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)學(xue)家格雷(lei)戈(ge)(ge)(ge)爾(er)(Reverend William Gregor),當時正業為負責康沃(wo)(wo)爾(er)郡的(de)(de)(de)(de)克里(li)特(Creed)教區的(de)(de)(de)(de)牧師(shi)。他(ta)(ta)在鄰近的(de)(de)(de)(de)馬納(na)坎(Manaccan)教區中小(xiao)溪旁找到(dao)了一(yi)些黑沙(sha),后來他(ta)(ta)發(fa)(fa)現(xian)了那些沙(sha)會(hui)被(bei)磁(ci)鐵(tie)吸引,他(ta)(ta)意識(shi)(shi)到(dao)這種礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)(鈦(tai)鐵(tie)礦(kuang)(kuang))包含(han)著一(yi)種新的(de)(de)(de)(de)元素。經過分析(xi),發(fa)(fa)現(xian)沙(sha)里(li)面有兩種金屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu):氧化(hua)(hua)鐵(tie)(沙(sha)受磁(ci)鐵(tie)吸引的(de)(de)(de)(de)原因(yin))及一(yi)種他(ta)(ta)無法(fa)辨(bian)識(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)白色(se)金屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)。意識(shi)(shi)到(dao)這種未(wei)被(bei)辨(bian)識(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)含(han)有一(yi)種未(wei)被(bei)發(fa)(fa)現(xian)的(de)(de)(de)(de)金屬(shu),格雷(lei)戈(ge)(ge)(ge)爾(er)對康沃(wo)(wo)爾(er)郡皇(huang)家地質學(xue)會(hui)及德國的(de)(de)(de)(de)《化(hua)(hua)學(xue)年刊》發(fa)(fa)表了這次(ci)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)。大約就在同時,米(mi)勒·馮·賴興斯(si)泰(tai)因(yin)(Franz-Joseph Müller von Reichenstein)也制(zhi)造出類似(si)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)質,但卻無法(fa)辨(bian)識(shi)(shi)它。
2、克拉普(pu)(pu)(pu)羅(luo)特(Martin Heinrich Klaproth,1743—1817):1795年德國化(hua)學家(jia)克拉普(pu)(pu)(pu)羅(luo)特在分析匈牙利產的(de)紅色(se)金紅石時(shi)也發(fa)現(xian)了這(zhe)種氧(yang)化(hua)物。他(ta)主張采取為(wei)(wei)鈾(1789年由克拉普(pu)(pu)(pu)羅(luo)特發(fa)現(xian)的(de))命名(ming)(ming)的(de)方法,引用希臘神(shen)話中(zhong)泰坦神(shen)族“Titanic”的(de)名(ming)(ming)字給這(zhe)種新元素起名(ming)(ming)叫“Titanium”。中(zhong)文按其譯音(yin)定名(ming)(ming)為(wei)(wei)鈦。當他(ta)聽聞到格(ge)雷(lei)戈爾較早前的(de)發(fa)現(xian)之后,克拉普(pu)(pu)(pu)羅(luo)特取得了一些馬(ma)納坎礦物的(de)樣(yang)本,并證實它含鈦。
3、亨特(te)(Matthew A.Hunter):格(ge)雷戈爾和克拉普(pu)羅(luo)特(te)當(dang)時所(suo)發現的(de)(de)(de)鈦(tai)是(shi)粉末狀的(de)(de)(de)二氧(yang)化鈦(tai),而不(bu)是(shi)金屬鈦(tai)。因為(wei)鈦(tai)的(de)(de)(de)氧(yang)化物(wu)極其穩定,而且金屬鈦(tai)能(neng)與氧(yang)、氮、氫、碳等直(zhi)接激烈地化合,所(suo)以單質鈦(tai)很難制(zhi)取(qu)。直(zhi)到1910年才被美國化學家亨特(te)第一次用(yong)鈉(na)還原TiCl4制(zhi)得(de)純度達(da)99.9%的(de)(de)(de)金屬鈦(tai)。
1940年盧森堡科學(xue)家W.J.Kroll用鎂(mei)(mei)還原(yuan)TiCl4制得了純鈦。從此,鎂(mei)(mei)還原(yuan)法(fa)(fa)(又稱(cheng)(cheng)為克(ke)勞(lao)爾(er)法(fa)(fa))和鈉還原(yuan)法(fa)(fa)(又稱(cheng)(cheng)為亨特法(fa)(fa))成為生(sheng)產海綿鈦的工(gong)業(ye)方法(fa)(fa)。美國在(zai)1948年用鎂(mei)(mei)還原(yuan)法(fa)(fa)制出2噸海綿鈦,從此開始(shi)了鈦的工(gong)業(ye)化(hua)生(sheng)產。
1947年,人們(men)才(cai)開始在(zai)工(gong)廠里冶(ye)煉鈦。當(dang)年,產(chan)(chan)量(liang)只有(you)2噸。1955年產(chan)(chan)量(liang)激增到(dao)2萬噸。1972年,年產(chan)(chan)量(liang)達到(dao)了(le)20萬噸。鈦的(de)屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)比鋼鐵要高,而它的(de)重(zhong)量(liang)幾乎(hu)只有(you)同體積的(de)鋼鐵的(de)一半,鈦雖然稍稍比鋁重(zhong)一點(dian),它的(de)屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)卻比鋁大(da)2倍。鈦的(de)比強(qiang)(qiang)度(du)(du)高于(yu)鋁和(he)鋼,比模(mo)量(liang)與鋁、鋼十分接近(jin)。在(zai)宇(yu)宙火箭和(he)導彈中,就大(da)量(liang)用(yong)鈦代替(ti)鋼鐵。由于(yu)鈦非(fei)常結實(shi),能承(cheng)受很高的(de)壓力,所以人們(men)開始用(yong)鈦來制造潛(qian)艇(ting)——鈦潛(qian)艇(ting)。這種潛(qian)艇(ting)可以在(zai)深達4500米的(de)深海中航(hang)行。
據統計,世界上(shang)(shang)每年用于宇宙航行的鈦,已達一千噸(dun)以上(shang)(shang)。極細的鈦粉,還是(shi)火箭的好燃料,所以鈦被譽為宇宙金屬(shu),空間金屬(shu)。
中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)鈦(tai)(tai)工(gong)(gong)業起步于(yu)20世(shi)(shi)紀50年(nian)代(dai)。1954年(nian),北京有(you)色金屬(shu)研究總院(yuan)開始進(jin)行(xing)海綿(mian)(mian)鈦(tai)(tai)制備(bei)工(gong)(gong)藝(yi)研究,1956年(nian)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)把(ba)鈦(tai)(tai)當作戰略金屬(shu)列入了(le)12年(nian)發展(zhan)規(gui)劃,1958年(nian)在(zai)撫順鋁廠實(shi)現了(le)海綿(mian)(mian)鈦(tai)(tai)工(gong)(gong)業試驗(yan),成立(li)了(le)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)第(di)一(yi)個海綿(mian)(mian)鈦(tai)(tai)生(sheng)產(chan)(chan)車(che)間,同時在(zai)沈(shen)陽有(you)色金屬(shu)加(jia)工(gong)(gong)廠成立(li)了(le)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)第(di)一(yi)個鈦(tai)(tai)板帶加(jia)工(gong)(gong)材(cai)生(sheng)產(chan)(chan)試驗(yan)車(che)間。寶雞鈦(tai)(tai)材(cai)加(jia)工(gong)(gong)裝備(bei)、技(ji)術水平(ping)及生(sheng)產(chan)(chan)能力(li)均居全(quan)國(guo)(guo)(guo)(guo)第(di)一(yi),生(sheng)產(chan)(chan)能力(li)占全(quan)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)60%左右,市(shi)場份(fen)額占中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)(guo)內鈦(tai)(tai)加(jia)工(gong)(gong)材(cai)市(shi)場85%,占世(shi)(shi)界產(chan)(chan)量的(de)22%,承擔著中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)90%以上(shang)高端(duan)鈦(tai)(tai)材(cai)產(chan)(chan)品的(de)生(sheng)產(chan)(chan)任務,號稱中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)鈦(tai)(tai)谷。
20世紀(ji)60-70年代,在中(zhong)國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)統(tong)一規劃(hua)下,先后建設(she)了以遵義鈦(tai)(tai)廠(chang)(chang)(chang)為(wei)(wei)代表的(de)(de)10余家海綿鈦(tai)(tai)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)單(dan)位(wei);在1967年在洛陽銅(tong)(tong)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)成(cheng)立(li)了中(zhong)國(guo)(guo)(guo)第(di)一個(ge)鈦(tai)(tai)管棒加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)材(cai)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)試(shi)(shi)驗車(che)間(jian)(jian)和第(di)二條鈦(tai)(tai)板帶材(cai)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)試(shi)(shi)驗車(che)間(jian)(jian),并(bing)為(wei)(wei)主(zhu)承擔(dan)了當時(shi)國(guo)(guo)(guo)內第(di)一艘(sou)核潛艇(ting)、第(di)一艘(sou)導(dao)彈驅逐艦及(ji)航空用鈦(tai)(tai)材(cai)的(de)(de)試(shi)(shi)制開(kai)發任務(wu),直到(dao)1972年寶(bao)雞(ji)(ji)有(you)色(se)(se)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)建成(cheng)投產(chan)(chan)(chan)后,洛陽銅(tong)(tong)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)將工(gong)(gong)(gong)(gong)藝資(zi)料(liao)移(yi)交北京有(you)色(se)(se)研究(jiu)總院,按(an)照(zhao)冶(ye)金(jin)(jin)(jin)部(bu)的(de)(de)專業(ye)劃(hua)分(fen)(fen),不(bu)再承擔(dan)鈦(tai)(tai)材(cai)料(liao)的(de)(de)開(kai)發試(shi)(shi)制工(gong)(gong)(gong)(gong)作;以北京有(you)色(se)(se)研究(jiu)總院、沈陽鋁鎂院、撫順鋁廠(chang)(chang)(chang)、沈陽有(you)色(se)(se)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)、東北輕合金(jin)(jin)(jin)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)、洛陽銅(tong)(tong)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)等單(dan)位(wei)為(wei)(wei)主(zhu),援(yuan)建了寶(bao)雞(ji)(ji)有(you)色(se)(se)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)和寶(bao)雞(ji)(ji)貴金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)所(suo),從此(ci)按(an)照(zhao)行業(ye)劃(hua)分(fen)(fen),以寶(bao)雞(ji)(ji)有(you)色(se)(se)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)(chang)(chang)和寶(bao)雞(ji)(ji)貴金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)所(suo)為(wei)(wei)主(zhu),承擔(dan)了國(guo)(guo)(guo)內大部(bu)分(fen)(fen)鈦(tai)(tai)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)材(cai)料(liao)的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)開(kai)發試(shi)(shi)制工(gong)(gong)(gong)(gong)作。同時(shi)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)也(ye)成(cheng)為(wei)(wei)繼美國(guo)(guo)(guo)、前蘇聯和日本之后的(de)(de)第(di)四(si)個(ge)具(ju)有(you)完整(zheng)鈦(tai)(tai)工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)體系的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家。
1980年(nian)前后,中(zhong)國(guo)海綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)產(chan)量達(da)到(dao)2800噸,然而由于當時大多數(shu)人對鈦(tai)(tai)(tai)(tai)金(jin)屬(shu)認(ren)識不(bu)足,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)材(cai)的(de)(de)高(gao)價格也(ye)限制了(le)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)應用,鈦(tai)(tai)(tai)(tai)加(jia)工(gong)材(cai)的(de)(de)產(chan)量僅200噸左右,中(zhong)國(guo)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)工(gong)業陷(xian)入困境。在這種情況下(xia),由當時國(guo)務院副(fu)總理方(fang)毅同志倡導,朱(zhu)镕基和袁寶華同志支持(chi),于1982年(nian)7月成(cheng)立了(le)跨部委(wei)的(de)(de)全國(guo)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)應用推廣領導小組(zu),專門協調鈦(tai)(tai)(tai)(tai)工(gong)業的(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan)事宜,促成(cheng)了(le)20世紀80年(nian)代(dai)至90年(nian)代(dai)初期中(zhong)國(guo)海綿(mian)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)和鈦(tai)(tai)(tai)(tai)加(jia)工(gong)材(cai)產(chan)銷兩旺、鈦(tai)(tai)(tai)(tai)工(gong)業快速平穩發(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)良好(hao)局面(mian)。
2011年(nian)是中(zhong)國(guo)(guo)“十二五”規劃的第一年(nian),在(zai)這一年(nian)里,中(zhong)國(guo)(guo)海綿鈦(tai)和鈦(tai)加工材的產量(liang)繼(ji)續慣性增(zeng)長。根據中(zhong)國(guo)(guo)有色金(jin)屬(shu)工業(ye)協會鈦(tai)鋯鉿分會統計(ji),國(guo)(guo)內14家海綿鈦(tai)生(sheng)產企業(ye)2011年(nian)總產量(liang)為64952t,同(tong)比增(zeng)加了12.4%。根據30家企業(ye)的統計(ji),2011年(nian)中(zhong)國(guo)(guo)共生(sheng)產鈦(tai)加工材50962t,同(tong)比增(zeng)長33.0%。
2014年9月,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)第(di)一(yi)爐“電(dian)子級(ji)低氧(yang)超(chao)高(gao)(gao)純鈦”已在(zai)浙江省(sheng)余姚市(shi)成功研發投產(chan)(chan),一(yi)舉(ju)打破(po)了中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)(guo)外(wai)的(de)(de)壟斷。低氧(yang)超(chao)高(gao)(gao)純鈦主(zhu)(zhu)要應用在(zai)半導體(ti)用濺射靶(ba)材(cai)(cai)、航空(kong)航天(tian)、海洋(yang)石(shi)油等核心工業領(ling)域(yu),戰(zhan)略意義重大。作為高(gao)(gao)端(duan)戰(zhan)略性金屬(shu)材(cai)(cai)料,美(mei)日政府嚴格限(xian)制對中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)(de)出口。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)在(zai)超(chao)高(gao)(gao)純鈦領(ling)域(yu)經常要看美(mei)日的(de)(de)“臉色”。寧(ning)波創潤新材(cai)(cai)料有限(xian)公司"年產(chan)(chan)250噸(dun)電(dian)子級(ji)低氧(yang)超(chao)高(gao)(gao)純鈦項(xiang)目"的(de)(de)投產(chan)(chan),填補(bu)了中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)高(gao)(gao)端(duan)鈦材(cai)(cai)的(de)(de)技術空(kong)白,意味著中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)已具備低氧(yang)超(chao)高(gao)(gao)純鈦的(de)(de)自主(zhu)(zhu)生產(chan)(chan)能力,實現了這一(yi)戰(zhan)略金屬(shu)的(de)(de)獨立自給,徹底擺脫了對國(guo)(guo)(guo)(guo)外(wai)的(de)(de)依賴(lai)。壟斷打破(po)后(hou),直接受益的(de)(de)就是航空(kong)航天(tian)領(ling)域(yu)。
衡量一個國家(jia)鈦(tai)(tai)工(gong)(gong)業規模有兩個重(zhong)要指標(biao):海綿鈦(tai)(tai)產量和(he)鈦(tai)(tai)材(cai)產量,其(qi)中(zhong)海綿鈦(tai)(tai)產量反映原料生產能力(li),鈦(tai)(tai)材(cai)產量反映的是深加工(gong)(gong)能力(li)。鈦(tai)(tai)工(gong)(gong)業已形(xing)成(cheng)中(zhong)國、美(mei)國、獨聯體、日本和(he)歐洲五大生產和(he)消費主(zhu)體。
綜上所述,中國鈦工(gong)業大致經歷了(le)三個(ge)發展(zhan)期(qi):即(ji)20世紀(ji)50年代(dai)的(de)(de)開創期(qi),60-70年代(dai)的(de)(de)建設(she)期(qi)和80-90年代(dai)的(de)(de)初步發展(zhan)期(qi)。在新(xin)世紀(ji),得(de)益于國民經濟(ji)的(de)(de)持續、快速(su)發展(zhan),中國鈦工(gong)業也進(jin)入了(le)一(yi)個(ge)快速(su)成長(chang)期(qi)。
鈦的(de)原(yuan)(yuan)子序數為22,核外電(dian)(dian)子數共有(you)22個(ge),其電(dian)(dian)子構(gou)型(xing)為1s22s22p?3s23p?3d24s2([Ar]3d24s2)。鈦單質有(you)兩(liang)種同素(su)異構(gou)體(ti):α-Ti和β-Ti。α-Ti是六方晶系(xi),原(yuan)(yuan)子堆(dui)積方式為六方密堆(dui)積,原(yuan)(yuan)子空(kong)間(jian)利(li)用率為74%。β-Ti為立(li)方晶格(ge),原(yuan)(yuan)子堆(dui)積方式為體(ti)心(xin)立(li)方密堆(dui)積,原(yuan)(yuan)子空(kong)間(jian)利(li)用率為68%。另外,當鈦晶體(ti)中出現少(shao)量的(de)缺陷時會影響晶體(ti)的(de)性質,如(ru)機械強度、導電(dian)(dian)性等。
鈦(tai)具有(you)(you)金屬光澤,有(you)(you)延展(zhan)性(xing)。聲(sheng)音在其中的(de)傳(chuan)播速率為5090m/s。鈦(tai)的(de)主(zhu)要特點是密度(du)小、機械強度(du)大、容(rong)易加工。
新型鈦合金耐熱性能好,可在600℃或更高的溫度下長期使用(yong)。
鈦(tai)合(he)金的耐低(di)(di)溫(wen)性能好,鈦(tai)合(he)金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和(he)Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代(dai)表的低(di)(di)溫(wen)鈦(tai)合(he)金,其強度隨溫(wen)度的降低(di)(di)而提高(gao),但塑性變化卻不大。在-196-253℃低(di)(di)溫(wen)下保持(chi)較好的延性及韌性,避免了(le)金屬冷脆性,是低(di)(di)溫(wen)容器,貯箱等設備的理(li)想材料。
金屬鈦的抗阻(zu)尼性(xing)能強,受到機械(xie)振(zhen)動(dong)、電振(zhen)動(dong)后,與鋼、銅金屬相比,其自(zi)身振(zhen)動(dong)衰(shuai)減時間最(zui)長(chang)。利用鈦的這一性(xing)能可作(zuo)音叉、醫學上的超聲(sheng)粉碎(sui)機振(zhen)動(dong)元(yuan)件和(he)高級(ji)音響揚聲(sheng)器的振(zhen)動(dong)薄膜等。
鈦(tai)(tai)是鋼與合(he)金中重要(yao)的(de)合(he)金元(yuan)素(su),但比強度(du)(du)(du)位于金屬之(zhi)首(shou)。熔點1668℃,熔化潛(qian)熱(re)(re)(re)3.7-5.0千(qian)卡(ka)/克(ke)原子(zi)(zi),沸點3260±20℃,汽化潛(qian)熱(re)(re)(re)102.5-112.5千(qian)卡(ka)/克(ke)原子(zi)(zi),臨(lin)界(jie)(jie)溫度(du)(du)(du)4350℃,臨(lin)界(jie)(jie)壓力1130大氣壓。鈦(tai)(tai)的(de)導熱(re)(re)(re)性(xing)和導電性(xing)能較差,近似(si)或略低于不銹鋼,鈦(tai)(tai)具有超導性(xing),純鈦(tai)(tai)的(de)超導臨(lin)界(jie)(jie)溫度(du)(du)(du)為0.38-0.4K。在25℃時(shi),鈦(tai)(tai)的(de)熱(re)(re)(re)容(rong)為0.126卡(ka)/克(ke)原子(zi)(zi)·度(du)(du)(du),熱(re)(re)(re)焓1149卡(ka)/克(ke)原子(zi)(zi),熵為7.33卡(ka)/克(ke)原子(zi)(zi)·度(du)(du)(du)。
鈦(tai)具有可塑(su)性,高純鈦(tai)的(de)延伸率可達(da)50-60%,斷(duan)面收縮(suo)率可達(da)70-80%,但(dan)收縮(suo)強度(du)低(di)(即收縮(suo)時產(chan)生的(de)力度(du))。鈦(tai)中雜(za)質的(de)存在,對(dui)其機(ji)械性能(neng)影響極大(da),特別是(shi)間隙雜(za)質(氧(yang)、氮、碳)可大(da)大(da)提高鈦(tai)的(de)強度(du),顯(xian)著降低(di)其塑(su)性。鈦(tai)作為結構材料所具有的(de)良好機(ji)械性能(neng),就是(shi)通過嚴格控(kong)制其中適當的(de)雜(za)質含量(liang)和添加合金元(yuan)素而達(da)到的(de)。
純(chun)鈦是無(wu)磁(ci)性(xing)(xing)金(jin)屬(shu),在很大的(de)(de)磁(ci)場中也(ye)難(nan)以被磁(ci)化,無(wu)毒且與人體組織(zhi)及(ji)血液有好的(de)(de)相溶(rong)性(xing)(xing),所以被醫療界采用。鈦合(he)金(jin)是順磁(ci)性(xing)(xing)物(wu)質,導磁(ci)率為1.00004。
鈦(tai)的(de)(de)(de)抗拉強度(du)(du)(du)與其(qi)屈服強度(du)(du)(du)接近說明(ming)了其(qi)屈強比(抗拉強度(du)(du)(du)/屈服強度(du)(du)(du))高,表示了金屬(shu)鈦(tai)材料在(zai)成形(xing)時塑性變形(xing)差。由于鈦(tai)的(de)(de)(de)屈服極限與彈(dan)性模量的(de)(de)(de)比值大(da),使鈦(tai)成型(xing)時的(de)(de)(de)回(hui)彈(dan)能力大(da)。
金屬鈦(tai)的(de)(de)導熱系(xi)數雖(sui)然(ran)比碳鋼和銅低,但由(you)于鈦(tai)優異的(de)(de)耐腐蝕性能(neng),所以壁厚可(ke)以大大減(jian)(jian)薄,而且表(biao)面與蒸(zheng)汽(qi)的(de)(de)換熱方式(shi)為滴狀(zhuang)冷凝,減(jian)(jian)少(shao)了熱阻(zu),鈦(tai)表(biao)面不(bu)結垢也可(ke)減(jian)(jian)少(shao)熱阻(zu),使鈦(tai)的(de)(de)換熱性能(neng)顯著提高。
鈦的彈性模量在常溫時為106.4GPa,為鋼的57%。
下面是鈦的電離能數據(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)是一種化學(xue)性質非常(chang)活潑的(de)金屬,但熔(rong)點(dian)高達(da)1668℃。鈦(tai)在較(jiao)高的(de)溫度(du)下(xia),還可(ke)與許多元素和化合物發(fa)生反(fan)應。按(an)其與鈦(tai)發(fa)生不同(tong)反(fan)應可(ke)分為以下(xia)四類(lei):
第(di)一類:鹵素和氧族元素與鈦生成共價(jia)鍵(jian)與離子鍵(jian)化合物(wu);
第二類:過渡元素、氫、鈹(pi)、硼族(zu)、碳(tan)族(zu)和氮族(zu)元素與(yu)鈦(tai)生成金屬間(jian)化物和有(you)限(xian)固溶體(ti);
第三類:鋯、鉿、釩族(zu)、鉻族(zu)、鈧元素與鈦生成無限固溶體(ti);
第四類:惰性氣體、堿金(jin)屬(shu)、堿土(tu)金(jin)屬(shu)、稀(xi)土(tu)元素(除鈧(kang)外),錒、釷等不與(yu)鈦發生(sheng)(sheng)反應(ying)(ying)或(huo)基本(ben)上不發生(sheng)(sheng)反應(ying)(ying)。與(yu)化合物HF和氟化物氟化氫氣體在加(jia)熱時與(yu)鈦發生(sheng)(sheng)反應(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成TiF4,反應(ying)(ying)式為
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡
鈦(tai)(tai)有良(liang)好的(de)抗腐蝕性能(neng),不(bu)受大氣(qi)和海水(shui)(shui)的(de)影(ying)響。在(zai)常溫下(xia),不(bu)會被7%以下(xia)鹽酸(suan)、5%以下(xia)硫酸(suan)、硝酸(suan)、王水(shui)(shui)或稀(xi)堿溶液所(suo)腐蝕;只(zhi)有氫(qing)(qing)氟酸(suan)、濃鹽酸(suan)、濃硫酸(suan)等才(cai)可對(dui)它作用。不(bu)含水(shui)(shui)的(de)氟化(hua)氫(qing)(qing)液體只(zhi)可在(zai)鈦(tai)(tai)表面上生(sheng)成(cheng)一(yi)層致密的(de)四氟化(hua)鈦(tai)(tai)膜,可防止HF浸入(ru)鈦(tai)(tai)的(de)內(nei)部。氫(qing)(qing)氟酸(suan)是(shi)鈦(tai)(tai)的(de)最(zui)強溶劑。即使是(shi)濃度為(wei)1%的(de)氫(qing)(qing)氟酸(suan),也能(neng)與(yu)鈦(tai)(tai)發生(sheng)激烈反應(ying):
2Ti+6HF=2TiF3+3H2
無水的氟(fu)化(hua)物及其水溶液(ye)在低溫下(xia)不與鈦發(fa)生(sheng)反應,僅在高溫下(xia)熔融的氟(fu)化(hua)物與鈦發(fa)生(sheng)顯著反應。HCl和(he)氯化(hua)物氯化(hua)氫氣(qi)體(ti)能腐蝕金屬鈦,干(gan)燥的氯化(hua)氫在>300℃時與鈦反應生(sheng)成TiCl4:
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡
濃度<5%的鹽(yan)酸在室溫(wen)下(xia)(xia)不與(yu)鈦反(fan)應,20%的鹽(yan)酸在常溫(wen)下(xia)(xia)與(yu)鈦發(fa)生反(fan)應生成紫色的TiCl3:
2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2
當(dang)溫度長高(gao)時,即使稀(xi)鹽(yan)酸(suan)(suan)也會(hui)腐蝕鈦(tai)(tai)。各種(zhong)無水的(de)氯化物,如(ru)鎂、錳(meng)、鐵(tie)、鎳(nie)、銅、鋅(xin)、汞、錫(xi)、鈣、鈉、鋇(bei)和NH4+離子及其水溶(rong)液(ye),都不與鈦(tai)(tai)發生反應,鈦(tai)(tai)在這(zhe)些氯化物中具有很好的(de)穩定性(xing)。硫酸(suan)(suan)和硫化氫鈦(tai)(tai)與5%的(de)硫酸(suan)(suan)有明顯(xian)的(de)反應,在常溫下,約(yue)40%的(de)硫酸(suan)(suan)對鈦(tai)(tai)的(de)腐蝕速(su)度最(zui)快,當(dang)濃(nong)度大于40%,達(da)到(dao)(dao)60%時腐蝕速(su)度反而變(bian)慢,80%又達(da)到(dao)(dao)最(zui)快。加熱的(de)稀(xi)酸(suan)(suan)或50%的(de)濃(nong)硫酸(suan)(suan)可與鈦(tai)(tai)反應生成硫酸(suan)(suan)鈦(tai)(tai):
Ti+H2SO4=TiSO4+H2
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2
加熱的濃硫(liu)酸可被(bei)鈦還(huan)原(yuan),生成SO2:
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡
常溫(wen)下鈦與(yu)硫化(hua)(hua)氫反應(ying),在(zai)其表面生(sheng)成(cheng)一(yi)(yi)層保護膜(mo),可阻止硫化(hua)(hua)氫與(yu)鈦的進一(yi)(yi)步反應(ying)。但在(zai)高(gao)溫(wen)下,硫化(hua)(hua)氫與(yu)鈦反應(ying)析出氫:
Ti+H2S=TiS+H2+70千(qian)卡(ka)
粉末鈦(tai)在600℃開始與(yu)(yu)硫化氫反應(ying)生成(cheng)鈦(tai)的(de)(de)硫化物,在900℃時(shi)(shi)反應(ying)產物主(zhu)要(yao)為TiS,1200℃時(shi)(shi)為Ti2S3。硝(xiao)(xiao)酸和王水(shui)致密的(de)(de)表(biao)面光滑(hua)的(de)(de)鈦(tai)對硝(xiao)(xiao)酸具有(you)很好的(de)(de)穩定(ding)性,這是(shi)由于硝(xiao)(xiao)酸能快(kuai)速在鈦(tai)表(biao)面生成(cheng)一層(ceng)牢固的(de)(de)氧(yang)化膜,但是(shi)表(biao)面粗(cu)糙,特(te)別是(shi)海(hai)綿鈦(tai)或粉末鈦(tai),可與(yu)(yu)次、熱稀硝(xiao)(xiao)酸發生反應(ying):
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO
高于(yu)70℃的濃(nong)硝酸也(ye)可與鈦發生反應:
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O
常溫下,鈦不與王(wang)水反應。溫度高時,鈦可與王(wang)水反應生成TiCl2。
綜(zong)上所述,鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)與(yu)(yu)溫(wen)(wen)度(du)及其存在(zai)(zai)形態、純度(du)有(you)著極(ji)其密(mi)(mi)切的(de)(de)(de)(de)(de)關系。致(zhi)密(mi)(mi)的(de)(de)(de)(de)(de)金屬鈦(tai)(tai)在(zai)(zai)自然界中(zhong)是(shi)相當穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de),但是(shi),粉末(mo)鈦(tai)(tai)在(zai)(zai)空(kong)氣中(zhong)可(ke)引(yin)起自燃。鈦(tai)(tai)中(zhong)雜質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai),顯著的(de)(de)(de)(de)(de)影響鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)物理、化學性(xing)(xing)能(neng)(neng)、機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)和(he)耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)。特別是(shi)一(yi)(yi)些間隙雜質(zhi)(zhi),它們可(ke)以(yi)使(shi)鈦(tai)(tai)晶格發(fa)生畸變(bian),而影響鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)各種(zhong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。常溫(wen)(wen)下鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)化學活(huo)性(xing)(xing)很小,能(neng)(neng)與(yu)(yu)氫氟酸(suan)(suan)(suan)等少數幾種(zhong)物質(zhi)(zhi)發(fa)生反應,但溫(wen)(wen)度(du)增加時鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)迅速增加,特別是(shi)在(zai)(zai)高溫(wen)(wen)下鈦(tai)(tai)可(ke)與(yu)(yu)許多(duo)物質(zhi)(zhi)發(fa)生劇(ju)烈反應。鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)冶煉過(guo)程一(yi)(yi)般都在(zai)(zai)800℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)下進行,因(yin)此必(bi)須在(zai)(zai)真空(kong)中(zhong)或在(zai)(zai)惰性(xing)(xing)氣氛保護下操作。金屬鈦(tai)(tai)在(zai)(zai)高溫(wen)(wen)環境中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)還原能(neng)(neng)力(li)強,能(neng)(neng)與(yu)(yu)氧(yang)(yang)(yang)、碳(tan)、氮以(yi)及其他(ta)許多(duo)元素化合(he),還能(neng)(neng)從部分金屬氧(yang)(yang)(yang)化物(比如氧(yang)(yang)(yang)化鋁)中(zhong)奪(duo)取氧(yang)(yang)(yang)。常溫(wen)(wen)下鈦(tai)(tai)與(yu)(yu)氧(yang)(yang)(yang)氣化合(he)生成(cheng)一(yi)(yi)層(ceng)極(ji)薄致(zhi)密(mi)(mi)的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化膜,這層(ceng)氧(yang)(yang)(yang)化膜常溫(wen)(wen)下不與(yu)(yu)硝酸(suan)(suan)(suan),稀硫酸(suan)(suan)(suan),稀鹽酸(suan)(suan)(suan)反應,以(yi)及酸(suan)(suan)(suan)中(zhong)之王——王水。它與(yu)(yu)氫氟酸(suan)(suan)(suan)、濃鹽酸(suan)(suan)(suan)、濃硫酸(suan)(suan)(suan)反應。
在電(dian)(dian)化學中,鈦(tai)是單向閥型金屬(shu),電(dian)(dian)位很負,通(tong)常無法用(yong)鈦(tai)作為陽極進行分(fen)解。
人們利用鈦在高溫下化(hua)合(he)能力強(qiang)的(de)特(te)點,在煉鋼(gang)的(de)時(shi)候,氮很容(rong)易(yi)溶解在鋼(gang)水里,當鋼(gang)錠(ding)冷卻的(de)時(shi)候,鋼(gang)錠(ding)中(zhong)就形成氣(qi)泡,影響(xiang)鋼(gang)的(de)質量。所(suo)以煉鋼(gang)工人往鋼(gang)水里加(jia)進金屬鈦,使它與氮化(hua)合(he),變成爐(lu)渣——氮化(hua)鈦,浮在鋼(gang)水表面(mian),這樣鋼(gang)錠(ding)就比較純凈(jing)了(le)。
當超音(yin)速飛(fei)機飛(fei)行(xing)時,它的(de)機翼(yi)的(de)溫(wen)度(du)可(ke)以達到500℃。如用比(bi)較(jiao)耐(nai)熱的(de)鋁合(he)金制造機翼(yi),一到二三百(bai)度(du)也會吃不消,必(bi)須有一種(zhong)又輕、又韌、又耐(nai)高溫(wen)的(de)材料(liao)來代替鋁合(he)金而鈦(tai)恰好能夠滿足(zu)這(zhe)些要(yao)求。鈦(tai)還(huan)能經(jing)得住零下一百(bai)多度(du)的(de)考(kao)驗,在這(zhe)種(zhong)低溫(wen)下,鈦(tai)仍舊有很好的(de)韌性而不發脆。
鈦吸(xi)氣(qi)主要指高(gao)溫(wen)下與碳、氫、氮、氧發生反應(ying)。利用(yong)鈦和鋯對空氣(qi)的(de)強大吸(xi)收力(li),可以(yi)除(chu)去(qu)空氣(qi),造(zao)成真(zhen)空。比(bi)方,利用(yong)鈦制(zhi)成的(de)真(zhen)空泵,可以(yi)把(ba)空氣(qi)抽到只剩下十萬億分(fen)之(zhi)一。
鈦(tai)的(de)最大缺點是(shi)難以提煉(lian)(lian)。主要是(shi)因(yin)為(wei)鈦(tai)在(zai)高溫下(xia)化(hua)合能力強(qiang),可以與氧(yang)(yang)、碳(tan)、氮以及其他許多元素(su)化(hua)合。因(yin)此,不論(lun)在(zai)冶煉(lian)(lian)或(huo)者鑄造的(de)時候,人們(men)都小(xiao)心(xin)地防止這些元素(su)“侵(qin)襲”鈦(tai)。在(zai)冶煉(lian)(lian)鈦(tai)的(de)時候,空氣與水當(dang)然是(shi)嚴(yan)格禁(jin)止接近的(de),甚至連冶金上常用(yong)的(de)氧(yang)(yang)化(hua)鋁坩堝也禁(jin)止使用(yong),因(yin)為(wei)鈦(tai)會從氧(yang)(yang)化(hua)鋁里奪取氧(yang)(yang)。人們(men)利用(yong)鎂(mei)與四氯(lv)化(hua)鈦(tai)在(zai)惰性氣體——氦氣或(huo)氬氣中相作用(yong),來提煉(lian)(lian)鈦(tai)。
鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)為(wei)二氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai),是(shi)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最高(gao)價氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)。天然TiO2是(shi)金(jin)紅(hong)石,純凈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)TiO2是(shi)雪白(bai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粉末,是(shi)最好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)白(bai)色顏料(liao),俗稱鈦(tai)(tai)白(bai),冷(leng)時(shi)(shi)為(wei)白(bai)色,熱時(shi)(shi)呈淺黃色。以(yi)前,人們開采鈦(tai)(tai)礦,主(zhu)要目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)便是(shi)為(wei)了獲得二氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)。鈦(tai)(tai)白(bai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粘附力強,不易起化(hua)(hua)學變化(hua)(hua),永遠(yuan)是(shi)雪白(bai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),是(shi)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)白(bai)色涂料(liao),它折射(she)率(lv)高(gao),著色力強,遮(zhe)蓋力大,化(hua)(hua)學性能(neng)穩定。其他白(bai)色涂料(liao),如鋅白(bai)ZnO和鉛白(bai)2PbCO3·Pb(OH)2等(deng),不具有(you)鈦(tai)(tai)白(bai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)這些優(you)良(liang)性能(neng)。特(te)別可貴的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)鈦(tai)(tai)白(bai)無(wu)毒(du)。它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔點很(hen)高(gao),被用(yong)來制造(zao)耐(nai)火玻(bo)璃,釉(you)料(liao),琺瑯、陶土、耐(nai)高(gao)溫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗器皿等(deng)。
二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)是世界上(shang)最白(bai)(bai)(bai)的(de)(de)東(dong)西,1克(ke)二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)可(ke)以(yi)(yi)把450多平方厘米的(de)(de)面積涂得雪白(bai)(bai)(bai)。它比常用(yong)的(de)(de)白(bai)(bai)(bai)顏(yan)(yan)料——鋅鋇白(bai)(bai)(bai)還要白(bai)(bai)(bai)5倍(bei),因此是調制(zhi)白(bai)(bai)(bai)油漆的(de)(de)最好顏(yan)(yan)料。世界上(shang)用(yong)作顏(yan)(yan)料的(de)(de)二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai),一年多到幾十萬噸。二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)可(ke)以(yi)(yi)加(jia)在紙(zhi)(zhi)里,使(shi)紙(zhi)(zhi)變(bian)(bian)白(bai)(bai)(bai)并且不透明,效果比其(qi)他物質大10倍(bei),因此,鈔票紙(zhi)(zhi)和(he)美術品用(yong)紙(zhi)(zhi)就要加(jia)二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)。此外(wai),為(wei)(wei)了使(shi)塑料的(de)(de)顏(yan)(yan)色變(bian)(bian)淺,使(shi)人(ren)造絲(si)光澤柔和(he),有時也要添(tian)加(jia)二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)。在橡膠工業上(shang),二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)還被用(yong)作為(wei)(wei)白(bai)(bai)(bai)色橡膠的(de)(de)填料。
鈦(tai)的氫化(hua)(hua)物是氫化(hua)(hua)鈦(tai)。氫化(hua)(hua)鈦(tai)很(hen)脆,因(yin)而可用于(yu)制造粉(fen)末鈦(tai),它還用于(yu)焊接,二氫化(hua)(hua)鈦(tai)受熱分解,析(xi)出新生態氫和金屬鈦(tai),后(hou)者可促進焊接,并使焊縫強度增加。可用作聚合反應之催(cui)化(hua)(hua)劑。
四(si)氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)非常有(you)趣,它在通常狀況下為(wei)無色(se)液體(ti)(熔(rong)點-25℃,沸點136.4℃),有(you)刺(ci)鼻氣(qi)味,在濕空氣(qi)中便會大冒白(bai)煙(yan)(yan)——它水解(jie)了,變成(cheng)白(bai)色(se)的(de)(de)二氧化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)水凝膠。在水中則(ze)強烈水解(jie)為(wei)偏(pian)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)酸H2TiO3。在軍事上(shang),人(ren)(ren)們(men)便利用(yong)四(si)氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)這股怪(guai)脾氣(qi),作為(wei)人(ren)(ren)造煙(yan)(yan)霧劑。特(te)別是在海洋(yang)上(shang),水氣(qi)多,一放四(si)氯化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai),濃煙(yan)(yan)就象一道白(bai)色(se)的(de)(de)長城,擋住了敵(di)人(ren)(ren)的(de)(de)視線。在農(nong)業上(shang),人(ren)(ren)們(men)利用(yong)四(si)氟化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)來防霜。
TiCl3是(shi)紫色晶體,其水溶液可用做還原劑。Ti3+比Sn2+有更強的還原性。
鈦(tai)酸鋇(bei)晶體有這樣的(de)特性(xing):當它(ta)受(shou)壓力(li)而改變形狀的(de)時候,會產(chan)(chan)生電(dian)(dian)流(liu),一通(tong)(tong)(tong)電(dian)(dian)又會改變形狀。于是(shi),人們把(ba)鈦(tai)酸鋇(bei)放(fang)在超(chao)聲(sheng)波(bo)中(zhong),它(ta)受(shou)壓便產(chan)(chan)生電(dian)(dian)流(liu),由它(ta)所(suo)產(chan)(chan)生的(de)電(dian)(dian)流(liu)的(de)大小(xiao)可(ke)以(yi)測知超(chao)聲(sheng)波(bo)的(de)強弱。相反,用(yong)高頻(pin)電(dian)(dian)流(liu)通(tong)(tong)(tong)過它(ta),則(ze)可(ke)以(yi)產(chan)(chan)生超(chao)聲(sheng)波(bo)。幾(ji)乎所(suo)有的(de)超(chao)聲(sheng)波(bo)儀器(qi)中(zhong),都要(yao)用(yong)到(dao)鈦(tai)酸鋇(bei)。除此之外,鈦(tai)酸鋇(bei)還有許多用(yong)途。例(li)如:鐵路工人把(ba)它(ta)放(fang)在鐵軌下(xia)面,來測量火(huo)車通(tong)(tong)(tong)過時候的(de)壓力(li);醫生用(yong)它(ta)制成脈搏記錄(lu)器(qi)。用(yong)鈦(tai)酸鋇(bei)做(zuo)的(de)水(shui)底探(tan)測器(qi),是(shi)銳利的(de)水(shui)下(xia)眼睛,它(ta)不只能夠看到(dao)魚(yu)群,而且還可(ke)以(yi)看到(dao)水(shui)底下(xia)的(de)暗礁、冰山(shan)和(he)敵人的(de)潛水(shui)艇等。
制(zhi)取(qu)金屬鈦(tai)(tai)(tai)的(de)原(yuan)料主要為金紅石(shi),其中(zhong)含TiO2大于(yu)96%。缺少金紅石(shi)礦(kuang)的(de)國家,例(li)如蘇聯,則采(cai)用(yong)鈦(tai)(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)制(zhi)成(cheng)(cheng)的(de)"高(gao)鈦(tai)(tai)(tai)渣(zha)",其中(zhong)含TiO290%左右。因(yin)天然金紅石(shi)漲價和儲量日減,各國都(dou)趨(qu)向于(yu)用(yong)鈦(tai)(tai)(tai)鐵(tie)礦(kuang)制(zhi)成(cheng)(cheng)富鈦(tai)(tai)(tai)料,即高(gao)鈦(tai)(tai)(tai)渣(zha)和人造金紅石(shi)。鈦(tai)(tai)(tai)在1791年被發現,而第一次制(zhi)得純(chun)凈(jing)的(de)鈦(tai)(tai)(tai)卻是在1910年,中(zhong)間(jian)經(jing)歷(li)了一百余年。原(yuan)因(yin)在于(yu):鈦(tai)(tai)(tai)在高(gao)溫下性質十(shi)分活潑,很(hen)易和氧、氮(dan)、碳等元素化合,要提煉出純(chun)鈦(tai)(tai)(tai)需(xu)要十(shi)分苛刻的(de)條(tiao)件。
冶煉鈦時,要(yao)經過復雜(za)的(de)(de)步(bu)驟。把鈦鐵礦變成(cheng)四(si)氯(lv)化(hua)鈦,再放到密(mi)封(feng)的(de)(de)不銹鋼罐中(zhong),充(chong)以氬氣(qi),使它們與金(jin)屬鎂反(fan)應,就得到“海(hai)綿鈦”。這種多孔(kong)的(de)(de)“海(hai)綿鈦”是(shi)(shi)(shi)不能(neng)直(zhi)接使用的(de)(de),還必須(xu)把它們在電(dian)爐中(zhong)融化(hua)成(cheng)液體,才能(neng)鑄成(cheng)鈦錠。但(dan)制造這種電(dian)爐又談(tan)何容易!除了電(dian)爐的(de)(de)空氣(qi)必須(xu)抽干凈外,更傷腦筋的(de)(de)是(shi)(shi)(shi),簡直(zhi)找(zhao)不到盛(sheng)裝液態鈦的(de)(de)坩堝(guo),因為一般耐火材料都含有氧(yang)化(hua)物,而其中(zhong)的(de)(de)氧(yang)就會被(bei)液態鈦奪走。后來,人們終于發明了一種“水冷(leng)(leng)銅(tong)坩堝(guo)”的(de)(de)電(dian)爐。這種電(dian)爐只有中(zhong)央一部(bu)分(fen)區域很(hen)熱,其余(yu)部(bu)分(fen)都是(shi)(shi)(shi)冷(leng)(leng)的(de)(de),鈦在電(dian)爐中(zhong)熔(rong)化(hua)后,流(liu)到用水冷(leng)(leng)卻的(de)(de)銅(tong)坩堝(guo)壁上,馬上凝成(cheng)鈦錠。用這種方(fang)法已經能(neng)夠生產幾噸重(zhong)的(de)(de)鈦塊,但(dan)它的(de)(de)成(cheng)本就可(ke)想而知了。
工(gong)業上常用硫酸分解鈦(tai)鐵(tie)礦的(de)方(fang)法制(zhi)取(qu)二(er)(er)氧(yang)(yang)化鈦(tai),再由二(er)(er)氧(yang)(yang)化鈦(tai)制(zhi)取(qu)金屬鈦(tai)。濃硫酸處(chu)理磨碎的(de)鈦(tai)鐵(tie)礦(精礦),發生下面(mian)的(de)化學反應:
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(yi)下,使得(de)FeSO4·7H2O(綠礬)作為副產(chan)品結晶析出。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解析(xi)出白色(se)的偏鈦酸沉淀(dian),反應是:
Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4
鍛燒偏(pian)鈦酸即(ji)制得二氧化鈦:
H2TiO3= TiO2+H2O
工業上制金(jin)(jin)屬鈦(tai)采用(yong)金(jin)(jin)屬熱還原(yuan)法(fa)還原(yuan)四氯(lv)化鈦(tai)。將TiO2(或天(tian)然的(de)金(jin)(jin)紅石(shi))和(he)炭(tan)粉混(hun)合加熱至1000~1100K,進行氯(lv)化處理,并使生成的(de)TiCl4,蒸氣(qi)冷凝(ning)。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
在(zai)1070K用(yong)熔融(rong)的(de)鎂在(zai)氬(ya)氣中還(huan)原TiCl4可得多孔的(de)海綿鈦:
TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti
這(zhe)種海綿鈦經(jing)過粉碎、放入真(zhen)空電(dian)弧爐(lu)里熔煉,最后(hou)制成各種鈦材。
也可以通過反應:Ti+2CI2=TiCI4
得到的(de)TiCI4經過高(gao)溫(1250℃左右)情況下(xia)分解:
TiCI4=Ti+2CI2
由此得到純鈦棒。
金屬鎂(mei)還(huan)原四(si)氯化(hua)鈦。按摩(mo)爾比將四(si)氯化(hua)鈦在惰性氣體(ti)中用金屬鎂(mei)還(huan)原,反應溫度控制在900℃左右(you),可制得海綿狀(zhuang)鈦。副產品(pin)氯化(hua)鎂(mei)可通過在1.33×10-2~1.33×10-4Pa真空、加熱(re)1000℃的條件下從鈦中分離出來。
鈦(tai)耐腐蝕,所以(yi)在化(hua)學工(gong)業上常(chang)常(chang)要(yao)用(yong)到它。過去,化(hua)學反(fan)應器中裝熱(re)硝酸的部(bu)(bu)件(jian)(jian)都用(yong)不(bu)(bu)銹鋼。不(bu)(bu)銹鋼也怕(pa)那(nei)強烈的腐蝕劑——熱(re)硝酸,每隔(ge)半年,這種部(bu)(bu)件(jian)(jian)就要(yao)統統換(huan)掉。用(yong)鈦(tai)來制(zhi)造這些部(bu)(bu)件(jian)(jian),雖然(ran)成本比(bi)不(bu)(bu)銹鋼部(bu)(bu)件(jian)(jian)貴一些,但(dan)是它可以(yi)連續(xu)不(bu)(bu)斷地使(shi)用(yong)五年,計算起來反(fan)而合算得多。
鈦(tai)(tai)(tai)和(he)(he)(he)(he)鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin)大(da)(da)(da)量用(yong)于航空工業(ye),有(you)"空間金(jin)(jin)屬(shu)"之稱;另外,在造船工業(ye)、化學工業(ye)、制(zhi)造機械部件、電訊(xun)器(qi)(qi)(qi)材(cai)、硬質(zhi)合金(jin)(jin)等(deng)方面(mian)有(you)著(zhu)日益廣(guang)泛的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)。純(chun)鈦(tai)(tai)(tai)是銀白色(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu),它(ta)具有(you)許多優(you)良(liang)性能。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)度(du)比(bi)(bi)(bi)鋼(gang)(gang)小43%,比(bi)(bi)(bi)久負盛(sheng)名的(de)(de)(de)(de)(de)(de)輕金(jin)(jin)屬(shu)鎂(mei)(mei)稍大(da)(da)(da)一些。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)大(da)(da)(da),純(chun)鈦(tai)(tai)(tai)抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)最(zui)高(gao)(gao)可達(da)180kg/mm2,與鋼(gang)(gang)相差(cha)不多,比(bi)(bi)(bi)鋁大(da)(da)(da)兩(liang)倍,比(bi)(bi)(bi)鎂(mei)(mei)大(da)(da)(da)五倍。鈦(tai)(tai)(tai)耐高(gao)(gao)溫,熔點1942K,比(bi)(bi)(bi)黃金(jin)(jin)高(gao)(gao)近(jin)1000K,比(bi)(bi)(bi)鋼(gang)(gang)高(gao)(gao)近(jin)500K。有(you)些鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)高(gao)(gao)于鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin),但鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)(bi)強(qiang)(qiang)度(du)(抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)和(he)(he)(he)(he)密(mi)度(du)之比(bi)(bi)(bi))卻超過優(you)質(zhi)鋼(gang)(gang)。鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin)有(you)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐熱(re)強(qiang)(qiang)度(du)、低溫韌性和(he)(he)(he)(he)斷裂(lie)韌性,故(gu)多用(yong)作飛機發動機零件和(he)(he)(he)(he)火箭、導彈結構件。鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin)還(huan)可作燃料和(he)(he)(he)(he)氧化劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)儲箱以及高(gao)(gao)壓容器(qi)(qi)(qi)。已(yi)有(you)用(yong)鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)(jin)制(zhi)造自動步槍,迫擊炮座板及無后座力炮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發射管。在石(shi)油工業(ye)上主要作各種(zhong)容器(qi)(qi)(qi)、反應(ying)器(qi)(qi)(qi)、熱(re)交換(huan)器(qi)(qi)(qi)、蒸(zheng)餾塔、管道、泵和(he)(he)(he)(he)閥等(deng)。鈦(tai)(tai)(tai)可用(yong)作電極和(he)(he)(he)(he)發電站的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷凝器(qi)(qi)(qi)以及環境污染控制(zhi)裝置。鈦(tai)(tai)(tai)鎳形狀記(ji)憶合金(jin)(jin)在儀器(qi)(qi)(qi)儀表(biao)上已(yi)廣(guang)泛應(ying)用(yong)。在醫療中,鈦(tai)(tai)(tai)可作人造骨頭(tou)和(he)(he)(he)(he)各種(zhong)器(qi)(qi)(qi)具。鈦(tai)(tai)(tai)還(huan)是煉鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脫氧劑和(he)(he)(he)(he)不銹鋼(gang)(gang)以及合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)元。鈦(tai)(tai)(tai)白粉是顏(yan)料和(he)(he)(he)(he)油漆的(de)(de)(de)(de)(de)(de)良(liang)好原料。碳化鈦(tai)(tai)(tai),氫(qing)化鈦(tai)(tai)(tai)是新型硬質(zhi)合金(jin)(jin)材(cai)料。氮化鈦(tai)(tai)(tai)顏(yan)色(se)近(jin)于黃金(jin)(jin),在裝飾方面(mian)應(ying)用(yong)廣(guang)泛。
鈦(tai)屬于(yu)化學性(xing)質比(bi)較活潑的(de)(de)(de)金屬。加熱時能與O2、N2、H2、S和鹵素等(deng)非金屬作用(yong)。但在常溫下,鈦(tai)表(biao)面易生(sheng)成一層極薄的(de)(de)(de)致密(mi)的(de)(de)(de)氧化物保護膜,可以抵抗(kang)強(qiang)(qiang)酸(suan)甚至王(wang)水(shui)的(de)(de)(de)作用(yong),表(biao)現出強(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)抗(kang)腐蝕性(xing)。因此,一般金屬在酸(suan)、堿、鹽(yan)的(de)(de)(de)溶液(ye)中變得千(qian)瘡(chuang)百(bai)孔(kong)而鈦(tai)卻安(an)然(ran)無恙(yang)。
液(ye)態鈦(tai)幾乎能溶(rong)解所(suo)有(you)的(de)金(jin)(jin)屬,因此可(ke)以和多種金(jin)(jin)屬形成(cheng)合(he)金(jin)(jin)。鈦(tai)加入鋼(gang)中(zhong)制得的(de)鈦(tai)鋼(gang)堅韌而富有(you)彈性。鈦(tai)能與(yu)鐵、鋁、釩或鉬等(deng)其他元素熔成(cheng)合(he)金(jin)(jin),造(zao)出高強(qiang)度的(de)輕合(he)金(jin)(jin),在各方面有(you)著(zhu)廣泛(fan)的(de)應用(yong)(yong)(yong)(yong),包括航天(噴(pen)(pen)氣(qi)發動機(ji)(ji)(ji)、導彈及(ji)航天器)、軍(jun)事(shi)、工業程序(xu)(化工與(yu)石油(you)制品、海水淡化及(ji)造(zao)紙)、汽車、農產食品、醫(yi)學(義(yi)肢(zhi)、骨(gu)科移植及(ji)牙(ya)科器械與(yu)填(tian)充(chong)物)、廚房(fang)用(yong)(yong)(yong)(yong)具、運動用(yong)(yong)(yong)(yong)品、珠寶(bao)及(ji)手(shou)機(ji)(ji)(ji)等(deng)等(deng)。鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)強(qiang)度高,大量用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)制造(zao)軍(jun)用(yong)(yong)(yong)(yong)超音速飛機(ji)(ji)(ji)的(de)結(jie)構材料、噴(pen)(pen)氣(qi)發動機(ji)(ji)(ji)的(de)壓縮(suo)部(bu)件、飛機(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)架的(de)構件、機(ji)(ji)(ji)殼、隔(ge)火墻、鉚釘;空運裝(zhuang)備(bei)的(de)結(jie)構部(bu)件;軍(jun)事(shi)設施和軍(jun)用(yong)(yong)(yong)(yong)艦艇的(de)裝(zhuang)甲(jia)板以及(ji)螺旋槳(jiang)的(de)葉片等(deng)。在民用(yong)(yong)(yong)(yong)工業中(zhong),鈦(tai)及(ji)其合(he)金(jin)(jin)可(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)制造(zao)各種泵、閥門、過濾、蒸發設備(bei)的(de)金(jin)(jin)屬絲網和各種機(ji)(ji)(ji)器零件。粉末狀鈦(tai)可(ke)在電子管制造(zao)工藝中(zhong)用(yong)(yong)(yong)(yong)作除氧劑。主要用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)制造(zao)航天飛機(ji)(ji)(ji)、火箭導彈、潛艇、化工設備(bei)、醫(yi)療(liao)器械、人工關(guan)節等(deng),還用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)制取(qu)鈦(tai)白粉。可(ke)用(yong)(yong)(yong)(yong)來(lai)制作反(fan)應釜,冷凝器,發酵(jiao)罐和冷卻器。
鈦合金制成(cheng)(cheng)飛(fei)機(ji)比(bi)其(qi)它金屬制成(cheng)(cheng)同(tong)(tong)樣重的飛(fei)機(ji)多載(zai)旅客100多人。制成(cheng)(cheng)的潛艇(ting),既能抗海水腐蝕,又能抗深(shen)層壓力(li),其(qi)下潛深(shen)度比(bi)不銹鋼潛艇(ting)增加80%。同(tong)(tong)時,鈦無磁性,不會被(bei)水雷發現(xian),具(ju)有很好的反監護作用。
因為鈦(tai)具有“親生物(wu)”性,在人(ren)體內,能抵抗分泌物(wu)的(de)(de)腐蝕且無毒,對任何殺菌方法都適應。因此被廣泛用于制(zhi)(zhi)醫療器械,制(zhi)(zhi)人(ren)造(zao)髖關(guan)節(jie)、膝關(guan)節(jie)、肩(jian)關(guan)節(jie)、脅關(guan)節(jie)、頭蓋骨(gu),主(zhu)動心瓣(ban)、骨(gu)骼固定夾。當新的(de)(de)肌肉(rou)纖維環包在這些“鈦(tai)骨(gu)”上時(shi),這些鈦(tai)骨(gu)就(jiu)開始維系著人(ren)體的(de)(de)正常活動。
鈦(tai)在(zai)人(ren)體中分布廣泛(fan),正常(chang)人(ren)體中的含量為(wei)每70kg體重不超(chao)過15mg,其作(zuo)用尚不清楚(chu)。但(dan)鈦(tai)能(neng)刺(ci)激(ji)吞噬細胞(bao),使免疫力增強這一作(zuo)用已被證實(shi)。
重要的鈦(tai)(tai)化(hua)合(he)物有:二氧化(hua)鈦(tai)(tai)(TiO2)、四(si)氯化(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl4)、偏鈦(tai)(tai)酸鋇(BaTiO3)。
純凈的二氧化鈦(tai)是(shi)白色粉末,是(shi)優良的白色顏料,商品名稱“鈦(tai)白”。它(ta)兼有鉛(qian)白(PbCO3)的遮(zhe)蓋(gai)性能(neng)和鋅白(ZnO)的持久性能(neng)。因此(ci),人們常(chang)把(ba)鈦(tai)白加在(zai)油漆(qi)中,制(zhi)成(cheng)高(gao)級(ji)白色油漆(qi)。
在造紙(zhi)工業(ye)中(zhong)作為填充(chong)劑(ji)加在紙(zhi)槳(jiang)中(zhong)。
紡織工(gong)(gong)業(ye)中(zhong)作(zuo)為(wei)人造纖維的消光劑;在(zai)玻璃、陶瓷、搪瓷工(gong)(gong)業(ye)上作(zuo)為(wei)添(tian)加劑,改善其(qi)性能;在(zai)許多化(hua)學(xue)反應中(zhong)用作(zuo)催化(hua)劑。在(zai)化(hua)學(xue)工(gong)(gong)業(ye)日(ri)益發展的今天(tian),二(er)氧化(hua)鈦(tai)及鈦(tai)系化(hua)合物作(zuo)為(wei)精細(xi)化(hua)工(gong)(gong)產品(pin),有著(zhu)很高的附加價值,前景(jing)十分誘人。
四氯(lv)化鈦是一(yi)種無(wu)色液體;熔點250K、沸點409K,有刺激(ji)性氣(qi)味。它在水(shui)中或潮濕的空氣(qi)中都極易水(shui)解(jie),冒出(chu)大(da)量的白煙。
TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl
因(yin)此TiCl4在軍事上作(zuo)為人造(zao)煙(yan)霧劑,猶其是用在海洋戰爭中。在農業上,人們(men)用TiCl4形成的(de)濃霧地面,減少夜(ye)間地面熱(re)量的(de)散失(shi),保護蔬菜(cai)和農作(zuo)物(wu)不受(shou)嚴寒、霜凍的(de)危害。
將TiO2和BaCO3一起熔融制得偏鈦酸鋇:
TiO2+BaCO3=BaTiO3十CO2
人(ren)工制(zhi)得的(de)(de)BaTiO3具有(you)高的(de)(de)介(jie)電(dian)常數,由(you)它(ta)制(zhi)成的(de)(de)電(dian)容器(qi)有(you)較大(da)的(de)(de)容量(liang),更重要(yao)的(de)(de)是BaTiO3具有(you)顯著(zhu)的(de)(de)“壓電(dian)性能”,其晶(jing)體(ti)受(shou)壓會產(chan)生電(dian)流(liu)(liu),一通電(dian),又會改(gai)變形狀。人(ren)們把(ba)它(ta)置(zhi)于超聲波中,它(ta)受(shou)壓便產(chan)生電(dian)流(liu)(liu),通過測量(liang)電(dian)流(liu)(liu)強弱(ruo)可測出超聲波強弱(ruo)。幾乎所有(you)的(de)(de)超聲波儀(yi)器(qi)中都要(yao)用到它(ta)。隨(sui)著(zhu)鈦酸鹽的(de)(de)開發(fa)利用,它(ta)愈(yu)來愈(yu)廣泛(fan)地用來制(zhi)造非線(xian)性元件、介(jie)質(zhi)放大(da)器(qi)、電(dian)子計算機記憶(yi)元件、微型電(dian)容器(qi)、電(dian)鍍材(cai)料(liao)、航空材(cai)料(liao)、強磁、半導體(ti)材(cai)料(liao)、光學(xue)儀(yi)器(qi)、試(shi)劑等(deng)。
鈦(tai)、鈦(tai)合(he)金及鈦(tai)化合(he)物的(de)(de)優良性能促使人類迫切需要它(ta)們(men)。然而,生(sheng)產成本(ben)之高,使應用受到限制。相信在不久的(de)(de)將(jiang)來,隨著鈦(tai)的(de)(de)冶煉技(ji)術不斷改進和提高,鈦(tai)、鈦(tai)合(he)金及鈦(tai)的(de)(de)化合(he)物的(de)(de)應用將(jiang)會得到更大的(de)(de)發展。
鈦(tai)(tai)的(de)(de)抗(kang)腐(fu)蝕性鋯(gao)(gao)是一種應(ying)用于原(yuan)子(zi)能工業和在(zai)(zai)高溫高壓下用作耐蝕化(hua)工材料,但在(zai)(zai)溶(rong)液(ye)中其活潑性僅(jin)次于鈉。在(zai)(zai)氫(qing)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)溶(rong)液(ye)里(li)加(jia)入活潑的(de)(de)硝酸鋯(gao)(gao)溶(rong)液(ye),會發現鈦(tai)(tai)把硝酸鋯(gao)(gao)拒之門(men)外。而且氫(qing)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)的(de)(de)密(mi)度小于硝酸鋯(gao)(gao),但依然能保持(chi)明顯(xian)的(de)(de)分層(ceng),并(bing)把硝酸鋯(gao)(gao)停留在(zai)(zai)上層(ceng),這證明了(le)鈦(tai)(tai)的(de)(de)抗(kang)腐(fu)蝕性。
根據實驗,鈦放入(ru)海底20~50年均不會被腐蝕。
截至1995年底,世界金(jin)紅石(包(bao)括銳鈦(tai)礦)儲(chu)量和(he)儲(chu)量基礎分別(bie)為(wei)3330萬噸和(he)16440萬噸,資(zi)(zi)源(yuan)總量約(yue)2.3億噸(TiO2含量,下同(tong)),主要集中在南非、印度、斯里蘭卡、澳大利(li)亞。世界鈦(tai)鐵礦(TiO2)儲(chu)量和(he)儲(chu)量基礎分別(bie)為(wei)2.743億噸和(he)4.353億噸,資(zi)(zi)源(yuan)總量約(yue)10億噸;主要集中在南非、挪威、澳大利(li)亞、加(jia)拿(na)大和(he)印度。
截至1996年(nian)底(di)中國保有原生鈦(tai)(磁)鐵礦(kuang)(kuang)(折TiO2)儲量(liang)35704.09萬(wan)噸(其(qi)(qi)中A+B+C級(ji)(ji)23191.50萬(wan)噸);鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)(砂(sha)礦(kuang)(kuang))礦(kuang)(kuang)物儲量(liang)3803.19萬(wan)噸(其(qi)(qi)中A+B+C級(ji)(ji)2147.17萬(wan)噸);金(jin)紅(hong)石(shi)(shi)礦(kuang)(kuang)物儲量(liang)256.86萬(wan)噸(其(qi)(qi)中A+B+C級(ji)(ji)73.73萬(wan)噸);金(jin)紅(hong)石(shi)(shi)TiO2儲量(liang)750.86萬(wan)噸(其(qi)(qi)中A+B+C級(ji)(ji)242.43萬(wan)噸)。
若(ruo)將中國1996年保(bao)有(you)鈦鐵礦(kuang)(kuang)砂(sha)礦(kuang)(kuang)的(de)(de)A+B+C級(ji)(ji)礦(kuang)(kuang)物儲(chu)(chu)量(liang)2147.17萬噸(dun)(dun),按含TiO2 48%折算,則(ze)其TiO2儲(chu)(chu)量(liang)為1030.64萬噸(dun)(dun),僅占(zhan)同年世(shi)界鈦鐵礦(kuang)(kuang)(TiO2)27000萬噸(dun)(dun)的(de)(de)3.83%;若(ruo)再將其與原生鈦磁鐵礦(kuang)(kuang)巖礦(kuang)(kuang)(TiO2)的(de)(de)A+B+C級(ji)(ji)儲(chu)(chu)量(liang)(23191.50萬噸(dun)(dun))中可利用的(de)(de)約占(zhan)50%以粒狀鈦鐵礦(kuang)(kuang)產出(chu)的(de)(de)(TiO2)儲(chu)(chu)量(liang)11595.75萬噸(dun)(dun)相加,其TiO2總儲(chu)(chu)量(liang)為12626.4萬噸(dun)(dun),則(ze)占(zhan)世(shi)界鈦鐵礦(kuang)(kuang)(TiO2)儲(chu)(chu)量(liang)27000萬噸(dun)(dun)的(de)(de)47.76%,從(cong)這個意義(yi)上說,中國可稱(cheng)為世(shi)界鈦鐵礦(kuang)(kuang)資源最(zui)豐富的(de)(de)國家。
若將中國1996年保有金(jin)紅石礦物的A+B+C級(ji)儲(chu)量(liang)(liang)73.73萬(wan)(wan)噸(dun)按含(han)TiO2 94%折(zhe)算成(cheng)TiO2儲(chu)量(liang)(liang)為(wei)69.31萬(wan)(wan)噸(dun),再加上同年金(jin)紅石(TiO2)的A+B+C級(ji)儲(chu)量(liang)(liang)242.43萬(wan)(wan)噸(dun),合計為(wei)311.74萬(wan)(wan)噸(dun),則占同年世界金(jin)紅石(TiO2)儲(chu)量(liang)(liang)3330萬(wan)(wan)噸(dun)的9.36%,由此可見中國金(jin)紅石資源并不豐富。
中(zhong)國(guo)鈦資源(yuan)總量(liang)9.65億噸,居世(shi)界之(zhi)首,占(zhan)世(shi)界探(tan)明儲量(liang)的38.85%,主要集(ji)中(zhong)在四川、云(yun)南、廣(guang)東、廣(guang)西及海南等地(di),其中(zhong)攀(pan)西(攀(pan)枝花西昌)地(di)區是中(zhong)國(guo)最大(da)的鈦資源(yuan)基地(di),鈦資源(yuan)量(liang)為(wei)8.7億噸。
中國探(tan)明的鈦資源分布在(zai)21個省(自治區(qu)(qu)、直轄(xia)市)共108個礦區(qu)(qu)。主要(yao)產區(qu)(qu)為四川,次有河北、海(hai)南、廣東、湖北、廣西、云(yun)南、陜(shan)西、山西等(deng)省(區(qu)(qu))。
鈦磁鐵礦巖(yan)礦:主要礦床分布在四川省(sheng)(sheng)攀枝花的(de)(de)(de)(de)鹽邊紅格和(he)米易(yi)白馬,西(xi)昌的(de)(de)(de)(de)太和(he);河(he)北省(sheng)(sheng)承德(de)的(de)(de)(de)(de)大廟、黑山,豐寧的(de)(de)(de)(de)招兵溝,崇禮的(de)(de)(de)(de)南天門;山西(xi)省(sheng)(sheng)左權的(de)(de)(de)(de)桐峪;陜(shan)西(xi)省(sheng)(sheng)洋縣的(de)(de)(de)(de)畢機溝;新(xin)疆的(de)(de)(de)(de)尾亞;河(he)南省(sheng)(sheng)舞陽的(de)(de)(de)(de)趙案莊;廣(guang)東省(sheng)(sheng)興寧的(de)(de)(de)(de)霞嵐;黑龍(long)江省(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)呼瑪;北京(jing)市昌平(ping)的(de)(de)(de)(de)上莊和(he)懷柔的(de)(de)(de)(de)新(xin)地。其中四川省(sheng)(sheng)表內儲量(TiO2 44256.32萬t)占(zhan)全國同(tong)類儲量(TiO2 46522.83萬t)的(de)(de)(de)(de)95.1%,河(he)北省(sheng)(sheng)(TiO2 1544.46萬t)占(zhan)3.3%,陜(shan)西(xi)省(sheng)(sheng)占(zhan)0.46%,山西(xi)省(sheng)(sheng)占(zhan)0.35%。
金紅(hong)石巖礦(kuang)主要(yao)礦(kuang)床分布在湖北省(sheng)棗陽的(de)大阜山;山西(xi)(xi)省(sheng)代縣的(de)碾子溝;河南(nan)省(sheng)新縣的(de)楊沖;山東(dong)省(sheng)萊西(xi)(xi)縣的(de)劉家莊。其中湖北省(sheng)金紅(hong)石(TiO2)表內儲量(534.43萬(wan)t)占全國同類儲量(750.86萬(wan)t)的(de)71.2%,山西(xi)(xi)省(sheng)(154.79萬(wan)t)占20.6%,陜西(xi)(xi)省(sheng)(44.4萬(wan)t)占5.9%。
鈦的(de)(de)(de)(de)主要礦(kuang)石是(shi)金(jin)(jin)紅石TiO2和鈦鐵(tie)礦(kuang)FeTiO3,它的(de)(de)(de)(de)發(fa)現(xian)(xian)也正是(shi)從這(zhe)兩種(zhong)(zhong)礦(kuang)石的(de)(de)(de)(de)分(fen)析而來。早在1791年英(ying)國英(ying)格蘭西(xi)南(nan)端康沃爾(Cornwall)郡門拉陳(Menacan)教區(qu)的(de)(de)(de)(de)牧師(shi)格累(lei)高爾,也是(shi)一(yi)(yi)位(wei)科學家,分(fen)析出(chu)產在他教區(qu)內的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)黑色(se)礦(kuang)砂,也就是(shi)今天(tian)成為(wei)(wei)鈦鐵(tie)礦(kuang)的(de)(de)(de)(de)礦(kuang)石時(shi)發(fa)現(xian)(xian)了一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)新的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬物質并命(ming)名(ming)為(wei)(wei)menacenite。三年后,1795年,克拉普羅特分(fen)析了匈牙利布伊(yi)尼(ni)克(Boinik)地區(qu)出(chu)產的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)紅石,認(ren)識到(dao)它是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)新金(jin)(jin)屬的(de)(de)(de)(de)氧化物,具(ju)有抵抗酸、堿溶液(ye)的(de)(de)(de)(de)特性,借(jie)用(yong)希(xi)臘(la)神話(hua)中大地的(de)(de)(de)(de)第一(yi)(yi)代兒子們泰坦神族Titans,命(ming)名(ming)這(zhe)個金(jin)(jin)屬為(wei)(wei)titanium,元素符號定為(wei)(wei)Ti。兩年后,克拉普羅特證實格累(lei)高爾發(fa)現(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)menacenite就是(shi)鈦。
鈦(tai)(tai)屬(shu)于(yu)稀(xi)有(you)金屬(shu),實(shi)際(ji)上鈦(tai)(tai)并不稀(xi)有(you),其(qi)在地殼中(zhong)的(de)豐(feng)度占(zhan)第七位,占(zhan)0.45%,遠遠高于(yu)許多常見的(de)金屬(shu)。但(dan)由(you)于(yu)鈦(tai)(tai)的(de)性質(zhi)活潑,對冶(ye)煉工藝(yi)要求高,使得人們長期(qi)無法制得大(da)量的(de)鈦(tai)(tai),從而(er)被歸類(lei)為“稀(xi)有(you)”的(de)金屬(shu)。用(yong)于(yu)冶(ye)煉鈦(tai)(tai)的(de)礦物主要有(you)鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦(FeTiO3)、金紅石(TiO2)和鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦等。礦石經(jing)處理得到易(yi)揮發的(de)四氯化鈦(tai)(tai),再(zai)用(yong)鎂還原而(er)制得純鈦(tai)(tai)。
地球(qiu)表面十公里厚的地層中,含鈦達(da)千分之六(liu),比銅多(duo)61倍(bei),在地殼中的含量排(pai)第(di)十位(wei)(地殼中元素排(pai)行(xing):氧、硅、鋁(lv)、鐵、鈣、鈉(na)、鉀(jia)、鎂、氫(qing)、鈦),隨(sui)便從地下抓起一(yi)把(ba)泥土,其中都含有千分之幾(ji)的鈦,世(shi)界上儲量超過一(yi)千萬噸的鈦礦并不稀罕。
元素在海(hai)水中的含量:0.00048ppm
元素(su)在太陽(yang)中的含量(liang):4ppm
地殼中含量(liang):5600ppm
皮膚接觸(chu):脫去(qu)污染的衣(yi)著,用肥(fei)皂(zao)水(shui)和清(qing)水(shui)徹(che)底沖(chong)洗皮膚。
眼睛(jing)接觸(粉末):提(ti)起眼瞼,用(yong)流動(dong)清水(shui)或生理鹽水(shui)沖洗。就醫。
吸(xi)入(粉末):迅速脫離(li)現(xian)場(chang)至空氣新鮮處。保(bao)持呼吸(xi)道通(tong)暢。如呼吸(xi)困(kun)難,給輸氧。如呼吸(xi)停止,立即進行人工(gong)呼吸(xi)。就醫(yi)。
食入(ru):飲足量溫水,催吐。就醫。
呼吸系統防(fang)(fang)護:可能接觸其粉塵時,必須佩戴自吸過濾式防(fang)(fang)塵口罩。
眼睛防護(hu)(粉末):戴安全(quan)防護(hu)眼鏡。
身體防(fang)護:穿透氣(qi)型防(fang)毒服。
手防護:戴防毒物滲透手套。
其他防護(hu):工(gong)作現場禁止吸煙、進食(shi)和飲水。工(gong)作完畢(bi),淋浴(yu)更(geng)衣(yi)。注意個(ge)人(ren)清潔衛生。
泄(xie)漏應(ying)急處理:隔離泄(xie)漏污染(ran)區,限制(zhi)出(chu)入。切(qie)斷火(huo)源。建議(yi)應(ying)急處理人員戴防塵面具(ju)(全面罩),穿(chuan)防毒服(fu)。不要直接(jie)接(jie)觸泄(xie)漏物(wu)。小量泄(xie)漏:避免(mian)揚塵,用(yong)潔凈的(de)(de)鏟子收(shou)集(ji)于(yu)干燥(zao)、潔凈、有蓋的(de)(de)容器中。轉移回(hui)收(shou)。大(da)量泄(xie)漏:用(yong)塑料布(bu)、帆布(bu)覆蓋。使用(yong)無(wu)火(huo)花工(gong)具(ju)轉移回(hui)收(shou)。
有害燃(ran)燒(shao)產物(wu):氧化鈦。
滅火方法(fa):采用(yong)(yong)干粉、干砂滅火。嚴禁用(yong)(yong)水(shui)、泡沫、二(er)氧化碳撲救。高(gao)熱或劇烈燃燒時,用(yong)(yong)水(shui)撲救可能會引起爆炸(zha)。
操作(zuo)的(de)管理(li):密(mi)閉操作(zuo),局部排風(feng)。操作(zuo)人(ren)員(yuan)必須經過專門(men)培訓,嚴(yan)格遵守操作(zuo)規程。建議操作(zuo)人(ren)員(yuan)佩戴(dai)(dai)自(zi)吸(xi)過濾式防(fang)(fang)塵口罩,戴(dai)(dai)安(an)全防(fang)(fang)護眼鏡,穿透(tou)氣型防(fang)(fang)毒(du)服(fu),戴(dai)(dai)防(fang)(fang)毒(du)物滲透(tou)手(shou)套(tao)。遠離火種、熱源,工作(zuo)場所嚴(yan)禁吸(xi)煙(yan)。使(shi)用防(fang)(fang)爆型的(de)通風(feng)系統和(he)設(she)備。避免產生粉塵。避免與(yu)氧化劑(ji)、酸類(lei)、鹵(lu)素接觸。在氬氣中操作(zuo)處置。搬運時要(yao)輕裝輕卸,防(fang)(fang)止包(bao)裝及容器損壞(huai)。配(pei)備相應品種和(he)數(shu)量(liang)的(de)消防(fang)(fang)器材及泄漏應急處理(li)設(she)備。倒空的(de)容器可能殘留有(you)害物。
儲存(cun)的(de)管理:為安全(quan)起見,儲存(cun)時常以不(bu)少于(yu)25%的(de)水(shui)潤(run)濕、鈍化。儲存(cun)于(yu)陰涼、通風的(de)庫(ku)房(fang)。遠離火種、熱源。庫(ku)溫不(bu)超過30℃,相對濕度不(bu)超過80%。保持容器密封,嚴禁與空氣接(jie)觸。應與氧化劑、酸類、鹵素等分(fen)開存(cun)放,切忌混儲。配(pei)備相應品種和數量的(de)消防器材(cai)。儲區應備有合適(shi)的(de)材(cai)料收容泄漏物。
運輸(shu)(shu)的管(guan)理(li):運輸(shu)(shu)時(shi)運輸(shu)(shu)車輛應(ying)配備相應(ying)品(pin)種和數量的消防器材(cai)及泄漏(lou)應(ying)急處(chu)理(li)設備。裝運該(gai)品(pin)的車輛排氣管(guan)須有阻(zu)火裝置(zhi)。運輸(shu)(shu)過程中(zhong)要確保容器不(bu)(bu)泄漏(lou)、不(bu)(bu)倒塌、不(bu)(bu)墜落(luo)、不(bu)(bu)損壞。嚴禁與氧(yang)化劑、酸類、鹵素(su)、食用化學品(pin)等混裝混運。運輸(shu)(shu)途中(zhong)應(ying)防曝(pu)曬、雨淋,防高溫。中(zhong)途停留時(shi)應(ying)遠離火種、熱源。車輛運輸(shu)(shu)完畢(bi)應(ying)進行(xing)徹底(di)清掃。鐵路(lu)運輸(shu)(shu)時(shi)要禁止(zhi)溜放。
廢棄(qi)的(de)管理:恢復材料的(de)原狀態(tai),以便重新使(shi)用。
主要用(yong)(yong)途及(ji)(ji)接觸機(ji)會:鈦(tai)用(yong)(yong)于制造(zao)特種鋼、合金(jin)、鈦(tai)陶瓷及(ji)(ji)玻璃纖維。金(jin)屬(shu)鈦(tai)也用(yong)(yong)于飛機(ji)、導彈制造(zao)及(ji)(ji)原子反應堆。還用(yong)(yong)于生(sheng)產(chan)耐火材(cai)料、焊條(tiao)、建筑材(cai)料和塑料等(deng)。上述(shu)工業中可(ke)接觸金(jin)屬(shu)鈦(tai),二(er)氧(yang)化鈦(tai)的粉塵(chen)和煙(yan)塵(chen)。四(si)氯化鈦(tai)及(ji)(ji)其部分水解物(wu)(wu),還常夾(jia)雜氯及(ji)(ji)其氧(yang)化物(wu)(wu)。在(zai)機(ji)械處理金(jin)屬(shu)鈦(tai)過程(cheng)中也接觸鈦(tai)氧(yang)化物(wu)(wu)的煙(yan)塵(chen)。
侵入(ru)(ru)(ru)途徑:吸入(ru)(ru)(ru)、食入(ru)(ru)(ru)。
人(ren)體危害:吸入后(hou)對上呼(hu)吸道(dao)有(you)刺激(ji)(ji)性(xing)(xing),引(yin)起(qi)咳嗽、胸(xiong)部緊束感(gan)或疼痛。長期吸入TiO2粉塵的工人(ren),肺部無任(ren)何變(bian)化(hua)(hua)。在生產鈦(tai)金屬過程,接觸(chu)四(si)(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)及其(qi)水解產物對眼和(he)上呼(hu)吸道(dao)粘膜(mo)有(you)刺激(ji)(ji)作(zuo)用。長期作(zuo)用可形成(cheng)慢性(xing)(xing)支氣(qi)管炎。TiO2曾(ceng)用作(zuo)閃光灼傷的皮膚(fu)防護劑(ji),未見(jian)產生接觸(chu)性(xing)(xing)皮炎、變(bian)態(tai)反應和(he)經皮吸收。100℃氯氮(dan)(dan)化(hua)(hua)鈦(tai)的飛濺(jian)和(he)吸入鈦(tai)酸及氯氮(dan)(dan)化(hua)(hua)鈦(tai)煙引(yin)起(qi)皮膚(fu)燒傷并致疤痕(hen)形成(cheng)和(he)咽(yan)、聲帶、氣(qi)管粘膜(mo)充血,由(you)于形成(cheng)瘢痕(hen)引(yin)起(qi)喉狹窄。眼短(duan)期接觸(chu)氯氮(dan)(dan)化(hua)(hua)鈦(tai)引(yin)起(qi)結(jie)膜(mo)炎和(he)角膜(mo)炎。此外,四(si)(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)吸入可引(yin)起(qi)彌散性(xing)(xing)支氣(qi)管內息(xi)肉(rou)。
處理原則(ze):皮膚接觸四(si)氯(lv)(lv)化(hua)鈦后應盡快(kuai)用軟紙或(huo)布擦掉,然(ran)后用水沖洗(xi),防(fang)止(zhi)四(si)氯(lv)(lv)化(hua)鈦遇水放出大(da)量(liang)熱及鹽酸(suan),加重及擴大(da)灼傷范(fan)圍。吸入(ru)四(si)氯(lv)(lv)化(hua)鈦應立即霧化(hua)吸入(ru)5%碳酸(suan)氫鈉溶液,以中和四(si)氯(lv)(lv)化(hua)鈦水解(jie)產生(sheng)的鹽酸(suan);吸氧、保持呼吸進通暢.安靜休息,減(jian)少氧的消耗;早(zao)期給予足量(liang)糖皮質激素(su),并給抗(kang)生(sheng)素(su)預防(fang)繼發感(gan)染及抗(kang)支氣管痙攣藥物、祛痰藥對癥治(zhi)療。嚴密觀察,防(fang)治(zhi)肺水腫。
預(yu)防(fang)措(cuo)施(shi):接觸四(si)氯化(hua)鈦(tai)及(ji)(ji)其(qi)(qi)水解產(chan)(chan)物的(de)(de)(de)工(gong)種(zhong),應(ying)注意皮膚、粘膜和呼吸道的(de)(de)(de)防(fang)護(hu)(hu)。產(chan)(chan)生鈦(tai)及(ji)(ji)其(qi)(qi)化(hua)合物粉(fen)(fen)塵(chen)的(de)(de)(de)工(gong)作地點,亦須(xu)加(jia)強(qiang)防(fang)塵(chen)措(cuo)施(shi)。大(da)量微小鈦(tai)粉(fen)(fen)塵(chen)可著火(huo)爆炸(zha),因此鈦(tai)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)、澆鑄、加(jia)工(gong)應(ying)有良好通(tong)風防(fang)塵(chen)設(she)(she)施(shi),及(ji)(ji)應(ying)有防(fang)火(huo)防(fang)爆設(she)(she)備。四(si)氯化(hua)鈦(tai)生產(chan)(chan)過程應(ying)盡量密閉,防(fang)止其(qi)(qi)煙氣逸(yi)出(chu)及(ji)(ji)“跑、冒、滴、漏(lou)”。加(jia)強(qiang)個人防(fang)護(hu)(hu),四(si)氯化(hua)鈦(tai)生產(chan)(chan)設(she)(she)備開蓋、清洗、維(wei)修時應(ying)截(jie)防(fang)毒面其(qi)(qi)、防(fang)護(hu)(hu)眼鏡。穿防(fang)酸(suan)防(fang)護(hu)(hu)衣帽。定期對接觸四(si)氯化(hua)鈦(tai)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)工(gong)人進行休(xiu)檢,有慢(man)性呼吸道疾病患者不能從(cong)事接觸四(si)氯化(hua)鈦(tai)的(de)(de)(de)工(gong)作。
急性毒性
金屬鈦、二(er)氧化(hua)鈦和(he)碳化(hua)鈦屬低毒(du)類。大鼠(shu)一次氣管內(nei)注(zhu)入(ru)20-50mg二(er)氧化(hua)鈦和(he)兔(tu)注(zhu)入(ru)400mg后肺部無特異反應。
亞急性和慢性毒性
大鼠氣(qi)(qi)(qi)管內注(zhu)入(ru)(ru)(ru)氫(qing)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)后6和(he)12個月(yue),只(zhi)見肺(fei)纖維(wei)化(hua)(hua)效應。大鼠吸入(ru)(ru)(ru)二氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)塵每天4次(ci),每周5d,歷(li)時13個月(yue),停止吸入(ru)(ru)(ru)后7個月(yue),肺(fei)無任(ren)何(he)病理反(fan)(fan)應;但(dan)豚鼠反(fan)(fan)復吸入(ru)(ru)(ru)二氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)觀察到(dao)纖維(wei)化(hua)(hua)效應和(he)嗜酸性自細(xi)胞浸(jin)潤(run)。氣(qi)(qi)(qi)管內注(zhu)入(ru)(ru)(ru)金屬鈦(tai)(tai)無肺(fei)纖維(wei)化(hua)(hua)發生(sheng)。大鼠氣(qi)(qi)(qi)管內一次(ci)注(zhu)入(ru)(ru)(ru)氫(qing)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)、碳化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)、硼化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)和(he)一氮化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)后觀察到(dao)肺(fei)部(bu)輕度(du)(du)纖維(wei)化(hua)(hua)。大鼠吸入(ru)(ru)(ru)氫(qing)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)16個月(yue)亦見輕度(du)(du)纖維(wei)化(hua)(hua)。
代謝
人(ren)體一般(ban)飲食(shi)中(zhong)每日約(yue)攝(she)入300μg鈦,大(da)部分從糞(fen)排出,其(qi)中(zhong)約(yue)3%吸收(shou)入血液。進入體內的(de)鈦蓄積于脾、腎上腺、橫紋肌、肺、皮(pi)膚及肝臟等部位。吸收(shou)入體內的(de)鈦主要由尿排出。正常人(ren)血漿中(zhong)鈦濃(nong)度(du)約(yue)3μg/dL,尿鈦濃(nong)度(du)為10μg/L左(zuo)右。
中毒機理
金屬鈦(tai),氧(yang)化鈦(tai),碳化鈦(tai)(titanium carbonide)等不溶性(xing)鈦(tai)毒性(xing)低(di),口服吸收量少,不顯示毒性(xing)反應。金屬鈦(tai)植入機體未(wei)見(jian)(jian)有(you)病理反應。吸入鈦(tai)的不溶性(xing)化合物,未(wei)見(jian)(jian)肺部有(you)嚴重(zhong)損害,其致纖維(wei)化作用甚微。用含鈦(tai)飲(yin)水長(chang)(chang)期飼(si)養動物未(wei)見(jian)(jian)對生長(chang)(chang)發育有(you)影響,也未(wei)見(jian)(jian)腫瘤發生。
致癌性
大鼠肌肉注(zhu)射溶于三辛素的鈦金屬粉,引起纖維肉瘤(liu)和淋巴肉瘤(liu)增(zeng)加。注(zhu)射有機(ji)鈦,注(zhu)射部位(wei)出現纖維肉瘤(liu),發(fa)生(sheng)肝細(xi)胞(bao)瘤(liu)和脾的惡(e)性(xing)淋巴瘤(liu)。鈦塊沒有致(zhi)癌性(xing),給病人(ren)(ren)安(an)裝鈦制人(ren)(ren)造關節兩(liang)周後,未出現腫瘤(liu)細(xi)胞(bao)。
燃爆危險
該品可燃(ran),具刺(ci)激性。
為安全起見,儲(chu)存(cun)時以(yi)不少于25%的(de)水潤濕、鈍化(hua)。儲(chu)存(cun)于陰涼、通(tong)風的(de)庫房。遠離火(huo)種、熱(re)源。庫溫(wen)不超過(guo)35℃,保(bao)持容器密封(feng),嚴禁與(yu)空氣接觸。應與(yu)氧化(hua)劑、酸(suan)類、鹵素等分開(kai)存(cun)放,切忌(ji)混(hun)儲(chu)。配(pei)備(bei)相應品種和數量(liang)的(de)消防器材。儲(chu)區應備(bei)有(you)合適的(de)材料收容泄漏物。