Рассказы о металлах

Итак, титан является счастливым обладателем многих ценных свойств. Почему же до сих пор его применяют в промышленности не столь широко, как, например, сталь или алюминий?
Высокая цена - вот что в какой-то мере тормозило потребление титана. Собственно говоря, этот «порок» не врожденный, а обусловлен лишь чрезвычайной трудностью извлечения титана из руд. Если принять относительную стоимость титана в концентрате за 1, то после длинного и сложного технологического пути, который преодолевает титан в процессе превращения в готовую продукцию - тонкий лист, стоимость его возрастает в 500 - 600 раз. Но это - беда поправимая: производство нового металла непрерывно совершенствуется, и не за горами то время, когда он будет так же дешев, как алюминий, который еще в конце прошлого века конкурировал с драгоценными металлами. Недалек тот день, когда на прилавках магазинов можно будет встретить столовые и кухонные приборы из титана и его сплавов, - титан «шагает в массы».
До самого последнего времени титан совершенно необоснованно относили (а порой и сейчас относят) к редким металлам. В действительности же лишь очень немногие элементы распространены в природе больше, чем титан. Количество титана в земной коре в несколько раз превышает запасы таких металлов, как медь, цинк, свинец, золото, серебро, платина, хром, вольфрам, ртуть, молибден, висмут, сурьма, никель, олово, вместе взятых. Вот так редкий!
Впрочем, в известном смысле термин «редкий» имеет некоторое отношение к титану: ведь редкая горная порода не содержит этот элемент (из 800 исследованных горных пород титан был найден в 784!).
Известно около 70 минералов титана, в которых он находится в виде двуокиси или солей титановой кислоты. Наибольшее практическое значение имеют ильменит (который раньше назывался менакканитом), рутил, перовскит и сфен. «Компания» титановых минералов постоянно расширяется. Так, совсем недавно в Ловозерских тундрах (на Кольском полуострове) геологи нашли неизвестный ранее камень (точнее, песчинку - ведь вес находки составлял лишь десятую долю грамма), который был назван натиситом, поскольку его основными компонентами оказались натрий, титан и кремний (силиций). Богатые месторождения титановых руд имеются в СССР (Урал, Сибирь, Украина, Алтай, Хибины), США, Индии, Норвегии, Канаде, Австралии и других странах. Всего на земном шаре известно более 150 значительных рудных и рассыпных месторождений титана.
Еще до полетов американских космических кораблей «Аполлон» и советских автоматических станций «Луна», доставивших на Землю образцы лунных пород, некоторые ученые высказывали предположение, что лунный грунт содержит довольно большие количества окиси титана. Теперь вчерашняя гипотеза стала уже экспериментально подтвержденным фактом. Кто знает, может быть, в недалеком будущем газеты сообщат, что где-нибудь в районе Моря Спокойствия или Океана Бурь начал действовать первый на Луне титановый рудник.
Интересные данные доставили на Землю советские космонавты Петр Климук и Валентин Лебедев - экипаж космического корабля «Союз-13». Им удалось получить ультрафиолетовую спектрограмму одной из планетарных туманностей, к которым астрономы всегда проявляли повышенный интерес. Типичная туманность представляет собой газовое образование с горячей звездой в центре. Поскольку эти небесные объекты находятся на колоссальном расстоянии от нашей планеты, информация о них крайне скудна. За все годы изучения планетарных туманностей в них было обнаружено лишь 17 химических элементов, причем за последние четверть века никаких новостей в этом смысле из «дальних краев» не поступало. И вот приборы, находящиеся на борту «Союза-13», неопровержимо установили наличие в планетарной туманности еще двух элементов - алюминия и титана.
Итак, ни наша планета, ни ее ближайшая спутница, ни другие небесные тела не вправе сетовать на отсутствие титана. Но ведь нужно еще извлечь металл из руды и довести его до такого состояния, в котором он может быть использован в современной технике. А задача эта очень нелегкая.
Дело в том, что союз титана с кислородом (а именно в виде такого соединения элемент обычно и встречается в природе) является одним из самых прочных в химии.
Ни электрический ток, ни высокие температуры не в силах вырвать титан из объятий кислорода. Это заставило ученых искать окольные пути получения титана в свободном виде. В 1940 году американский ученый Кролль сумел разработать так называемый магниетермический способ промышленного производства титана. Сущность его заключается в следующем. Сначала двуокись титана с помощью хлора и углерода переводят в четыреххлористый титан. Справиться же с хлором, который теперь занимает место кислорода, уже значительно легче; эту задачу вполне успешно решает, например, такой элемент, как магний. В результате реакции четыреххлористого титана с магнием образуется губчатая масса, состоящая из титана, магния и хлористого магния. Для получения чистого компактного титана эту массу переплавляют в вакууме или в атмосфере инертного газа (чтобы в металл не попали азот и кислород воздуха).
В промышленности находит применение также натриетермический метод получения металлического титана, который в принципе мало отличается от магниетермического. Чтобы получить особо чистый титан, в настоящее время используют иодидный метод, предложенный уже известными нам ван Аркелем и де Буром.
Полученный из хлорида технически чистый титан превращают в иодид, который затем возгоняют в вакууме. На своем пути пары иодида встречают раскаленную (до 1400°С) титановую проволоку. Иодид при этом разлагается, и на проволоке оседает слой чистого титана. Вследствие дороговизны зтот метод еще не имеет промышленного применения. Такой титан используют в основном для лабораторных исследований.
Как вы уже убедились, свойства титана во многом зависят от степени его чистоты, поэтому разработка способов массового производства особо чистого титана является одной из важнейших проблем промышленности. Ведь из поистине огромных природных запасов титанового сырья в металл превращаются пока лишь тысячные доли процента. Несмотря на стремительный рост мощностей по производству титана, потребности в зтом замечательном металле явно превышают масштабы его добычи. Не случайно долгое время американское правительство запрещало фирмам, производящим титановый прокат, продавать его невоенным предприятиям.
Сделать титан более дешевым - зту задачу решают сегодня специализированные научно-исследовательские институты, число которых непрерывно растет. Несколько лет назад новый институт легких металлов был создан в Кливленде (США). Любопытно, что на церемонии открытия традиционная ленточка, натянутая перед входом в институт, была изготовлена из... титана. Чтобы ее перерезать, мзр города вместо ножниц вынужден был воспользоваться газовой горелкой и защитными очками.
В наши дни к титану приковано внимание тысяч ученых. В многочисленных лабораториях образцы этого металла ежедневно подвергаются жестоким «пыткам»: его рвут на части, гнут, «варят» в кислотах и щелочах, раскаляют, охлаждают до сверхнизких температур, воздействуют на него чудовищными нагрузками, током высокой частоты, ультразвуком.
И титан раскрывает человеку свои тайны...
Sc
Ti
V
Cr
Ga
Ge
As
Se
Y
Zr
Nb
Mo
«ВИТАМИН V»
Находка на месте катастрофы. - Идея воплощается в жизнь. - Богиня не отвечает на стук. - Удача Нильса Сёвстрема. - Ошибку дель Рио повторяет Вёлер. - Второе рождение ванадия. - «Я был настоящим ослом...» - Успешные опыты Генри Роско. - 50 тысяч рублей за 1 килограмм! - Руда с Венеры. - Секрет неутомимости стали. - Пушка поднимается в воздух. - Атака и оборона. - «Дипломаты» хитрят. - Чернильная радуга. - Свиньи довольны. - Морские коллекционеры. - Плантации на дне моря. - Дела давно минувших дней.