टाइटेनियम प्रगलन

टाइटेनियम धातु के उत्पादन के लिए कच्चा माल मुख्य रूप से रूटाइल है, जिसमें 96% से अधिक TiO2 होता है। सोवियत संघ जैसे रूटाइल अयस्क देशों की कमी, "उच्च टाइटेनियम स्लैग" से बने इल्मेनाइट का उपयोग, जिसमें लगभग 90% TiO2 होता है। हाल के वर्षों में, प्राकृतिक रूटाइल की कीमत और घटते भंडार के कारण, देश टाइटेनियम-समृद्ध सामग्री, यानी उच्च टाइटेनियम स्लैग और कृत्रिम रूटाइल से बने इल्मेनाइट का उपयोग करते हैं।

टाइटेनियम की खोज 1791 में हुई थी, लेकिन शुद्ध टाइटेनियम बनाने का पहला मौका 1910 में हुआ, यानी सौ साल से भी अधिक समय के बीच। कारण यह है: टाइटेनियम उच्च तापमान पर बहुत सक्रिय है, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, कार्बन और अन्य तत्वों के साथ संयोजन करना आसान है, शुद्ध टाइटेनियम निकालने के लिए बहुत कठोर परिस्थितियों की आवश्यकता होती है।

उद्योग आमतौर पर इल्मेनाइट टाइटेनियम डाइऑक्साइड के सल्फ्यूरिक एसिड अपघटन, टाइटेनियम धातु टाइटेनियम से टाइटेनियम डाइऑक्साइड का उपयोग करता है। ग्राउंड इल्मेनाइट (कंसन्ट्रेट) का सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड उपचार, निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रिया होती है:

FeTiO3 + 3H2SO4 == Ti(SO4){{4}

FeTiO3+2H2SO{{2}

FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O

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

अशुद्धता Fe2(SO4)3 को दूर करने के लिए, लोहे का बुरादा मिलाया जाता है और Fe{3}} को Fe{4}} में घटाया जाता है, फिर घोल को 273K से नीचे ठंडा किया जाता है, जिससे FeSO4-7H2O प्राप्त होता है (हरी फिटकरी) उप-उत्पाद के रूप में क्रिस्टलीकृत होने के लिए।

Ti(SO4)2 और TiOSO4 के जल अपघटन से एक सफेद मेटाटाइटेनेट अवक्षेप उत्पन्न हुआ, प्रतिक्रिया थी:

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

TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4

मेटाटाइटैनिक एसिड फोर्जिंग द्वारा टाइटेनियम डाइऑक्साइड का उत्पादन किया जाता है:

H2TiO3 == TiO2+H2O

टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड को कम करने के लिए मेटल थर्मल रिडक्शन विधि का उपयोग करके टाइटेनियम धातु का औद्योगिक उत्पादन। TiO2 (या प्राकृतिक रूटाइल) और चारकोल पाउडर मिश्रण को 1000 ~ 1100K तक गर्म किया जाता है, क्लोरीनीकरण किया जाता है, और TiCl4 का उत्पादन, वाष्प संघनन किया जाता है।

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

1070K पर आर्गन में पिघले हुए मैग्नीशियम के साथ TiCl4 की कमी से छिद्रपूर्ण टाइटेनियम स्पंज मिलता है:

TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti

इस टाइटेनियम स्पंज को कुचला जाता है, वैक्यूम आर्क भट्टी में पिघलाया जाता है और अंत में विभिन्न टाइटेनियम सामग्री बनाई जाती है।

प्रतिक्रिया करना भी संभव है: Ti+2I2=TiI4

प्राप्त TiI4 उच्च तापमान (लगभग 1250 डिग्री) पर विघटित होता है:

TiI4=Ti+2I2

इसके परिणामस्वरूप शुद्ध टाइटेनियम छड़ें प्राप्त होती हैं।

टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के गुण और उपयोग

शुद्ध टाइटेनियम एक चांदी-सफेद धातु है, जिसमें कई उत्कृष्ट गुण हैं। टाइटेनियम का घनत्व 4.54 ग्राम/सेमी3 है, जो स्टील से 43% हल्का है, और प्रतिष्ठित हल्के धातु मैग्नीशियम से थोड़ा भारी है। यांत्रिक शक्ति स्टील के समान है, एल्यूमीनियम से दोगुनी बड़ी, मैग्नीशियम से पांच गुना बड़ी। टाइटेनियम उच्च तापमान के प्रति प्रतिरोधी है, गलनांक 1942K, सोने से लगभग 1000K अधिक, स्टील से लगभग 500K अधिक।

टाइटेनियम धातु के अधिक सक्रिय रासायनिक गुणों से संबंधित है। जब O2, N2, H2, S और हैलोजन और अन्य गैर-धातु भूमिका के साथ गर्म किया जाता है। लेकिन कमरे के तापमान पर, टाइटेनियम की सतह घने ऑक्साइड सुरक्षात्मक फिल्म की एक बहुत पतली परत उत्पन्न करना आसान है, जो मजबूत संक्षारण प्रतिरोध दिखाते हुए मजबूत एसिड और यहां तक ​​कि एक्वा रेजिया की भूमिका का विरोध कर सकती है। इसलिए, अम्ल, क्षार, नमक के घोल में सामान्य धातु छिद्रों से भरी हो जाती है और टाइटेनियम सुरक्षित और मजबूत होता है।

तरल टाइटेनियम लगभग सभी धातुओं को घोल सकता है, इसलिए यह विभिन्न धातुओं के साथ मिश्रधातु बना सकता है। टाइटेनियम स्टील बनाने के लिए स्टील में टाइटेनियम मिलाया जाता है, जो सख्त और लचीला होता है। टाइटेनियम और धातु अल, एसबी, बीई, सीआर, फ़े, आदि अंतराल-भरने वाले यौगिकों या इंटरमेटेलिक यौगिकों को उत्पन्न करने के लिए।

टाइटेनियम मिश्र धातु से बने विमान में अन्य धातुओं की तुलना में 100 से अधिक यात्रियों का वजन होता है। पनडुब्बियों से निर्मित, दोनों समुद्री जल संक्षारण प्रतिरोधी हैं, लेकिन गहरे दबाव के प्रतिरोधी भी हैं, स्टेनलेस स्टील पनडुब्बियों की तुलना में इसकी गोता गहराई 80% बढ़ गई है। साथ ही, टाइटेनियम गैर-चुंबकीय है, खदानों से नहीं मिलेगा, इसकी बहुत अच्छी संरक्षक-विरोधी भूमिका है।

टाइटेनियम में "प्रो-बायोटिक" 'सेक्स' है। मानव शरीर में, यह स्राव और गैर विषैले के क्षरण का विरोध कर सकता है, और यह किसी भी नसबंदी विधि के लिए अनुकूल है। इसलिए, इसका व्यापक रूप से चिकित्सा उपकरणों के उत्पादन, कृत्रिम कूल्हे के जोड़ों, घुटने के जोड़ों, कंधे के जोड़ों, जोड़ों, जबरदस्ती जोड़ों, खोपड़ी, सक्रिय हृदय वाल्व, हड्डी निर्धारण क्लिप के उत्पादन में उपयोग किया जाता है। जब नई मांसपेशी फाइबर की अंगूठी इन "टाइटेनियम हड्डियों" में लिपटी, तो ये टाइटेनियम हड्डियां मानव शरीर की सामान्य गतिविधियों को बनाए रखने लगीं।

टाइटेनियम मानव शरीर में व्यापक रूप से वितरित है, और सामान्य मानव शरीर की सामग्री शरीर के वजन के प्रति 70 किलोग्राम 15 मिलीग्राम से अधिक नहीं है, और इसकी भूमिका अभी भी स्पष्ट नहीं है। हालांकि, टाइटेनियम फागोसाइट्स को उत्तेजित कर सकता है, जिससे प्रतिरक्षा की भूमिका की पुष्टि हो गई है।

टाइटेनियम यौगिक और उपयोग

महत्वपूर्ण टाइटेनियम यौगिकों में शामिल हैं: टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO2), टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड (TiCl4), और बेरियम मेटाटिटेनेट (BaTiO3)।

शुद्ध टाइटेनियम डाइऑक्साइड सफेद पाउडर है, एक उत्कृष्ट सफेद रंगद्रव्य है, व्यापार नाम "टाइटेनियम डाइऑक्साइड"। इसमें लेड व्हाइट (PbCO3) का आवरण प्रदर्शन और जिंक व्हाइट (ZnO) का स्थायी प्रदर्शन दोनों हैं। इसलिए, लोग अक्सर उच्च श्रेणी के सफेद पेंट से बने पेंट में टाइटेनियम डाइऑक्साइड मिलाते हैं; कागज उद्योग में कागज पैडल में भराव के रूप में जोड़ा जाता है; कृत्रिम रेशों के लिए मैटिंग एजेंट के रूप में कपड़ा उद्योग।

कपड़ा उद्योग में मानव निर्मित रेशों के लिए मैटिंग एजेंट के रूप में; ग्लास, सिरेमिक, इनेमल उद्योग में इसके प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए एक योजक के रूप में; कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं में उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है। रासायनिक उद्योग में आज तेजी से विकास हो रहा है, ठीक रासायनिक उत्पादों के रूप में टाइटेनियम डाइऑक्साइड और टाइटेनियम यौगिकों का उच्च मूल्य जोड़ा गया है, संभावना बहुत आकर्षक है।

टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड एक रंगहीन तरल है; 250K का गलनांक, 409K का क्वथनांक, उत्तेजक गंध की प्रणाली के साथ। पानी या नम हवा में इसे हाइड्रोलाइज करना आसान है और यह बहुत अधिक सफेद धुआं उत्सर्जित करता है।

TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl

इसलिए, TiCl4 का उपयोग सेना में कृत्रिम धूम्रपान एजेंट के रूप में किया जाता है, जैसे कि इसका उपयोग समुद्री युद्ध में किया गया हो। कृषि में, लोग रात में जमीन से गर्मी के नुकसान को कम करने और सब्जियों और फसलों को ठंड और ठंढ के नुकसान से बचाने के लिए घने कोहरे का मैदान बनाने के लिए TiCl4 का उपयोग करते हैं।

बेरियम मेटाटिटेनेट TiO2 और BaCO3 को एक साथ पिघलाकर बनाया जाता है:

TiO2+BaCO3 == BaTiO3 दस CO2-

कृत्रिम रूप से उत्पादित BaTiO3 में उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक होता है, कैपेसिटर से बने कैपेसिटर की क्षमता बड़ी होती है, इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि BaTiO3 में महत्वपूर्ण "पीजोइलेक्ट्रिक गुण" होते हैं, क्रिस्टल दबाव करंट, शक्ति उत्पन्न करेगा और आकार बदल देगा। लोग इसे अल्ट्रासोनिक तरंग में डालते हैं, इस पर करंट पैदा करने के लिए दबाव डाला जाता है, करंट की ताकत को मापकर अल्ट्रासोनिक ताकत को मापा जा सकता है। लगभग सभी अल्ट्रासोनिक उपकरणों में इसका उपयोग करना पड़ता है। टाइटेनेट के विकास और उपयोग के साथ, इसका उपयोग गैर-रेखीय घटकों, ढांकता हुआ एम्पलीफायरों, इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर मेमोरी घटकों, माइक्रो-कैपेसिटर, इलेक्ट्रोप्लेटिंग सामग्री, एयरोस्पेस सामग्री, मजबूत चुंबकीय, अर्धचालक सामग्री, ऑप्टिकल उपकरणों के निर्माण में अधिक से अधिक व्यापक रूप से किया जाता है। , अभिकर्मक इत्यादि।

टाइटेनियम, टाइटेनियम मिश्र धातु और टाइटेनियम यौगिकों के उत्कृष्ट गुणों के कारण उनकी तत्काल आवश्यकता हो गई है। हालाँकि, उत्पादन की उच्च लागत ने उनके अनुप्रयोग को सीमित कर दिया है। हमारा मानना ​​है कि निकट भविष्य में, टाइटेनियम गलाने की तकनीक के निरंतर सुधार और संवर्द्धन के साथ, टाइटेनियम, टाइटेनियम मिश्र धातुओं और टाइटेनियम यौगिकों का अनुप्रयोग अधिक विकसित होगा।

टाइटेनियम उत्पाद:

टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु अत्यंत महत्वपूर्ण हल्के संरचनात्मक सामग्री हैं जिनमें विमानन, एयरोस्पेस, वाहन इंजीनियरिंग, बायोमेडिकल इंजीनियरिंग और अन्य क्षेत्रों में बहुत महत्वपूर्ण अनुप्रयोग मूल्य और व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं।

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