鈦金屬

鈦是一種過渡金屬，具有鋼鐵般的外觀和銀灰色的光澤，一段時(shí)間以來一直被認(rèn)為是稀有金屬。鈦不是一種稀有金屬，它約占地球總重量的05的外殼.42%，是 銅、鎳、鉛、鋅總量的16倍。在金屬世界排名第七，含鈦礦物70多種。鈦具有高強(qiáng)度低密度高硬度高熔點(diǎn)和強(qiáng)耐腐蝕性；高純鈦塑性好，但有雜質(zhì)存在時(shí)變脆變硬。

鈦、鈦合金和鈦化合物的優(yōu)異性能促使人們迫切需要它們。然而，高昂的生產(chǎn)成本限制了它的應(yīng)用。

據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，中國鈦的使用量 美國化學(xué)工業(yè)在2012年達(dá)到2.5萬噸，低于2011年。這是中國 美國化工鈦市場(chǎng)自2009年以來經(jīng)歷了負(fù)增長(zhǎng)。近年來，化學(xué)工業(yè)一直是鈦加工材料的最大用戶，其消費(fèi)量一直保持在鈦材總消費(fèi)量的50%以上，2011年的比例高達(dá)55%但隨著經(jīng)濟(jì)下行，化工行業(yè)不僅新開工項(xiàng)目將大幅減少，還將面臨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，部分產(chǎn)品新增產(chǎn)能將受到控制，落后產(chǎn)能將逐步淘汰。受此影響，鈦加工材料消費(fèi)萎縮也就順理成章了。在此之前，有業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，2013~2015年鈦在化工行業(yè)的使用量將達(dá)到峰值。從目前的市場(chǎng)表現(xiàn)來看，2012年整體經(jīng)濟(jì)疲軟可能會(huì)提前化工用鈦的衰退期。

有了以上政策和國家環(huán)保、隨著產(chǎn)業(yè)政策的實(shí)施和市場(chǎng)的推動(dòng)，中國 美國鈦白行業(yè)將經(jīng)歷去產(chǎn)能過程，這將促進(jìn)行業(yè)升級(jí)，提高氯化法鈦白的比重，提高行業(yè)集中度。在未來的五年里，中國 美國鈦白粉行業(yè)將迎來大規(guī)模重組、整合。2]近期中核鈦白、金普鈦業(yè)的收購行為和意向，預(yù)示著鈦白粉行業(yè)整合的大幕已經(jīng)拉開。

物理性質(zhì)

鈦是一種銀白色金屬，它的密度（4.506g/cm)大約是鐵的一半，但是它有很高的機(jī)械強(qiáng)度（接近于鋼）

化學(xué)性質(zhì)

在室溫下，鈦對(duì)空氣和水非常穩(wěn)定。可緩慢溶解于濃鹽酸或熱稀鹽酸中生成Ti。熱濃硝酸與鈦的反應(yīng)也非常緩慢，最終生成不溶性二氧化鈦的水合物TiO2nH2O。在高溫下，鈦能與許多非金屬反應(yīng)，如氧、氯分別產(chǎn)生TiO2和TiCl4。在高溫下，鈦還能與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化鈦和H2，鈦能與許多金屬形成合金。

鈦的比重只有鐵的1/2，但能像銅一樣經(jīng)得起錘打和拉拔。在超低溫世界里，鈦會(huì)變得更堅(jiān)硬，具有超導(dǎo)體的屬性，而鋼會(huì)變得脆弱無能。

鈦有很強(qiáng)的耐酸堿腐蝕能力，在海水中浸泡5年也不會(huì)生銹，而鋼在海水中會(huì)腐蝕變質(zhì)。用鈦合金制造船體，海水可以 不要腐蝕它。用鈦合金制成的“鈦潛艇”，可以下潛到4500米的深度一般鋼鐵潛艇超過300米就很容易被水壓壓碎。

利用鈦和鋯對(duì)空氣的強(qiáng)吸收性，可以除去空氣，從而產(chǎn)生真空。鈦鋯合金制成的真空泵只能抽十億分之一的空氣。

在航天工業(yè)中，鈦可以制成航天器“外衣”，防高溫的侵襲。

一種鈦鎳合金，被稱為“記憶合金”這種合金被做成預(yù)定的形狀，然后只要稍微加熱，受到外力變形就能恢復(fù)原來的樣子。這種合金已被應(yīng)用于許多領(lǐng)域。比如美國阿波羅飛船上用的天線就是這種記憶合金；第九人 上海第一醫(yī)學(xué)院附屬的美國醫(yī)院已經(jīng)將這種記憶合金用于女性絕育；此外，它還可以用于儀器、電子裝置等領(lǐng)域。

碳化鈦（TiC）很像碳化鐵，有金屬光澤。但它的熔點(diǎn)和硬度比碳化鐵高。因此，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

用鈦制器皿保存食物時(shí)，器皿不會(huì)被腐蝕產(chǎn)生離子，食物能保持原有的風(fēng)味；鈦金炊具質(zhì)輕強(qiáng)度高，不會(huì)生銹，最科學(xué)衛(wèi)生。

鈦合金制成的高壓容器可以承受2500個(gè)大氣壓的高壓。

鈦在外科手術(shù)中的應(yīng)用也非常引人入勝。不銹鋼，使用不銹鋼有一個(gè)缺點(diǎn)，就是骨頭愈合后，再把不銹鋼片拿出來是很痛苦的。否則不銹鋼會(huì)因生銹而對(duì)人體有害。如果改用鈦制的“人造骨胳”將徹底改變矯形技術(shù)。在頭部受損的地方，使用鈦板和鈦螺釘幾個(gè)月后，骨骼會(huì)在鈦板的孔和螺絲中重新生長(zhǎng)，新的肌肉纖維會(huì)被包裹在鈦板上鈦骨像真骨一樣血肉相連，起到支撐和加固的作用因此，鈦被譽(yù)為“親生物金屬”它已經(jīng)被應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肋關(guān)節(jié)、頭蓋骨、主動(dòng)心瓣、骨固定夾等等。

在煉鋼工業(yè)中，少量的鈦是一種良好的脫氧劑、除氮及除硫劑。

鈦酸鋇晶體廣泛應(yīng)用于超聲波儀器和水下探測(cè)器。這是因?yàn)楫?dāng)它在壓力下改變形狀時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流；一旦通電，它會(huì)再次改變形狀。將鈦酸鋇放入超聲波中，按壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流，可以通過其產(chǎn)生的電流來測(cè)量超聲波的強(qiáng)度；相反，通過使高頻電流通過它，可以產(chǎn)生超聲波。

在工藝品和日用品中用黃金裝飾，由于它們的硬度很低、容易刺破磨損，不耐用。在這些物質(zhì)表面鍍上一層氮化鈦，外觀幾乎和黃金一模一樣，但比黃金和硬質(zhì)合金更耐磨這種涂層被認(rèn)為具有“永不磨損性”

有機(jī)鈦聚合物，可用作表面活性劑、分散劑、抗水劑或防銹劑。

在人類使用的四大系列儲(chǔ)氫金屬中，鈦系是其中之一，也是比較便宜的一種，但是人類還沒有找到更理想的“貯氫金屬”一旦這個(gè)問題得到解決，人們就可以使用氫作為燃料。

中國已探明的鈦資源分布在21個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）共108個(gè)礦區(qū)（圖3.5.1及表3.5.4）主產(chǎn)區(qū)是四川，其次是河北、海南、廣東、湖北、廣西、云南、陜西、山西等省（區(qū)）

鈦磁鐵礦巖礦

主要礦床位于四川省攀枝花和紅格米易白馬和西昌太和；河北承德的寺廟、黑山，豐寧的招兵溝，崇禮的南天門；山西左權(quán)通榆；陜西省洋縣畢集溝；新疆的尾亞；河南省舞陽縣趙庵村；廣東興寧的夏蘭；黑龍江省的呼瑪；北京昌平的上莊，懷柔的新地。其中，四川省 資產(chǎn)負(fù)債表上的儲(chǔ)備（TiO2 44256.32萬t）占全國同類儲(chǔ)量（TiO2 46522.83萬t）的95.1%，河北省（TiO2 1544.46萬t）占3.3%，陜西省占0.46%，山西省占0.35%

金紅石巖礦

主要礦床位于湖北省棗陽市大夫山；山西代縣碾子溝；河南省新縣楊沖；山東省萊西縣劉家莊。湖北金紅石（TiO2）表內(nèi)儲(chǔ)量（534.43萬t）占全國同類儲(chǔ)量（750.86萬t）的71.2%，山西省（154.79萬t）占20.6%，陜西省（44.4萬t）占5.9%

到1995年底，世界金紅石（包括銳鈦礦）儲(chǔ)量和儲(chǔ)量基數(shù)分別為3330萬噸和1644億噸，總資源量約為2.3億t（TiO2含量，下同），主要在南非、印度、斯里蘭卡、澳大利亞。世界鈦鐵礦（TiO2）儲(chǔ)量和儲(chǔ)量基數(shù)均為2.743億t和4.353億t，總資源約10億t；主要集中在南非、挪威、澳大利亞、加拿大和印度。

到1996年底，中國保留了原生鈦（磁）鐵礦（折TiO2）儲(chǔ)量35704.09萬t（其中，甲B丙級(jí)23191.50萬t）鈦鐵礦（砂礦）礦產(chǎn)儲(chǔ)量3803.19萬t（其中，甲B丙班2147名.17萬t）金紅石礦儲(chǔ)量256.86萬t（其中，A B C級(jí)73名.73萬t)金紅石型二氧化鈦儲(chǔ)量750.86萬t（其中A B C級(jí)242.43萬t）

如果1996年我國持有的鈦鐵礦ABC礦儲(chǔ)量為2147，.按TiO248含量計(jì)17萬噸%換算下來，它的二氧化鈦儲(chǔ)量是1030.64萬t，僅占當(dāng)年世界鈦鐵礦(TiO2)2 7億噸3.83%如果它與原生鈦磁鐵礦結(jié)合（TiO2）甲乙丙級(jí)儲(chǔ)量（(23 191)50萬t）其中大約50是可用的%以粒狀鈦鐵礦的形式生產(chǎn)（TiO2）儲(chǔ)量11595.加上75萬噸，二氧化鈦總儲(chǔ)量為12626.6萬t，占當(dāng)年世界鈦鐵礦的60（TiO2）儲(chǔ)量27億噸47.76%從這個(gè)意義上說，中國堪稱世界上鈦鐵礦資源最豐富的國家。

如果1996年我國金紅石礦的ABC儲(chǔ)量為73.按TiO2 94含量計(jì)為73萬噸%換算成TiO2儲(chǔ)量為69.31萬噸，加上當(dāng)年金紅石（TiO2）甲乙丙儲(chǔ)量242.43萬t，合計(jì)311.74萬噸，占當(dāng)年世界金紅石產(chǎn)量的70（TiO2）儲(chǔ)量3330萬噸9.36%可見我國金紅石資源并不豐富。

純鈦是一種銀白色的金屬，具有許多優(yōu)良的性能。鈦的密度為4.54g/Cm3，比鋼輕43% ，比久負(fù)盛名的輕金屬鎂略重。但機(jī)械強(qiáng)度與鋼相差無幾，是鋁的2倍，鎂的5倍。鈦耐高溫，熔點(diǎn)1942K，比金高近1000K ，比鋼高近500K。

鈦是一種化學(xué)活性金屬。加熱時(shí)能與O2、N2、H2、硫和鹵素之間的非金屬相互作用。但在室溫下，鈦表面容易形成一層非常薄而致密的氧化物保護(hù)膜，能抵抗強(qiáng)酸甚至王水的作用，表現(xiàn)出很強(qiáng)的耐腐蝕性。因此，普通金屬在酸性溶液中會(huì)變得千瘡百孔，而鈦卻安然無恙。

液態(tài)鈦幾乎可以溶解所有的金屬，所以可以和很多金屬形成合金。在鋼中加入鈦制成的鈦鋼堅(jiān)韌而富有彈性。鈦與金屬Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成間隙化合物或金屬間化合物。

鈦合金制成的飛機(jī)比同等重量的其他金屬制成的飛機(jī)多載100多名乘客。該潛艇不僅能抗海水腐蝕，還能抗深水壓力，潛水深度比不銹鋼潛艇高80% 。同時(shí)，鈦是非磁性的，不會(huì)被地雷發(fā)現(xiàn)，具有很好的反監(jiān)聽效果。

鈦具有“親生物“性。在人體內(nèi)，能抵抗分泌物的腐蝕，無毒，適用于任何滅菌方法。因此被廣泛用于制作醫(yī)療器械和人工髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、脅關(guān)節(jié)、頭蓋骨，活動(dòng)心臟瓣膜、骨骼固定夾。1]當(dāng)新的肌肉纖維環(huán)纏繞在它們周圍時(shí)“鈦骨”早上，這些鈦骨頭開始維持人體的正常活動(dòng)。

鈦在人體內(nèi)分布廣泛，正常人體內(nèi)含量每70kg體重不超過15mg，但其作用尚不明確。但已證明鈦能刺激吞噬細(xì)胞，增強(qiáng)免疫力。

重要的鈦化合物有：二氧化鈦(TiO2)四氯化鈦(TiCl4)偏鈦酸鋇(BaTiO3)

二氧化鈦

純二氧化鈦是一種白色粉末，是一種優(yōu)良的白色顏料“鈦白”它兼有鉛白(PbCO3)覆蓋性能和鋅白（ZnO）的持久性能。因此，人們經(jīng)常在涂料中加入鈦白粉，制成高檔白漆；造紙工業(yè)中用作紙漿的填料；紡織工業(yè)中用作人造纖維的消光劑；在玻璃、陶瓷、搪瓷工業(yè)作為添加劑，以改善其性能；在許多化學(xué)反應(yīng)中用作催化劑。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，二氧化鈦和鈦系列化合物作為精細(xì)化工產(chǎn)品，具有很高的附加值和誘人的前景。

四氯化鈦

四氯化鈦是無色液體；熔點(diǎn)250K、沸點(diǎn)409K，有刺鼻氣味。在水中或潮濕空氣中易水解，放出大量白煙。

TiCl 43h2o  ==  H2TiO 34HCl

因此，TiCl4 4在軍事上，特別是在海戰(zhàn)中被用作人工氣溶膠。在農(nóng)業(yè)上，人們使用TiCl4 4形成的濃霧地面，以減少夜間地?zé)岬膿p失，保護(hù)蔬菜和作物免受嚴(yán)寒、霜凍的危害。

偏鈦酸鋇

將TiO2 2和BAC O3熔融在一起制備偏鈦酸鋇：

Tio2Baco ==  BaTiO3 decacarbon dioxide-

人工制備的BaTiO3具有高介電常數(shù)，并且由其制成的電容器具有大容量更重要的是，鈦酸鋇具有顯著的“壓電性能”它的晶體受壓會(huì)產(chǎn)生電流，通電會(huì)改變形狀。人們把它放在超聲波中，當(dāng)它被按壓時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流通過測(cè)量電流，可以測(cè)量超聲波的強(qiáng)度。幾乎所有的超聲波儀器都使用它。隨著鈦酸鹽的開發(fā)和利用，它越來越廣泛地用于制造非線性元件、介質(zhì)放大器、電子計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件、微型電容器、電鍍材料、航空材料、強(qiáng)磁、半導(dǎo)體材料、光學(xué)儀器、試劑等。

鈦及鈦合金是極其重要的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域、航天、車輛工程、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

材質(zhì)：佳能鈦，工業(yè)純鈦， α 型鈦， β 型鈦， α  β型鈦

類型包括有鈦絲、鈦網(wǎng)、鈦管、鈦片、鈦箔。

鈦網(wǎng)：它應(yīng)用在一些儀器設(shè)備上，起到過濾的作用。

鈦絲：除了工業(yè)應(yīng)用，高級(jí)鈦絲還用于一些植入和美容手術(shù)。

鈦管：應(yīng)用于工業(yè)、機(jī)械上。

鈦片：骨植入物，外科骨縫合和生物植入公司。

鈦箔：應(yīng)用程序同上鈦箔是一種較薄的鈦片，厚度為0.1mm以下。