Titan wurde 1791 entdeckt, aber das erste reine Titan wurde 1910 hergestellt, und es dauerte mehr als hundert Jahre. Der Grund ist: Titan ist bei hohen Temperaturen sehr aktiv und lässt sich leicht mit Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und anderen Elementen verbinden. Es braucht sehr raue Bedingungen, um reines Titan zu extrahieren.
In der Industrie wird Schwefelsäure üblicherweise zur Zersetzung von Ilmenit zur Herstellung von Titandioxid und dann zur Herstellung von Titanmetall aus Titandioxid verwendet. Konzentrierte Schwefelsäure behandelt gemahlenen Ilmenit (Konzentrat), und die folgenden chemischen Reaktionen treten auf:
FeTiO3 plus 3H2SO4 == Ti(SO4)2 plus FeSO4 plus 3H2O
FeTiO3 plus 2H2SO4 == TiOSO4 plus FeSO4 plus 2H2O
FeO plus H2SO4 == FeSO4 plus H2O
Fe2O3 plus 3H2SO4 == Fe2(SO4)3 plus 3H2O
Um die Verunreinigung Fe2(SO4)3 zu entfernen, werden Eisenspäne zugegeben, Fe3 plus zu Fe2 plus reduziert und anschließend die Lösung auf unter 273 K abgekühlt, so dass als Nebenprodukt FeSO4·7H2O (Grünvitriol) auskristallisiert.
Ti(SO4)2 und TiOSO4 werden durch Wasser in einen weißen Metatitansäureniederschlag getrennt, und die Reaktion ist:
Ti(SO4)2 plus H2O == TiOSO4 plus H2SO4
TiOSO4 plus 2H2O == H2TiO3 plus H2SO4
Titandioxid wird durch Kalzinieren von Metatitansäure gewonnen:
H2TiO3 == TiO2 plus H2O
Titanmetall wird industriell nach dem metallothermischen Reduktionsverfahren zur Reduktion von Titantetrachlorid hergestellt. Mischen und erhitzen Sie TiO2 (oder natürliches Rutil) und Kohlepulver auf 1000-1100K für die Chlorierungsbehandlung und kondensieren Sie den erzeugten TiCl4-Dampf.
TiO2 plus 2C plus 2Cl2=TiCl4 plus 2CO-
Die Reduktion von TiCl4 mit geschmolzenem Magnesium in Argon bei 1070 K ergibt einen porösen Titanschwamm:
TiCl4 plus 2Mg=2MgC12 plus Ti
Dieser Titanschwamm wird zerkleinert, in einem Vakuum-Elektrolichtbogenofen geschmolzen und schließlich zu verschiedenen Titanmaterialien verarbeitet.
Es kann auch umgesetzt werden: Ti plus 2I2=TiI4
Das erhaltene TiI4 wird bei hoher Temperatur (etwa 1250 Grad Celsius) zersetzt:
TiI4=Ti plus 2I2
So wird ein Stab aus reinem Titan erhalten.
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