Innhold
- Hva er titan?
- Bruk av titanmetall
- Hva er titandioksid?
- Bruk av titandioksid
- Hvor kommer titan fra?
- Titanproduksjon i USA
CIA A-12 Reconnaissance Aircraft: Fotografi av et supersonisk rekognoseringsfly fra CIA A-12 med navnet "The Titanium Goose" som forberedte seg på å fylle bensin i stor høyde. Navnet passer da mange av delene er laget med titan. Bilde av Central Intelligence Agency.
Hva er titan?
Titanium er et sølvmetall som er sterkt, motstandsdyktig mot korrosjon og inert. Det er det niende rikeste elementet i jordskorpen. I stedet for å forekomme i store avsetninger, forekommer små mengder titan i nesten hver stein.
Titan er en viktig bestanddel i et lite antall mineraler. Rundt 90% av titanet i jordskorpen forekommer i ilmenitt, et mineral som de fleste aldri har hørt om. Det er et jern-titaniumoksid med en kjemisk sammensetning av FeTiO3. Resten av jordens titan på overflaten er i mineraler som anatase, brookitt, leucoxene, perovskite, rutile og spene.
Nitinol 60: Nitinol 60 er en legering som inneholder 60 prosent nikkel og 40 prosent titan. Normalt brukes rustfritt stål til å lage lagre fordi det er hardt, men rustfritt stål er utsatt for korrosjon. Nitinol 60 løste korrosjonsproblemet uten tap av styrke og reagerte ikke med bærende smøremidler. Bilde av NASA.
Bruk av titanmetall
Titanium er et kjent metall. Mange vet at det brukes i smykker, proteser, tennisracketere, målmasker, saks, sykkelrammer, kirurgiske verktøy, mobiltelefoner og andre produkter med høy ytelse. Titan er like sterk som stål, men veier omtrent halvparten så mye. Den er dobbelt så sterk som aluminium, men bare rundt 60% tyngre.
Titan kombineres med jern, aluminium, vanadium, nikkel, molybden og andre metaller for å produsere høyytelseslegeringer. Jetmotorer, romfartøy, militært utstyr, lagre, kropps rustning og andre høyteknologiske produkter trenger deler laget med disse legeringene.
Deler av titanfly: Titanmetall og legeringer gir høye styrke, lette, korrosjonsbestandige deler for flymotorer, kontroller og konstruksjonskomponenter. Denne NASA F-16XL har en titanhanske for studier av laminær strømning som dekker deler av venstre vinge. NASA-bilde av Jim Ross.
Hvitmaling: Det meste av den hvite malingen som brukes i dag inneholder titandioksid som pigment. Dette gir malingen en lys hvit farge som er permanent, med uklarhet til å dekke i ett strøk, og en lysstyrke som reflekterer lys. Når malingen tørker, er mineralbelegget som er igjen på veggen din titandioksid. Image copyright iStockphoto / Okea.
Hva er titandioksid?
Titandioksid er et lyst, hvitt, ugjennomsiktig materiale med en kjemisk sammensetning av TiO2. Det produseres ved å oksidere ilmenitt eller andre titanmineraler ved høye temperaturer. Det blir deretter malt i det fine pulveret som kreves for de mange bruksområdene.
Omtrent ti ganger mer titan brukes i form av titandioksid sammenlignet med titanmetall. De fleste har aldri hørt om titan som brukes i denne formen. Dette er fordi titandioksid er en ingrediens i produkter i stedet for et primært materiale.
Poleringsforbindelser: Titandioksidpulver klassifiseres nøye etter partikkelstørrelse og selges som et poleringsmiddel for lapidary og metallarbeid. Bildet er en tønne med en tumble som bare er åpnet med en tykk hvit skum av polsk.
Bruk av titandioksid
Den vanligste bruken av titan er som et hvittende, lysende og opacifiserende middel. Hvitmaling av høy kvalitet inneholder vanligvis betydelige mengder titandioksid, som har et pigmentnavn "titanhvit." Titandioksid øker malingens hvithet og refleksjonsevne. Når du kommer inn i et rom og slår på lyset, er malingen svært reflekterende og får rommet til å virke lysere - fordi mer lys reflekteres fra de malte overflatene. Titandioksid øker også malingens opacitet, slik at ett strøk kan dekke det som er under i mange situasjoner.
I nesten 2000 år var "blyhvit" et viktig pigment som ble brukt i hvitmaling. I 1904 rapporterte Sherwin-Williams, en malingsprodusent, om farene ved maling som inneholder blypigment. Fra den tiden begynte malingsprodusenter å bevege seg bort fra blypigmenter, og titanpigment var den mest levedyktige erstatningen. I dag har det meste av den hvite malingen som er produsert titandioksid som pigment.
Titandioksid presses inn i fibrene i papir av høy kvalitet for å forbedre deres hvithet, lysstyrke og tekstur. Det blir tilsatt skummet melk for å forbedre dets hvithet og uklarhet. Det er lagt til tannkrem, gummi, plast, kosmetikk, solkrem og mange matvarer av samme grunn. Dette er materialer som brukes av nesten alle mennesker på jorden nesten hver dag. De færreste er klar over hvilken rolle titan spiller i dem. Det kan brukes i matvarer, kosmetikk og andre produkter som folk bruker fordi det er inert.
Titandioksidpulver klassifiseres også til spesifikke partikkelstørrelser for bruk som poleringsmiddel. Det brukes til polering av edelstener, metaller og andre materialer. Det er ofte mindre effektivt enn andre poleringsmidler, men når det er effektivt kan det gi en kostnadsbesparelse.
Tung mineral sand: Grunngraving ved Folly Beach, South Carolina, utsetter tynne lag med tungt mineralsk sand. Det meste av den ilmenitt som er utvunnet i dag, er fra sand med tung mineralkonsentrasjon. Fotografi av Carleton Bern, USAs geologiske undersøkelse.
Hvor kommer titan fra?
De fleste av verdens titan er produsert av gruvedrift av tunge mineraler. Disse sandene forekommer ned-gradient fra utsatte masser av stollende bergarter som gabbro, norite og anorthositt. Disse bergartene inneholder titanholdige mineraler som ilmenitt, anatase, brookitt, leucoxene, perovskite, rutile og spene.
Når disse bergartene brytes ned ved forvitring, er titanmineraler blant de mest motstandsdyktige. De konsentreres ved forvitring og transporteres nedstrøms som korn av sand og silt. Etter hvert blir de avsatt som sand langs kysten av et kontinent. Det er her de vanligvis er mudret eller utvunnet. Gruvedrift skjer også på innlandssteder hvor titanmineraler ble avsatt i perioder med havnivå høyere enn hva vi vet i dag.
Disse tunge mineralsandene kan inneholde noen vektprosent ilmenitt og andre titanmineraler. Etter at sanden er utvunnet, går den til et prosessanlegg som gjenvinner titanholdige mineraler. Andre verdifulle mineraler kan utvinnes samtidig. Deretter blir de behandlet eller solgt for produksjon av titanmetall eller titandioksid. Sanden blir deretter returnert til stedet der den ble utvunnet og stranden blir gjenvunnet.
Titan i strøm Sedimenter og jord: Et kart som viser overflod av titan, i form av titandioksid, i strømssedimenter og jordsmonn i en del av det østlige USA. En titanrik sone som tilsvarer Virginia Blue Ridge fysiografiske provins, viser verdier på over 3 vekt% titandioksid, United States Geological Survey.
Titanproduksjon i USA
USA bruker flere titanmineraler enn de produserer for tiden, noe som gjør det til en nettimportør av titan. En begrenset mengde mudring har skjedd utenfor Atlanterhavskysten av Florida. Der er strandlinjesedimenter mudret og bearbeidet for å fjerne tunge mineralsand. Ilmenitt er det primære titanbærende mineral som utvinnes ved denne aktiviteten.
Onshore gruvedrift har skjedd på mange steder i Virginia. Der er et ilmenittbærende anortositt legeme i den fysiografiske provinsen Blue Ridge blitt utsatt for erosjon. Sedimenter avledet fra denne erosjonen kan lokalt inneholde noen få prosent tunge mineraler etter vekt, idet ilmenitt er det primære titanbærende mineral. Disse forekomstene er blitt gravd ut og behandlet for å fjerne det tunge mineralinnholdet. Området der denne gruvedriften foregår tilsvarer titanrike strømmedimenter og jordsmonn som er prøvetatt, analysert og kartlagt av National Geochemical Survey (se vedlagte kart).
For å oppfylle titankravene importerer USA titanmineralkonsentrater. Ledende titanprodusenter inkluderer: Australia, Canada, Kina, Japan, Kenya, Madagaskar, Mosambik, Norge, Russland, Saudi-Arabia, Senegal, Sierra Leone og Sør-Afrika.