Металл века
Шрифт:
А что за крупицы обнаружил тогда Грегор в черном магнитном песке? Это ильменит. Так называется минерал железно-черного или бурого цвета со слабым блеском, отдаленно напоминающим металлический. Ильменит—титанистый железняк. Он представляет собой соединение железа, титана и кислорода. Титана содержится в ильмените не так уж и много — около 30 процентов, и то в пересчете на оксид.
В минерале перовскит титана почти вдвое больше, чем в ильмените. А распространенный титановый минерал сфен содержит около 25 процентов титана.
Известно более 100 минералов, в которых титан содержится в виде диоксида или солей
Руды, пригодные для промышленного производства металлического титана, бывают коренные и россыпные. К коренным относят титано-магнетитовые руды, залегающие сплошными массивами в виде жил. Уместно сказать, что свое название минерал ильменит получил от Ильменских гор. К такому типу относятся руды многих месторождений США, Канады, Финляндии.
Россыпные месторождения титана образовались в результате разрушения горных пород. Ильменит, рутил и другие тяжелые титансодержащие минералы накапливаются в горном песке. Водные потоки уносят песок в моря и океаны, но значительная часть его остается на побережье и занимает большие площади.
А вот пески, про стирающиеся на сотни километров вдоль восточного побережья Австралии, служат сырьевой базой для титановой промышленности Соединенных Штатов Америки. Экспорт рутила в США начался задолго до начала производства металлического титана.
После того, что вам о титане уже известно, у вас вполне могло сложиться мнение, будто все добываемые на земном шаре титансодержащие руды перерабатывают в серебристо-серый легкий и прочный металл. Но такое мнение весьма далеко от истинного положения дел, так как в металл перерабатывают всего лишь одну двадцатую часть используемого титанового сырья. "Куда же девают остальные девятнадцать частей, эту уйму ильменита, рутила, сфена? —наверное, спросите вы. Перерабатывают в пигментную диоксид титана —ту самую наилучшую белую краску, о которой говорилось еще в начале книги.
Увы, на сегодня титановая промышленность не столько металлургия, сколько промышленность по производству белого красителя, завоевывающего с каждым годом все большую популярность. Что ж, с этим тоже приходится считаться и металлурги разрабатывают и совершенствуют способы получения полупродуктов для производства титана, одинаково пригодные как для извлечения металла, так и для выпуска титановых белил.
Пляжные пески Австралии тянутся довольно узкой полосой, но в некоторых местах ее ширина составляет чуть ли не километр. Это обширное месторождение эксплуатируется с начала 30-х годов нашего века и до сих пор не исчерпано, несмотря на то что в последнее время ежегодное количество обогащенных титановых руд, вывозимых оттуда, измеряется сотнями тысяч тонн.
Россыпные месторождения титановых руд —это не только ныне существующие пляжи и прибрежные полосы, они нередко залегают на месте доисторических берегов и морей, погребенных под многометровым слоем глинистых песков и зеленовато-серых глин.
ОТ
Все титансодержащие минералы содержат большое количество посторонних включений, поэтому прямо на местах добычи титановые руды обогащают, то есть отделяют породу, содержащую титан, от пустой породы и от сырья, содержащего железо. В зависимости от того, какие именно руды обогащают, применяют тот или иной метод.
Наиболее часто встречающиеся титановые руды промышленного значения—ильм енитовые—обогащают путем магнитной сепарации, так как магнитная проницаемость их составных частей различная.
Руду в несколько приемов измельчают, в результате чего ее крупицы становятся похожими на пыль. Измельченную руду подают в специальный магнитный сепаратор на ленту транспортера. Над этой лентой быстро движется другая, рядом с которой установлен электромагнит. Поскольку частицы магнетита—железосодержащего сырья — сильно притягиваются магнитным полем, они пристают к поверхности быстро движущейся ленты и уносятся ею в специальный бункер. Немагнитная фракция, куда входят ильменит и пустая порода, попадает в другой приемник.
Теперь необходимо отделить ильменит от пустой породы. Обычно пустую породу из ильменитовой руды удаляют на концентрационных столах.
Концентрационные столы—это специальные машины, состоящие из качающихся плоскостей, омываемых водой. Под действием силы трения и давления воды и благодаря тому, что наклонные поверхности стола непрерывно вибрируют, происходит расслоение руды: тяжелые зерна размещаются в самом низу, легкие же занимают места наверху. Тяжелые зерна—это крупицы ильменита, они вдвое тяжелее пустой породы.
Столы неспроста называют концентрационными, так как с их помощью удается получить минералы в концентрированном виде, в данном случае ильменитовый концентрат, который примерно наполовину состоит из двуокиси титана. Однако, кроме оксида титана, в его составе находится значительное количество оксидов железа, алюминия, кремния, магния и других элементов. Особенно много в ильменитовом концентрате соединений железа. Чтобы отделить титановое сырье от железа, железо-титановые руды необходимо переплавить. Такую восстановительную плавку уже делают на титано-магниевых комбинатах.
ЭКСКУРСИЯ НА КОМБИНАТ
Титано-магниевые комбинаты —огромные промышленные предприятия, где каждый цех представляет собой как бы самостоятельный завод. "Рождению” титана предшествует несколько стадий, так называемых переделов, каждый из которых—определенный технологический этап.
Восстановительная плавка ильменитового концентрата — первая стадия переработки сырья на комбинате. В обычные электродуговые печи, представляющие собой ванны из огнеупорного кирпича с опущенными почти до самого дна графитированными электродами, загружают шихту. Она состоит из ильменитового концентрата и специального углеродистого восстановителя— кокса, антрацита и других углеродсодержащих веществ с наименьшим количеством золы и серы. В результате плавки раздельно получают богатые титаном шлаки и обычный чугун. Присутствие в чугуне титана действует благотворно на черный металл, поэтому при производстве чугуна и стали титан к ним нередко добавляют специально. Здесь же титан переходит в чугун непосредственно из ильменитового концентрата.