未来让钢铁下岗的钛

未来让钢铁下岗的钛

在人类历史上，第一种得到普遍使用的金属是铜。在发明了炼铁之后，铁很快又代替了铜，成为使用最广泛的金属。20世纪初，炼铝工业又迅速发展，现在世界铝产量已超过了铜，仅次于钢铁。然而，在最近几十多年来，钛又引起了人们的普遍重视。钛，在1789年英国化学家马克·格列戈尔就从矿石中发现了它，但在1910年才第一次制得纯净的金属钛。1910年，全世界钛的年产量仅0．2克。到1947年，增至两吨；1955年，迅速增加到2万吨；到了1962年，猛增到10万吨。

在几十年前，钛被称为是“稀有金属”。然而，经过地球化学家们的仔细勘探，发现钛在地壳中的储藏量比常见的铜、锡、锰、锌等金属还多，在地球上居于第七位，仅次于铝、铁、钙、钠、钾和镁。

纯净的钛，是银白色的金属，它具有比重小、强度高、耐高温、抗蚀性强的优点。钛的硬度和钢铁差不多，重量却只有同体积的钢铁的一半。据试验，如果采用钛和钛合金作为火车头的蒸汽机零件，可以比钢制的蒸汽机轻30%，而且更为坚固耐用。钛耐高热，在l668℃的高温下才熔化，比号称“不怕火”的黄金熔点还高出六百度左右。钛在常温下很稳定，就是在强酸、强碱的溶液里，甚至在“凶猛”的王水（3体积盐酸和1体积硝酸的混合物）中，也不会被腐蚀。有人曾把一块钛片沉到海底，经过五年后取出来，还是亮闪闪的，没生一点锈。

正因为这样，钛在现代科学技术上有着广泛的用途。轻盈而结实的钛已被用来制造飞机的发动机。钛制的轮船，银光闪闪，用不着涂漆，在海中航行几年也不生锈。钛制的坦克、潜水艇；军舰也已出现，它们没有磁性，不会被雷达所发现，这在军事上十分重要。在化学工业上，钛可以代替不锈钢；不锈钢虽号称“不锈”，在遇上具有强烈腐蚀性的酸碱，例如热硝酸，还会生锈、腐烂，因此在化工厂中常要更换用不锈钢制成的反应罐、输液管等。如果改用钛制造，就可以使用好几年。近年来，钛的应用越来越广。据统计，在化学工业上，约有50%的钛用于使用氯化物的工厂，25%钛用于使用硫酸的工厂，10%钛用于使用硝酸的工厂，15%钛用于其他的工厂。

钛在医学上有着独特的用途。在骨头损坏了的地方，用钛片和钛螺丝钉钉好，过几个月，骨头就会重新生长在钛片的小孔和钛螺丝钉的螺纹里，新的肌肉纤维就包在钛的薄片上，这钛的“骨头”犹如真的骨头一样，因此，钛被称为“亲生物金属”。

如果用钛做罐头盒，能长久保存食品的色、香、味。

钛的最大的缺点，是难于提炼。因为钛的熔点极高，要在高温下进行熔炼，而在那样高的温度下钛的化学性质变得比较活泼，能和氧、碳、氮及其他许多元素化合，因此，钛必须在隔绝了空气、水分的环境中进行冶炼。现在，人们都在努力研究这个关键性的问题，每年发表的关于钛的科学文献已在300篇以上，其中大部分是谈关于钛的冶炼，近年来已获得很大进展，因而钛的年产量也随着逐年激增。20世纪70年代以来，世界的钛的年产量逐年以增加15%的稳定速度上升，而钛在化学工业中的用量则以20%的速度逐年增加。钛的价格在逐年下降，1970年的价格为1960年的2／3。在不久的将来，钛的冶炼问题终将会得到彻底解决，那时，炼钛厂将会和钢铁厂一样普遍，钛成为继钢、铁、铝之后的第四种被广泛使用的金属。钛，被誉为“未来的钢铁”。

主要的钛矿是金红石（二氧化钛）、铁钛矿（钛酸铁）、钙钛矿（钛酸钙）等。许多铁矿中常含钛。

重要的钛的化合物有三种：二氧化钛、四氯化钛和钛酸钡。纯净的二氧化钛是雪白的粉末，是目前最好的白色颜料，商业上称为“钛白”。钛白的遮盖性优于锌白（氧化锌），而且不会变黑，持久性优于铅白（碳酸铅）。人们常把钛白加在油漆、纸浆中，制成白漆、白纸。在制造白色或浅色的塑料、合成纤维时，也往往加入钛白。在1947年前，人们开采钛矿的主要目的，还不是炼制金属钛，而是制取二氧化钛作颜料。现在，世界上每年用作颜料的二氧化钛，达几十万吨。

四氯化钛是一种无色的液体。它有个怪脾气——极易水解。在湿空气中，它会大冒白烟，即水解成氯化氢与氢氧化钛。在军事上，人们便利用四氯化钛的这个怪脾气，作为人造烟雾剂。特别是在海洋上，水蒸气多，一放四氯化钛，顿时白烟四起，浓雾重重，像一道白色的长城，挡住了敌人的视线。在农业上，人们用四氯化钛形成的浓雾，减少夜间地面热量的散射，可以防霜。

至于钛酸钡晶体，它又另有一种怪脾气——受压会产生电；一通电，又会改变形状。这样，人们把钛酸钡放在超声波中，它受压便产生电流，通过测量电流的强弱可测出超声波的强弱。同样，用高频电流通过它，则可产生超声波。现在，几乎所有的超声波仪器中，都要用到钛酸钡。