Content
- Què és el titani?
- Usos del Titanium Metal
- Què és el diòxid de titani?
- Usos del diòxid de titani
- D’on prové el titani?
- Producció de titani als Estats Units
Aeronaus de reconeixement CIA A-12: Fotografia d’un avió de reconeixement supersònic de la CIA A-12 anomenat "The Titanium Goose" que es preparava per a alimentar-se a gran altura. El nom és adequat, ja que moltes de les seves parts estan fabricades amb titani. Imatge de l’Agència Central d’Intel·ligència.
Què és el titani?
El titani és un metall de plata fort, resistent a la corrosió i inert. És el novè element més abundant a l'escorça terrestre. En lloc de produir-se en dipòsits grans, es produeixen petites quantitats de titani a gairebé totes les roques.
El titani és un component important en un nombre reduït de minerals. Al voltant del 90% del titani que hi ha a l'escorça terrestre es produeix a la ilmenita, un mineral del qual la majoria de la gent no ha sentit a parlar mai. És un òxid de titani de ferro amb una composició química de FeTiO3. La resta de terres de titani de superfície propera es troba en minerals com ara anatasa, brookita, leucoxè, perovskita, rutil i esfera.
Nitinol 60: Nitinol 60 és un aliatge que conté un 60 per cent de níquel i un 40 per cent de titani. Normalment l’acer inoxidable s’utilitza per fabricar coixinets perquè és dur, però l’acer inoxidable està subjecte a la corrosió. Nitinol 60 va resoldre el problema de corrosió sense pèrdues de resistència i no va reaccionar amb els lubricants del coixinet. Imatge de la NASA.
Usos del Titanium Metal
El titani és un metall familiar. Molta gent sap que s'utilitza en joieria, pròtesis, raquetes de tennis, màscares de portera, tisores, marcs de bicicletes, eines quirúrgiques, telèfons mòbils i altres productes d'alt rendiment. El titani és tan fort com l’acer, però pesa aproximadament la meitat. És dues vegades més forta que l’alumini, però només un 60% més pesat.
El titani es combina amb ferro, alumini, vanadi, níquel, molibdè i altres metalls per produir aliatges d’alt rendiment. Motors a motor, naus espacials, equipament militar, coixinets, armadures i altres productes d'alta tecnologia necessiten peces fabricades amb aquests aliatges.
Peces d'avions de titani: El metall i els aliatges de titani proporcionen peces de gran resistència, lleugeres i resistents a la corrosió per als motors d'avió, controls i components estructurals. Aquest NAS-F-16XL té un guant de titani per a estudis de flux laminar que cobreix part de la seva ala esquerra. Imatge de la NASA de Jim Ross.
Pintura Blanca: La major part de la pintura blanca utilitzada avui en dia conté diòxid de titani com a pigment. Això dóna a la pintura un color blanc brillant que és permanent, amb opacitat per cobrir en una sola capa i una brillantor que reflecteix la llum. Quan la pintura s’asseca, el recobriment mineral que queda a la vostra paret és diòxid de titani. Copyright de la imatge iStockphoto / Okea.
Què és el diòxid de titani?
El diòxid de titani és un material brillant, blanc i opac, amb una composició química de TiO2. Es produeix oxidant ilmenita o altres minerals de titani a altes temperatures. A continuació, s'enfonsa en la pols fina necessària per a molts usos.
S'utilitza aproximadament deu vegades més titani en forma de diòxid de titani en comparació amb el titani metall. La majoria de les persones no han sentit mai parlar de l'ús de titani d'aquesta forma. Això es deu al fet que el diòxid de titani és un ingredient més dels productes que no pas un material primari.
Compostos de poliment: La pols de diòxid de titani es classifica acuradament per la mida de les partícules i es ven com a poliment per a treballs metàl·lics i lapidaris. La imatge és una bóta de roca acabada d’obrir amb un espès blanc espumós.
Usos del diòxid de titani
L’ús més comú de titani és com a agent blanquejador, brillant i opacifiant. Les pintures blanques d’alta qualitat solen contenir quantitats importants de diòxid de titani, que té el nom de pigment de “blanc de titani”. El diòxid de titani augmenta la blancor i la reflectivitat de les pintures. Quan entreu a una habitació i activeu la llum, la pintura és molt reflectant i fa que l'habitació sembli més brillant, ja que es reflecteix més llum des de les superfícies pintades. El diòxid de titani també augmenta l'opacitat de les pintures, permetent que una capa cobreixi el que hi ha a sota en moltes situacions.
Durant gairebé 2000 anys, el "blanc de plom" va ser un important pigment utilitzat en la pintura blanca. El 1904, Sherwin-Williams, fabricant de pintures, va informar sobre els perills de la pintura que contenia pigment de plom. A partir d’aquest moment els fabricants de pintures van començar a allunyar-se dels pigments de plom, i el pigment de titani va ser el reemplaçament més viable. Avui en dia, la major part de la pintura blanca fabricada té diòxid de titani com a pigment.
El diòxid de titani es premsa a les fibres dels papers d'alta qualitat per millorar la seva blancor, lluentor i textura. S’afegeix a la llet desnatada per millorar la seva blancor i opacitat. S’afegeix a pasta de dents, cautxú, plàstics, cosmètics, protecció solar i molts productes alimentaris pel mateix motiu. Es tracta de materials utilitzats per cada persona a la Terra gairebé cada dia. Poca gent s'adona del paper que juga el titani dins d'ells. Es pot utilitzar en aliments, cosmètics i altres productes que la gent consumeix perquè és inert.
La pols de diòxid de titani també es classifica en mides de partícules específiques per utilitzar-les com a compost per polir. S'utilitza per polir pedres precioses, metalls i altres materials. Sovint és menys efectiu que altres polits, però quan és eficaç pot proporcionar un estalvi de costos.
Arenes Minerals Pesades: Una excavació poc profunda a Folly Beach, Carolina del Sud, exposa capes fines de sorres minerals. La major part de la ilmenita minada avui és de sorres amb una forta concentració mineral. Fotografia de Carleton Bern, enquesta geològica dels Estats Units.
D’on prové el titani?
La majoria del titani mundial és produït mitjançant la mineria de sorres minerals pesades. Aquestes sorres es troben degradades a partir de masses exposades de roques ígnies com ara gabbro, norita i anorthosita. Aquestes roques contenen minerals portants de titani com ilmenita, anatasa, brookita, leucoxè, perovskita, rutil i esfena.
Quan aquestes roques es descomponen per la meteorització, els minerals de titani són dels més resistents. Es concentren fent meteorització i es transporten aigües avall com a grans de sorra i argel·les. Finalment, es dipositen com a sorra al llarg de la línia de costa d’un continent. Aquí és on solen ser dragats o minats. La mineria també es produeix a les zones interiors on es van dipositar minerals de titani durant períodes de nivell del mar superiors al que actualment coneixem.
Aquestes sorres minerals gruixudes podrien contenir un pocs per cent en pes d’ilmenita i altres minerals de titani. Després de la extracció de la sorra, es dirigeix a una planta de processament que recupera minerals portadors de titani. Es podran recuperar altres minerals valuosos alhora. A continuació, es processen o es venen per a la producció de titani metall o diòxid de titani. Després es torna la sorra al lloc on es va extreure i es recupera la platja.
Titani en sediments i sòls corrents: Un mapa que mostra l’abundància de titani, en forma de diòxid de titani, en els sediments corrents i sòls de part de l’est dels Estats Units. Una zona rica en titani corresponent a la província fisiogràfica de Virginia Blue Ridge mostra valors superiors al 3% en pes de diòxid de titani, enquesta geològica dels Estats Units.
Producció de titani als Estats Units
Els Estats Units utilitzen més minerals de titani del que produeix actualment, cosa que el converteix en un importador net de titani. Hi ha hagut una quantitat limitada de dragatge a la costa atlàntica de Florida. Allà, els sediments costaners són dragats i processats per eliminar sorres minerals pesades. La ilmenita és el mineral portant de titani recuperat per aquesta activitat.
L'explotació minera a l'exterior s'ha produït en nombroses localitats de Virgínia. Per erosió hi ha hagut un cos anorthosit que porta un ilmenit a la província fisiogràfica de la Blue Ridge. Els sediments derivats d’aquesta erosió poden contenir localment uns quants per cent de pesos en pes, sent la ilmenita el principal mineral portador de titani. Aquests jaciments han estat excavats i processats per eliminar-ne el pesat contingut en minerals. L’àrea on es produeix aquesta mineria correspon a sediments i sòls rics rics en titani, mostrats, analitzats i mapejats per l’Enquesta Geoquímica Nacional (vegeu mapa adjunt).
Per complir els seus requisits de titani, els Estats Units importen concentrats minerals de titani. Els principals productors de titani inclouen: Austràlia, Canadà, Xina, Japó, Kenya, Madagascar, Moçambic, Noruega, Rússia, Aràbia Saudita, Senegal, Sierra Leona i Sud-àfrica.