티타늄은 1791년에 발견되었지만 최초의 순수 티타늄은 1910년에 생산되었으며 백년 이상의 시간이 걸렸습니다. 그 이유는 티타늄이 고온에서 매우 활동적이며 산소, 질소, 탄소 및 기타 원소와 결합하기 쉽기 때문입니다. 순수한 티타늄을 추출하기 위해서는 매우 가혹한 조건이 필요합니다.
산업계에서는 일반적으로 일메나이트를 분해하여 이산화티타늄을 생성한 다음 이산화티타늄으로부터 티타늄 금속을 생성하는 데 황산을 사용합니다. 농축 황산은 분쇄된 일메나이트(농축물)를 처리하며 다음과 같은 화학 반응이 발생합니다.
FeTiO3 + 3H2SO4 == Ti(SO4)2 + FeSO4 + 3H2O
FeTiO3 + 2H2SO4 == TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O
FeO + H2SO4 == FeSO4 + H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 == Fe2(SO4)3 + 3H2O
불순물인 Fe2(SO4)3를 제거하기 위해 철가루를 첨가하여 Fe3 plus를 Fe2 plus로 환원시킨 후 용액을 273K 이하로 냉각시켜 FeSO4·7H2O(green vitriol)를 부산물로 결정화시킨다.
Ti(SO4)2와 TiOSO4는 물에 의해 백색 메타티탄산 침전으로 분리되며 반응은 다음과 같다.
Ti(SO4)2 + H2O == TiOSO4 + H2SO4
TiOSO4 + 2H2O == H2TiO3 + H2SO4
이산화티타늄은 메타티탄산을 소성하여 얻습니다.
H2TiO3 == TiO2 + H2O
금속티타늄은 사염화티타늄을 환원시키는 금속열 환원법에 의해 공업적으로 생산된다. 염소화 처리를 위해 TiO2(또는 천연 금홍석)와 탄소 분말을 혼합하여 1000-1100K로 가열하고 생성된 TiCl4 증기를 응축한다.
TiO2 + 2C + 2Cl2=TiCl4 + 2CO-
1070K의 아르곤에서 용융된 마그네슘으로 TiCl4를 환원하면 다공성 티타늄 스폰지가 생성됩니다.
TiCl4 + 2Mg=2MgC12 + Ti
이 스펀지 티타늄은 진공 전기 아크로에서 분쇄되고 녹으며 최종적으로 다양한 티타늄 소재로 만들어집니다.
다음과 같이 반응할 수도 있습니다: Ti + 2I2=TiI4
얻은 TiI4는 고온(섭씨 약 1250도)에서 분해됩니다.
TiI4=Ti + 2I2
따라서 순수한 티타늄 막대가 얻어진다.
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