В Москве у метро «ВДНХ» обращает на себя внимание стремительно уходящая ввысь сверкающая стрела, вознесшая на 107-метровую высоту модель космической ракеты. Издали ракета кажется совсем небольшой, хотя длина ее 11 м. Этот обелиск «Покорителям космоса» открыт 18 октября 1964 г. в честь выдающихся достижений советского народа в освоении космического пространства. Авторы проекта (скульптор А. П. Файдыш-Крандиевский, архитекторы М. О. Борщ и А. Н. Колчин) долго искали облицовочный материал для обелиска. В печати сообщалось, что они перебрали разные варианты: стекло, пластмасса, нержавеющая сталь. Но лучшим материалом оказались листы полированного титана. Стрела монумента установлена на постаменте, облицованном полированным гранитом — стилобате.
Титан — сравнительно новый металл, обладает целым рядом важнейших свойств, делающих его вечным. Титан был открыт англичанином У. Грегори в 1791 г. и назван менакином (образцы были собраны им в местечке Менакан в Корнуолле). Вторично он был открыт в 1795 г. немецким химиком М. Клапротом, назвавшим его титаном (в честь мифологических титанов, сыновей Земли). Металлический титан был получен спустя 80 лет в 1875 г. русским ученым Д. К. Кирилловым, а в 1887 г. шведы Нильсон и Петерсон получили почти чистый титан (95 %). В 1910 г. американским химиком Хантером, усовершенствовавшим методику шведов, было получено несколько граммов сравнительно чистого титана (имелись ничтожные доли примеси, которые делали его хрупким). В 1925 г. голландские химики ван-Аркель и де-Бур путем разложения тетрахлорида титана на раскаленной вольфрамовой проволоке получили титан высокой чистоты. Эксперименты показали высокие качества металла, которые и открыли ему дорогу в технику.
Оказалось, что качества металла зависят от его чистоты. Поэтому по чистоте все материалы (в том числе и металлы) делятся на три группы: технически чистые, если материал содержит менее 99,9 % основного вещества; химически чистые, если основное вещество составляет от 99,9 до 99,99 %, особо чистые — основной материал более 99,999 % (при этом называют число девяток после запятой, например, «две девятки», «пять девяток»). Кстати, очень хрупкими по этой причине считались первоначально и многие другие металлы (например, хром, вольфрам, молибден, тантал, висмут, цирконий).
Полученные в более чистом виде они стали пластичными при низкой температуре, антикоррозионными и т. д. Поэтому перед наукой всегда стоит задача получения металла как можно в более чистом виде.
Итак, сам титан — яркий серовато-серебристый металл, он имеет прочность легированной стали, но вдвое легче ее, и, в отличие от стали, вязок, пластичен, поэтому хорошо поддается механической обработке (прокату, ковке, резанию), устойчив против коррозии, термостоек (температура плавления 1668 °С, кипения — 3260 °С), не теряет прочности при нагревании до 430 °С, немагнитен. Сплавы с титаном в 2—3 раза прочнее алюминиевых, в 5 раз — магниевых. Благодаря этим свойствам титан в последние годы применяется в современном самолетостроении, ракетостроении, в ядерных реакторах, в судостроении, приборостроении, в машиностроении (при изготовлении ответственных деталей и узлов). В космической технике из титановых сплавов изготавливают баки для хранения жидкого кислорода и водорода (при сверхнизких температурах титан не разрушается). Титан выступает конструкционным материалом для объектов, монтируемых в Космосе (в условиях космического вакуума он легко сваривается и режется). Титан очень устойчив к коррозии. Он не поддается агрессивным жидкостям («съедающим» чугун за несколько суток), из него производят реакторы химических предприятий (реакторы из нержавеющей стали выдерживают не более чем полгода), коррозия совершенно не разрушает титан, опущенный в морскую воду.
Присадка титана (до 0,1 %) в сталь намного увеличивает ее твердость и эластичность. Карбиды и нитриды титана используются для изготовления абразивов (полированное материалы). Соединения титана используются для изготовления высокоустойчивых белил, красок, лаков, эмалей, тугоплавких пленок.
В природе известно более 80 минералов, в которых содержится титан, но промышленную ценность имеют лишь два из них: ильменит, или титанистый железняк (оксид титана и железа, содержит 32 % титана), рутил (диоксид титана, 60 %).
Название «рутил» происходит от латинского «рутилюс» — красноватый (все разновидности минерала, даже имеющие черную окраску, просвечивают красноватым цветом). Обычно наблюдается в виде игольчатых кристалликов желтого, коричневого, красного и даже черного цветов. Ильменит назван по месту открытия (Ильменские горы на Южном Урале).
Ильменит и рутил добываются из аллювиальных и прибрежно-морских россыпных месторождений (черные пески), широко распространенных у морских побережий Индии, Австралии, США, Бразилии, Шри-Ланки. Месторождения разрабатываются в том случае, если минимальное содержание рудных минералов в аллювиальной россыпи составляет 30—40 кг/м3, а в прибрежно-морской — 40—50 кг/м3. Осваиваются и магматические (позднемагматические) месторождения, титановые минералы в которых генетически связаны с ультраосновными и основными породами (месторождения Урала в СССР).
Мировые прогнозные ресурсы титана (без СССР) оцениваются в 10 млрд. т. Подавляющая часть их сосредоточена в пределах коренных магматических месторождений древних платформ и щитов. Но изучены, эти месторождения еще недостаточно.
В СССР коренные магматогенные месторождения титано-магнетитовых руд разведаны на Кольском полуострове — Енское, на севере Онежского озера — Пудож-Гора, на Среднем Урале — Качканарское, на Южном Урале — Кусинское. Россыпи комплексного состава известны на Украине и в других районах европейской части страны, на Южном Урале, в Западной Сибири и Северном Казахстане. Всюду это комплексные руды, легко обогатимые, пригодные для открытых разработок.
В несоциалистическом мире общие выявленные ресурсы титана (в пересчете на диоксид титана) в 1986 г. составили 1,4 млрд. т, подтвержденные запасы 0,5 млрд. т, при этом на долю ильменита приходится 2/3, рутила — 1/3 запасов. Наибольшая часть этих выявленных ресурсов располагается в месторождениях Бразилии, Индии, Канады, Норвегии, США.
Крупнейшими в мире являются месторождения титаномагнетитовых руд Бушвельдского комплекса в Трансваале (ЮАР). В Канаде выявлено крупное коренное месторождение железо-титано-ванадиевых руд Аллард-Лейк; в Индии — месторождения «черных» песков с цирконом, монацитом, минералами урана и тория Чаввара и Оском. Практически россыпи здесь неиссякаемы, поскольку на выработанных участках через несколько лет они вновь намываются.
В Норвегии крупные запасы ильменитовых руд сосредоточены в коренных месторождениях, размещенных на юге Скандинавского полуострова.
Крупные месторождения известны в Австралии — коренное (Баррамби) и россыпные (Энибба, Куулджарлу Кейпел); в США коренные (Тахавус, Сиболда, Крик), россыпные (Трэйл-Ридд).
Титановые концентраты производятся в 12 странах несоциалистического мира. В 1986 г. они составили более 6 млн. т, в том числе рутилового концентрата 0,4 млн. т (содержит 90—96 % диоксида титана) и ильменитового 5,7 млн. т (37—65 % диоксида титана). Более половины рутила добывают в Австралии (0,2 млн. т). Примерно 5/6 ильменита добывают в Канаде (1,8 млн. т), Австралии (1,2 млн. т), ЮАР (1,1 млн. т) и Норвегии (0,7 млн. т). Крупнейшие действующие титановые рудники мира Аллард-Лейк (Канада), Ричардс-Бей (ЮАР), Телиес (Норвегия), Энибба и Кейпел (Австралия).
Титан еще дорог. На капиталистическом рынке цены на рутиловые концентраты за 1 т составляют более 500 дол., ильменитовые — более 40 дол., пигментный диоксид титана 1650 дол., губчатый титан, полученный из рутилового концентрата, — 12 240 дол.
Источник: В.Д. Войлошников, Н.А. Войлошникова. Книга о полезных ископаемых. Издательство «Недра». Москва. 1991