Реферати українською » Геология » Геохімія титану та свинцю


Реферат Геохімія титану та свинцю

Страница 1 из 3 | Следующая страница

>Геологический факультет

>Реферат на задану тему:

>Геохимия титану, а свинцю

Виконала студентка

4 курсу геологічногоф-та

>Кафедри гідрогеології

Чубарова Ірина

Санкт-Петербург 2008 рік


Зміст

1. Титан –Ti

1.1 Загальні відома і історія відкриття елемента титану

1.2Минералогия титану

1.3Геохимия титану

2. Свинець –Pb

2.1 Загальні відома і історія відкриття елемента свинець

2.2Минералогия свинцю

2.3Геохимия свинцю

Список використовуваної літератури


1. Титан -Ti

1.1 Загальні відома і історія відкриття елемента титану

Титан відкрито кінці XVIII в., коли пошуки й аналізи нових, ще описаних у літературі мінералів захоплювали як хіміків і мінералогів, а йучених-любителей. Одне з таких любителів, англійський священик Грегор, знайшов у своїй парафії в долиніМеначан вКорнуелле чорний пісок, змішаний з тонкимгрязно-белим піском. Грегор розчинив пробу піску в соляної кислоті; у своїй з піску виділилося 46% заліза.Оставшуюся частина проби Грегор розчинив в сірчаної кислоті, причому майже всі речовина перейшов у розчин, крім 3,5% кремнезему. Післяупариваниясернокислотного розчину залишився білий порошок у кількості 46% проби. Грегор вважав його особливим різновидом винищити, розчинній надміру кислоти іосаждаемой їдким розжарюй. Продовжуючи дослідження порошку, Грегор дійшов висновку, що він являє собою з'єднання заліза із якоюсь невідомим металом. Порадившись із своїм іншому, мінералогомХавкинсом, Грегор опублікував 1791 р. результати своєї роботи, запропонувавши назвати новий металменачином (>Menachine) від імені долини, у якій було знайдено чорний пісок. Відповідно до цим вихідний мінерал отримав назвуменаконит.Клапрот познайомився з повідомленням Грегора навіть від нього зайнявся аналізом мінералу, відомого тоді під назвою "червоного угорськогошерла" (>рутил). Невдовзі йому вдалося виділення з мінералу окисел невідомого металу, названий ним титаном (Titan) за аналогією з титанами - древніми міфічними мешканцями землі.Клапрот свідомо обрав міфологічне назву на противагу назв елементів з їхньої властивостями, як було Лавуазьє і Номенклатурною комісією Паризької академії і що призводило серйозним непорозумінь. Підозрюючи, щоменачин Грегора і титан - і той ж елемент,Клапрот справив з порівняльного аналізуменаконита ірутила і встановив ідентичність обох елементів. У Росії її наприкінці ХІХ в. титан виділив із ільменіту й докладно вивчив з хімічною бокуТ.Е.Ловиц; цьому він зазначив деяких помилок в визначенняхКлапрота.Электролитически чистий титан він у 1895 р.Муассаном. У російській літературі початкуXIХ в. титан іноді називаєтьсятитаний (>Двигубский, 1824), там-таки п'ять років фігурує назва титан.

У періодичної системі елементів титан входить у 4 групу металів (циркон, гафній, ванадій , скандій, ніобій, тантал) з близькими за величиною атомними радіусами. У хімічних з'єднаннях він виявляє валентність 2, 3, 4. Атомна маса титану 47,9, радіус іонаTi +4 0, 064 нм.

Титан існує у двох станах: аморфний — темно-сірий порошок, щільність3,392—3,395г/см3, і кристалічний, щільність 4,5г/см3. Для кристалічного титану відомі дві модифікації до точки переходу при 885° (нижче 885° стійкагексагональная форма, вище — кубічна);t°пл. прибл. 1680°;t стосів. вище 3000°. Титан активно поглинає гази (водень, кисень, азот), які його дуже тендітним. Технічний метал піддається гарячої обробці тиском. Цілком чистий метал то, можливопрокатан на холоду. На повітрі при звичайної температурі титан не змінюється, принакаливании утворює суміш окисуTi2>O3 і нітридуTiN. У струмі кисню при червономукалении окислюється до двоокисуTiO2. При високих температур реагує з вуглецем, кремнієм, фосфором, сірою економікою та ін.Устойчив до морській воді, азотної кислоті,влажномухлору, органічним кислотам і сильнимщелочам.Растворяется в сірчаної, соляної і плавикової кислотах, найкраще — в сумішіHF іHNO3. Додавання до кислотам окислювача охороняє метал від корозії при кімнатної температурі. У з'єднаннях виявляє валентність 2, 3 і 4.

Найменш стійкі похідніTi(2).СоединенияTi(3) стійкі в розчині і є сильнимивосстановителями. З киснем титан даєамфотерную двоокис титану, закисTi0 і окисTi2>O3, мають основний характер, і навіть деякі проміжні окисли і перекисTiO3.Галогенидичетирехвалентного титану, крімTiCl4 — кристалічні тіла,легкоплавкие і леткі у водному розчинігидрализовани, схильні до утворення комплексних сполук, з яких технологій і аналітичної практиці має значенняфтортитанат калію K2>TiF6. Важливе значення мають карбідTiC і нітридTiN—металлоподобние речовини, відмінні великийтвердостью (карбід титан твердішекарборунда),тугоплавкостью (>TiC,t°пл. 3140°;TiN,t°пл. 3200°) і хорошою електропровідністю.

1.2Минералогия титану

Основні мінерали титанового сировини

Нині відомо 214 мінералів титану, у яких одна із головних компонентів; їх 85 ставляться дооксидним титановим мінералам, близько 100 становлять групу силікатів, два – нітриду, чотири –бората, один – карбонат, чотири – фосфату і трьох –арсената.

Упородообразующих мінералах титан концентрується переважно утемноцветнихсиликатах. До мінералам титану, що створює родовища, ставлятьсяильменит(FeTiO3)- (43,7—52,8 % TiO2),рутил(TiO2)-(94,2-99,0 %),анатаз-,лейкоксен-(56,3-96,4 %),сфен,лопарит-(38,3-41,0 %),сфен,титанит-(CaTi(SiO4)(O,OH,F)-(33,7-40,8 %),перовскит та інші, головне промислове значення мають перші чотири мінералу. Перспективнимминералом титану єтитаномагнетит. Він маєTiO2 від кількох основних до 305 і , зазвичай, домішка V2>O5 . При плавленнітитаномагнетита отримують чавун ітитаносодержащий шлак (до запланованих 4%TiO2 ), який звичайно сприймається як відхід. Найперспективнішими євисокотитанистиетитаномагнетити, містять більш 16%TiO2

Промислові типи родовищ

Промислові типи родовищ титану представлені основними генетичними групами:магматогенними,метаморфогенними(коренними) іекзогенними(россипними).Россипние родовища у світовому сировинної базі титану займають провідне становище позапасам(52,3%), видобутку (67 – 70%).

>Метаморфизованние родовища титану утворюються приметаморфизме древніх розсипів і коріннихпервично-магматических руд.Верхнепротерозойскиеметоморфизованние розсипи не більше Башкирського підняття присвяченіпесчаникамзильмердакской почту, де зустрінутіпрослои потужністю до 2.5 м, збагаченіильменитом (до 250-400кг/т) іцирконом (до 30кг/т).

Високоякісніильменит-магнетитовие масивні і вкрапленіильменитовие руди утворюються при регіональномуметаморфизмепервично-магматических руд

Найбільші магматичні родовища титану присвячені великим масиваманортозитовой формації площею сотні й тисячі квадратних кілометрів. У Росії її до них належать родовища СхідногоСаяна (>Мало-Тагульское,Лисанское,Кручининское), у Канаді –Лак-Тио, США –Тегавус.

Сучасні і похованітитаноносние кори вивітрювання утворюються нагаббро–анортозитах (Волинський масив) іметаморфических породах (Український щит, Казахстан). При винесення лужних елементів й освіті глинистих мінералів групикаолинита в корі відбувається накопичення більш стійкихакцессорних мінералів, зокрема ільменіту ірутила. У цьому зерна рудних мінералів зберігають початкову форму кристалів, неокатани. Потужність корів вивітрювання сягає кілька десятків метрів. Зміст ільменіту може становити кілька сотень, арутила – кілька десятків кілограмів на кубічний метр.

Середроссипних родовищ титану різняться чи два різновиди:прибрежно-морские і континентальні. Головними єприбрежно-морские комплексніильменит-рутил-цирконовие розсипи; менше значення мають континентальніаллювиально-делювиальние розсипи ільменіту. З сучасних прибережно-морських розсипіврутил іильменит здобувають у Західної Австралії, Індії, Шрі-Ланці, Сьєрра-Леоне, частково у Бразилії та. Великі запасиильменитових пісків виявили ні в північного узбережжя Гренландії, на східному узбережжі Мадагаскару, вздовж берегів озера Малаві узбережжя Мозамбіку і Нової Зеландії.

Велике промислове значення у Росії, і навіть там, мають морські (донні,пляжевие,дельтовие) розсипи комплексного циркон –рутил – ільменітового складу.

Розміри родовищ за запасами >TiO2, млн т

Родовища Розміри родовищ
Дуже великі Великі Середні Дрібні
Корінні >50 10-15 5-10 <5,0

>Экзогенние:

>Россипние

>10 5-10 1-5 <1,0
>Кори вивітрювання >15 5-15 1-5 <1,0

Однією з джерел титанових мінералів і циркону є родовища будівельних, формувальних і скляних пісків.

Певні потенційні можливості полягають у техногенних утвореннях. Так було в ролі техногенних родовищ розглядаються відходи (хвости) збагачення гірничо-видобувних і металургійних підприємств. Накопичуються хвости переробкиапатит-нефелинових руд, містятьтитаномагнетит ісфен.

Природні і технологічні типи руд.

Природні типи руд виділяються за мінеральним складу:ильменитовие,лейкоксеновие,рутиловие,титаномагнетитовие,ильменит-магнетитовие (>титаномагнетитовие),апатит-магнетит-ильменитовие та інших.

У основу типізації природних (мінеральних) типів руд в корінних родовищах титану належить співвідношення головних рудних мінералів- ільменіту,магнетита, апатиту.Руди корінних родовищ поділяються також із наступним ознаками, впливає з їхньої технологічні властивості:

За змістом рудних мінералів-бедновкрапленние (до15%рудних мінералів),умеренновкрапленние (15-30%),богатовкрапленние (30-80%) і суцільніруди(более 80%

За вмістомTiO2 в породі:5-7%-бедние руди - лише на рівні побутових змістів, 7-10%- рядові, 10-15% івише-богатие;

Потекстурним ознаками - вкраплені,сидеронитовие,пятнисто-вкрапленние, масивні;

По структурним ознаками- крупно-, середньо-, дрібно- ітонкозернистие;

По складупетрогенной основи-анортозити,габброиди,пироксенити;

За характером його зміни, е за рівнем заміщення первинних мінералів низькотемпературними- слабко змінені породи (замінено до 30% нерудних мінералів, змінені 9от30 до 50%), інтенсивно змінені 9 більш 50%0.

Наведені вище особливості титанових руд дозволяють виділити технологічні типи за рівнемобогатимости: легко-, посередньо-,труднообогатимие.

Розрізняють характером комплексності дві групи титанових руд. У одних випадках провідним (чи однією з провідних) елементом в комплексних родовищах є титан, попутні ж елементи грають другорядну роль. Таке сировину видобувається для одержання титанової продукції і на циркону. У другій групі руд провідними компонентами є залізо, фосфор, рідкісні землі, ніобій, тантал; титан від цього сировини витягається попутно.

Розробка родовищ

Розробку родовищ титанових руд виробляють відкритим, підземним і комбінованим способами.

Відкритими гірськими роботами обробляють переважна більшість родовищ і особливо розсипів. Під час розробки застосовують екскаваторний,бульдозерно- екскаваторний ,дражний ігидромеханический способи. Спочатку розкривають грунтовий шар, який складують окремо, та був розкривають порожні породи покрівлі.

Підземний спосіб. Розробки родовищ застосовують у разі великих глибин заляганняруд970м0, і навіть з меншими глибинах, коли техніко-економічні і екологічні показники цього способу розробки єпредпочтительними.

>Гидроскважинний спосіб видобутку титанових руд може застосовується для родовищ із дужедезинтегрированними рудами значущістю понад 50 відсотків м, чому практично цілком задовольняютьроссипние родовища, які будь-яких глибинах. З усіх способів розробки родовищ він відрізняється простотою, високоїекономичностью і екологічність.

Промислова переробка сировини

>Титановие руди є, зазвичай, бідними сировиною і вимагають попереднього збагачення перед подальшої переробкою й споживанням. При збагаченні застосовують майже всі відомі процеси.

Збагачення розсипів здійснюється зазвичай, у 2 стадії. У першій стадії отримують чорнові колективні концентрати. Друга стадія (>доводочная) передбачає селекцію чорного концентрату з застосування магнітної і електричної сепарації.

Селекціяелектростатическими методами немагнітних мінералів отримала найбільшого поширення. Вона використовує розбіжності у електричної провідності мінералів, у напрямку зниження якої спорудження вказаних об'єктів вміщено у зазначеної послідовності : магнетит-ильменит-рутил-хромит-лейкоксен- гранат-монацит- турмалін- циркон- кварц.

Піскироссипних родовищ становлятьболее50% всіх титанових руд і найчастіше маютьмногокомпанентний мінерального складу. Інформація у яких фракція важких мінералів, у основному складається з ільменіту,рутила разом ізлейкоксеном і циркону, і навіть залюмосиликатов –дистена,силлиманита,ставролита і турмаліну.

Корінні титанові руди поділяються на магнетит –ильменитовие,титано-ильменитовие різновиду.Магнетит-ильменитовие руди збагачуються по комбінованим схемами.Ильменит-гематитовие вимагають, внаслідок дуже тонкоївкрапленности, застосуванняпирометаллургических процесів.Магнетитовий концентрат очищається від сіркифлотационним методом із отриманняммагнетитового ісульфидного сировини.

>Ильменит- магнетитові іильменит-гематитовие руди переробляються попирометаллургической схемою з розкладанням твердих розчинів титану, а заліза плавленням.Титановие руди практично всіх промислових типів є комплексними.Попутними компонентами є залізо, ванадій, кобальт, мідь, фосфор, цирконій, платина. Особливо високу комплексність маютьроссипние родовища.

При переробці корінних титанових руд попутно отримують ванадій- магнетитові,сульфидние концентрати і фосфорну кислоту.

Вимоги до титановимконцентратам визначаються їх значенням та перспективи подальшої технологією переробки. Вони включають нормування фізичних і хімічних властивостей за мінеральним складу, змістуTiO2 , шкідливих елементів і розчинних сполук, вологості,крупности, стану поверхні.

Виробництво синтетичногорутила. Ведеться інтенсивний пошуку нових способів отримання синтетичногорутила , що містить до 95-98%TiО2 при масової частці їх у вихідних концентратах близько 35-55% й ушлаках – більш 70-80 %. Одержуваний у своїй синтетичнийрутил по реакційної здібності перевершує природний внаслідок високої удільної поверхні, що дуже сприятливо б'є по виробництві пігментного діоксиду ічетиреххлористого титану.

Виробництво пігментного діоксиду титану здійснюється 2 способами:сульфатним, заснованим на розкладанніильменитових концентратів чи спеціальних титанових шлаків сірчаної кислотою, і хлорним, полягає в хлоруванні природнихрутилових концентратах, синтетичногорутила чи титанових шлаків із наступною переробкою отриманоготетрахлорида на оксид титану.

Виробництво титанової губки (губчастий титан) здійснюється з сировини, яким там головне чиномрутил, країн СНД-ильменитовие концентрати,расплавляемие шлаки.

Для виробництва металевого титану вихідне рудне сировину перетворюється натетрахлорид титануTiCl4 . Процес виробництва останнього складається з 5 основних меж: підготовки сировини, хлорування, конденсації продуктів хлорування, очищенняTiCl4 і переробки відходів.

Застосування

Основні переваги титану іншим конструкційнимметилами - поєднаннялегкости, міці йкоррозионной стійкості.Титановие сплави по абсолютної, а за удільної міцності (тобто міцності,отнесенной до щільності) перевершують більшість сплавів з урахуванням ін. металів (наприклад, заліза чи нікелю) за температур від -250 до 550 °З, а, покоррозионности вони можна з сплавами шляхетних металів .Але як самостійнийконструкционний матеріал титан застосовуватися лише у 50-ті рр. 20 в. у зв'язку з великими технічними труднощами знаходження з руд і переробки .Більшість титану витрачається потреби авіаційної, і ракетної техніки і морського суднобудуванняСплави титану з залізом, відомі під назвою ">ферротитан" (20-50% Т.), в металургії якісних сталей і спеціальних сплавів служатьлегирующей добавкою іраскислителем.

Технічний титан йде на виготовленняемкостей, хімічних реакторів, трубопроводів, арматури, насосів та інших. виробів, що працюють у агресивних середовищах, наприклад, у хімічному машинобудуванні. Угидрометаллургии кольорових металів застосовується апаратура з титану. Він служить покриття виробів із стали. Використання титану дає у часто великий техніко-економічний ефект тільки завдяки підвищенню терміну служби устаткування, але й можливості інтенсифікації процесів (як, наприклад, вгидрометаллургии нікелю). Біологічна нешкідливість титану робить її чудовим матеріалом виготовлення устаткування харчової в промисловості й в відновлювальної хірургії. У разі глибокого холоду міцність титану підвищується за збереження хорошою пластичності, що дозволяє застосовувати його якконструкционний матеріал для кріогенної техніки. Титан добре піддається поліруванню, кольоровогоанодированию та інших. методам обробки поверхні і є тому йде на виготовлення різноманітних художніх виробів, зокрема і монументальної скульптури. Прикладом може бути пам'ятник у Москві, споруджений на вшанування запуску першого штучного супутника Землі. З сполук титану практичного значення мають окислигалогениди титану, і навітьсилициди титану, використовувані у техніці високих температур;бориди титану, а їх сплави, застосовувані як уповільнювачів в ядерних енергетичних установках завдяки їхнімтугоплавкости і великому перерізу захоплення нейтронів.Карбид титану, у якого високоїтвердостью, входить до складу інструментальних твердих сплавів, що використовуються виготовлення ріжучих інструментів, і як абразивного матеріалу.

мінералогія геохімія свинець титан

1.3Геохимия титану

Титан за поширеністю хімічних елементів в земної корі займає дев'яте місце. Середній вміст титану в земної корі становить, по О.П Виноградову, 0,45%.

У природі п'ять стабільних ізотопів: 46>Ti (7,95%), 47>Ti

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація