Рассказы о металлах

Впрочем, в известном смысле термин "редкий" имеет некоторое отношение к титану: ведь редкая горная порода не содержит в том или ином количестве этот элемент. Известно около 70 минералов титана, в которых он находится в виде оксида или солей титановой кислоты. Наибольшее практическое значение имеют ильменит (который раньше назывался менаканитом), рутил, перовксит и сфен. "Компания" титановых минералов постоянно расширяется. В Ловозерских тундрах, на Кольском полуострове, геологи нашли неизвестный ранее камень (точнее, песчинку — ведь находка весила лишь десятую долю грамма), который был назван натиситом, поскольку его основными компонентами оказались натрий, титан и кремний (силиций). Крохотный кристаллик другого нового титансодержащего минерала, размером в один квадратный миллиметр, обнаружен в Северном Прибайкалье. В честь выдающегося советского физика академика Л.Д. Ландау этот редчайший минерал назван ландаунитом.

Всего на земном шаре насчитывается более 150 значительных рудных и россыпных месторождений титана. Но сколь ни богата земля полезными ископаемыми, рано или поздно подземные кладовые опустеют. Вот почему в поисках металлургического сырья взоры ученых и писателей-фантастов все чаще обращаются в океанские глубины и космические дали. Один из главных героев научно-фантастического романа известного советского палеонтолога и писателя И.А. Ефремова "Туманность Андромеды" Дар Ветер трудится на подводном титановом руднике, расположенном вблизи побережья Южной Америки. Вот какая картина предстает перед взором героя, прибывшего туда, чтобы приступить к работе: "Далеко в море выдавалась искусственная мель, заканчивающаяся обмытой ударами волн башней. Она стояла у края материкового склона, круто спадающего в океан на глубину километра. Под башней вниз шла отвесно огромная шахта в виде толстейшей цементной трубы, противостоявшей давлению глубоководья. На дне труба погружалась в вершину подводной горы, состоявшей из почти чистого рутила — окиси титана. Все процессы переработки руды производились внизу, под водой и горами. На поверхность поднимались лишь крупные слитки чистого титана и муть минеральных отходов, расходившаяся далеко вокруг"

Еще до полетов американских космических кораблей "Аполлон" и советских автоматических станций "Луна", доставивших на Землю образцы лунных пород, некоторые ученые высказывали предположение, что лунный грунт содержит довольно большие количества титана. Теперь вчерашняя гипотеза стала уже экспериментально подтвержденным фактом. Кто знает, может быть, в недалеком будущем газеты сообщат, что где-нибудь в районе Моря Спокойствия или Океана Бурь начал действовать первый на Луне титановый рудник.

Интересные данные доставили на Землю советские космонавты Петр Климук и Валентин Лебедев — экипаж космического корабля "Союз-13". Им удалось получить ультрафиолетовую спектрограмму одной из планетарных туманностей, к которым астрономы всегда проявляли повышенный интерес. Типичная туманность представляет собой газовое образование с горячей звездой в центре. Поскольку эти небесные объекты находятся на колоссальном расстоянии от нашей планеты, информация о них крайне скудна. За все годы изучения планетарных туманностей в них было обнаружено лишь 17 химических элементов, причем за последние четверть века никаких новостей в этом смысле из дальних краев не поступало. И вот приборы, находящиеся на борту "Союза-13", неопровержимо установили наличие в планетарной туманности еще двух элементов — алюминия и титана.

Итак, ни наша планета, ни ее ближайшая спутница, ни другие небесные тела не вправе сетовать на отсутствие титана. Но ведь нужно еще извлечь металл из руды и довести его до такого состояния, в котором он может быть использован в современной технике. Задача эта очень нелегкая.

Дело в том, что союз титана с кислородом (а именно в виде такого соединения элемент обычно и встречается в природе) — один из самых прочных в химии. Ни электрический ток, ни высокие температуры не в силах вырвать титан из объятий кислорода. Это заставило ученых искать окольные пути получения титана в свободном виде. В 1940 году американский ученый Кролль сумел разработать так называемый магниетермический способ промышленного производства титана. Сущность его заключается в следующем. Сначала оксид титана с помощью хлора и углерода переводят в тетрахлорид титана. Справиться же с хлором, который теперь занимает место кислорода, уже значительно легче; эту задачу вполне успешно решает, например, такой элемент, как магний. В результате реакции тетрахлорида титана с магнием образуется губчатая масса, состоящая из титана, магния и хлорида магния. Переплавленная в вакууме или в атмосфере инертного газа (чтобы в металл не попали азот и кислород воздуха) эта масса превращается в чистый компактный титан. Для получения особо чистого титана используют иодидный метод, предложенный уже известными нам ван Аркелем и де Буром.