Санкт-ПетербургПеременная облачность+21°C
$ЦБ:73,14ЦБ:86,99OPEC:74,42

Камень космических температур

ильменит
© Форпост Северо-Запад / Горный музей

Этот минерал – источник самого востребованного металла XXI века. Без него не существовало бы ни одного современного авиационного двигателя, самолетов и вертолетов, а корабли не смогли бы летать в космос.

Ильменит, так называется минерал, открытый в начале XIX века выдающимся немецким ученым Александром фон Гумбольдтом. В 1829 году опытного эксперта в области прикладных наук пригласил в Россию для изучения, разведки и анализа месторождений Урала министр финансов Егор Канкрин, когда император Николай I поставил перед последним задачу перевести русскую валюту на более надежную платиновую или серебряную основу. В результате совершенной Гумбольтом экспедиции были открыты многие минералы, неизвестные ранее науке. Часть из них передали на изучение в музей Горного кадетского корпуса (сейчас – Санкт-Петербургский горный университет). Среди них и камень ильменит, названный так в честь Ильменских гор, где он был впервые обнаружен.

ильменит
© Форпост Северо-Запад / Горный музей

Первоначально его приняли за уже известный железосодержащий минерал гематит. Но один из участников экспедиции Густав Розе заметил, что при внешней схожести обоих, ильменит отличается неравномерным блеском и меньшим содержанием железа. Когда позднее установили, что в составе камня присутствует титан, сомнений в новизне открытия не осталось. В Петербург кристаллы ильменита, отличающиеся необычной формой и напоминающие лепестки цветка, были доставлены под названием «титановые розы». Такие образцы камня всегда считались большой редкостью и моментально попадали в частные коллекции. Обычно минерал попадался в форме непримечательной плотной зернистой массы. Среди первых уральских находок были экземпляры весом более 50 килограмм.

ильменит
© Форпост Северо-Запад / Горный музей

Ильменит как источник титана, впрочем как и сам металл, еще долгое время после своего открытия не находили промышленного применения. Связано это было со сложностью извлечения полезного компонента из руды. Только в 1940 году люксембуржец Гильом Кролл запатентовал относительно простой метод получения титана, который до настоящего времени остаётся одним из основных.

Настоящий интерес к металлу как к суперпрочному и суперлегкому конструкционному материалу появился в конце второй мировой войны в связи с возникновением реактивной авиации, и основным потребителем его в первое время были военно-воздушные силы. Выбор титана в качестве материала для деталей летательных аппаратов объяснялся его свойствами. Во-первых, этот металл прочнее стали, но при этом легче ее в два раза. Во-вторых, он обладает высокой жаростойкостью и жаропрочностью. Кроме того, титан имеет повышенную коррозионную стойкостью. На пластине из этого материала за десять лет пребывания в морской воде не появится ни одного следа ржавчины. Металл способен выдерживать высокие нагрузки, такие как испытывают, например, летательные аппараты при взлете и посадке.

ильменит
© Форпост Северо-Запад / Горный музей

В СССР титан использовался не только на нужды обороны, но и применялся в разных отраслях народного хозяйства. На химических и металлургических заводах стальные детали заменялись на титановые для повышения надежности техники. После распада Союза Россия осталась как без освоенных месторождений, так и без ведущих перерабатывающих предприятий, которые преимущественно находились на территории Украины. Спустя 20 лет около 99,9% титанового сырья в Россию поступает из других стран.

Сегодня в стране ведутся разработки по разведки месторождений, содержащих титановые руды. Стоимость титана на рынке высока и в будущем эксперты прогнозируют ее взрывной рост.

ильменит
© Форпост Северо-Запад / Горный музей

Минерал ильменит играет не последнюю роль в обеспечении мира титаном. В 2020 году по данным Американского Геологического управления добыча ильменита в мире составила порядка 5 миллионов тонн. Камень удовлетворяет потребность всей планеты в титановом сырье на 90%.

Титан, получаемый из минерала, незаменим и в медицине. Установлено, что он абсолютно безопасен для организма человека, что делает его превосходным материалом для различных хирургических протезов и мазей против кожных болезней. Кроме того, титановые пластины используются в бронежилетах и для изготовления стойких белил.

В Горном университете Санкт- Петербурга ведутся постоянные исследования в области разработки получения новых тугоплавких веществ на основе титана. Эксперименты с целью получения промышленного производства материалов с температурой плавления выше 3 000 градусов по Цельсию, прекрасно себя чувствующих в агрессивных солевых средах, таких, например, как криолит-глиноземные расплавы, в которых происходят электролитические процессы извлечения алюминия, проводятся на факультете переработки минерального сырья.

горный
© Форпост Северо-Запад

«Из оксидов титана получают вещество диборид титана. При этом оксиды титана имеют разные модификации - анатаз и рутил, которые могут применяться в пигментировании и даже в разработке солнечных панелей.
Учеными Горного было выдвинуто предположение о том, что в момент перехода из анатаза в рутил кристаллическая решетка имеет повышенную активность, но никто не изучал, что с этим можно сделать. На практике мы доказали в лабораторных условиях Горного университета, что через корректное составление реакционной смеси и четкое следование процессу низкотемпературного синтеза, можно получить диборид титана, то самое тугоплавкое вещество, крайне востребованное в металлургии и космической промышленности», говорит ассистент кафедры автоматизации технологических процессов и производств Сергей Федоров.

Научная статья: Низкотемпературное фазообразование в системе Ti – B – C – O. DOI 10.17580/tsm.2017.08.12

Напомним, что в 2019 году немецкие и российские минералоги из Фрайбергской Горной Академии и Санкт-Петербургского горного университета совершили экспедицию полностью повторяющую маршрут натуралиста Александра фон Гумбольдта, пролегавший из Берлина до Петербурга и Москвы, далее по Волге до Казани, Уралу, Сибири и обратно через Каспий.

Подписывайтесь на наши каналы:Google NewsGoogle НовостиYandex NewsЯндекс НовостиYandex ZenЯндекс Дзен