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具有太空温度的石头

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© Форпост Северо-Запад / Горный музей

这种矿物是 21 世纪需求量最大的金属的来源。没有它,现代航空发动机、飞机和直升机将不复存在,船舶将无法飞入太空。

钛铁矿是19世纪初由杰出的德国科学家亚历山大·冯·洪堡发现的矿物的名称。 1829 年,财政部长叶戈尔·康克林 (Yegor Kankrin) 邀请一位应用科学领域经验丰富的专家到俄罗斯研究、勘探和分析乌拉尔的矿藏,当时尼古拉一世皇帝任命后者负责将俄罗斯货币转移到俄罗斯。更可靠的铂金或银基。由于洪堡的探险,许多以前科学上未知的矿物被发现。其中一些被转移到矿业学员兵团博物馆(现为圣彼得堡矿业大学)学习。其中有钛铁矿,以最早发现的伊尔门山脉命名。

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最初,它被用于已知的含铁矿物赤铁矿。但其中一名探险队员古斯塔夫·罗斯注意到,尽管两者的外观相似,但钛铁矿的特点是亮度不均匀,铁含量较低。当后来确定石头的成分中存在钛时,这一发现的新颖性已经是毫无疑问得了。钛铁矿晶体以其不寻常的形状和类似花瓣而著称,以“钛玫瑰”的名义运送到圣彼得堡。这样的石头样本一直被认为是非常稀有的,并立即被私人收藏。通常矿物以不起眼的致密颗粒状物质的形式出现。乌拉尔最早的发现包括重达 50 公斤以上的标本。

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然而,钛铁矿作为钛的来源,与金属本身一样,在发现后很长一段时间内都没有找到工业用途。这是由于从矿石中提取有用成分的复杂性。仅在 1940 年,卢森堡人纪尧姆·克罗尔(Guillaume Kroll) 就获得了一种相对简单的钛生产方法的专利,该方法至今仍是主要方法之一。

对金属作为超强超轻结构材料的真正兴趣出现在第二次世界大战结束时,伴随着喷气式飞机的出现,最初它的主要消费者是空军。之所以选择钛作为飞机零件的材料,是因为它的特性。首先,这种金属比钢更坚固,但同时它的重量要轻两倍。其次,它具有较高的耐热性和耐热性。此外,钛具有改进的耐腐蚀性。用这种材料制成的盘子在海水中放置十年,不会出现一丝锈迹。金属能够承受高载荷,例如飞机在起飞和着陆过程中承受的载荷。

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在苏联时期,钛不仅用于国防目的,还用于国民经济的各个部门。在化工厂和冶金厂,钢部件被替换为钛部件,以提高设备的可靠性。苏联解体后,俄罗斯既没有发达的矿藏,也没有主要的加工企业,主要分布在乌克兰境内。 20年后,俄罗斯约99.9%的钛原料来自其他国家。

今天,该国正在开发含钛矿床的勘探。钛在市场上的成本居高不下,专家预测其未来将呈爆发式增长。

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矿物钛铁矿在为世界提供钛方面发挥着重要作用。 2020年,据美国地质调查局统计,全球钛铁矿开采量约500万吨。石头满足了整个星球对钛原料的需求90%。

从矿物中提取的钛在医学上也是不可缺少的。发现它对人体没有发现威胁,是绝对安全的,这使其成为制作各种手术假体和皮肤病药膏的极好材料。此外,钛板用于防弹衣和制造耐用的白色。

在圣彼得堡矿业大学,不断研究开发基于钛的新型耐火材料。旨在实现熔点高于 3,000 摄氏度的材料的工业化生产,这些材料在腐蚀性盐环境中感觉很好,例如冰晶石 - 氧化铝熔体,其中进行电解铝提取过程,在该学院进行矿物加工。

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© Форпост Северо-Запад

“二硼化钛是从氧化钛中获得的。同时,氧化钛有不同的改性——锐钛矿和金红石,可用于着色,甚至用于太阳能电池板的开发。

戈尔尼的科学家提出,在从锐钛矿过渡到金红石的那一刻,晶格的活性增加了,但没有人研究过对此可以做些什么。在实践中,我们在矿业大学的实验室条件下证明,通过正确的反应混合物组成和严格遵守低温合成的过程,可以获得二硼化钛,这是一种非常耐火的物质,在冶金和航天工业,”技术过程和生产自动化部门的助理谢尔盖·费多罗夫(Sergey Fedorov )说。

回想一下,2019 年,来自弗莱堡矿业学院和圣彼得堡矿业大学的德国和俄罗斯矿物学家进行了一次探险,完全重复了博物学家亚历山大·冯·洪堡 (Alexander von Humboldt) 的路线,从柏林跑到圣彼得堡和莫斯科,然后沿着伏尔加河到喀山、乌拉尔、西伯利亚,然后通过里海返回。