X
1)Giới thiệu chung:
Titan kí hiệu Ti, số hiệu nguyên tử là 22, khối lượng nguyên tử là 47.88 là một nguyên tố nằm ở nhóm 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn .Phân lớp ngoài cùng là 4s2 và 3d2 và là một nguyên tố chuyển tiếp.Cấu hình điện tử là 1s 2s 3s 2p 3d 4s .Titan tồn tại trong tự nhiên là một hỗn hợp gồm 5 đồng vị bền sau :
số khối 46 47 48 49 50
hàm lượng % 7.95 7.75 73.43 5.51 5.34
ngoài ra còn có các đồng vị kém bền sau:
số khối 43 44 45 51
chu kì bán rã 0.58 1000a 3.08 6phút72
0.004s 0.06h + 21d
về lịch sử phát hiện:Vào năm 1791 GREGOR tách ra một oxyt kim loại từ một loại cát đen có chứa sắt từ tại vùng Manaacan ở Cornwell và ông phỏng đoán rằng nó có chứa một kim loại mà cho đển lúc đó chưa ai biết đển và đển nay người ta gọi thứ cát đen ấy là Malachit(Manaccantnite).Vào năm 1795 KLAPROTH tìm ra một loại đá đỏ ở vùng Boinik thuộc Hungari và khẳng định rằng chúng có chứa một loại khoáng của kim loại mà chưa được biết đển ông cho rằng đó là titan chứa trong các mẫu đá mẹ.Sau khi tìm ra được kim loại mới này là titan thì các hợp chất dạng oxyt chứa trong các khoáng vật này gọi là Titannit và ilmenít KLAPROTH chỉ ra rằng tìm thấy hai loại này trong khoáng manaccanit.Cho dù việc nắm rõ các phản ứng sản xuất titan hiện nay như hoà tách với acid sunfuric, thuỷ phân trong dung dịch lỏng và hoàn nguyên từ dung dịch acid đã được nhân loại biết đển từ trước những năm 1800, nhưng việc sản xuất được titan nguyên chất thì mới chỉ thực sự đạt được vào năm 1908 và dây chuyền công nghệ hoàn chỉnh bắt đầu đi vào sản xuất năm 1916 ở Na Uy.Năm 1910 HUNTER sản xuất được titan sạch 98-99% bằng cách hoàn nguyên bằng Na . Ái lực của titan với oxy , nitơ, và cacbon rất mạnh vì thế làm ảnh hưởng đển việc sản xuất titan nguyên chất , vào năm 1922 VAN ARKEL đã hoàn nguyên Ti bằng phản ứng giũa Na và KTiF6 trong môi trường áp suất thấp.Người đặt nền móng cho việc sản xuất titan trên qui mô công nghiệp là KROLL’S khi ông tìm ra phương pháp hoàn nguyên Ti từ TiCl4 bằng Mg. WARTMAN một người xuất xứ từ vùng mỏ Bureu đã phát triển phương pháp sản xuất titan xốp bằng việc nấu chảy và tinh chế titan nhờ lò điện hồ quang.
2)Tính chất lý học của titan:
Titan nguyên chất có màu trắng bạc dẻo điểm nóng chảy là 1668±50°C điểm sôi 3500°C.Bán kính nguyen tử 0.145nm, số phối vị trong mạng tinh thể là 6, αTi có cấu trúc lục giác sáu phương giống với Mgnhưng xếp chạt hơn theo phương c.Hằng số mạng của Ti ở nhiệt độ phòng là c = 0.469nm, a= 0.2951nm, tỷ số c/a = 1.585 kết quả thu được qua quan sát trên mẫu titaniodua. Ở 882.5°C titan chuyển sang dạng lập phương thể tâm (βTi), nhiệt chuyển biến là 3.685kJ/mol.Từ đây cho phép suy luận rằng hằng số mạng của βTi có sự thay đổi khi ta hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ phòng cụ thể ở trên 620°C thì a= 0.3280nm nhưng khi ở nhiệt độ phòng thì a= 0.3269nm như thế cho thấy với titan có thể dùng phương pháp tôi để năng cao cơ tính được,.Sự gia tăng hàm lượng các nguyên tố oxy , nito và cacbon chúng sẽ hình thành liên kết và xen kẽ trong mạng tinh thể Ti ở một mức độ nhất định theo phương a còn chủ yếu là theo phương c(đối với αTi) mà ảnh hưởng rõ nhất là của C còn với H thì ảnh hưởng không đáng kể.Hằng số mạng giữ vai trò quan trọng quyết định xem nguyên tố nào có thể kết hợp được với Ti để tạo hợp chất hay không.Dưới đây đưa ra một số dữ kiện quan trọng về tính chất lý học của titan:
- tỷ trọng ở 25°C: 4.5g/cm3 (Ti nguyên chất), 4.51g/cm3(Ti thương phẩm)
- tỷ trọng ở 870°C: 4.35g/cm3 (Ti nguyên chất)
- tỷ trọng ở 900°C: 4.33g/cm3 (Ti nguyên chất)
- hệ số giãn nở tuyến tính ở 25°C là 8.5.10 K
- hệ số giãn nở tuyến tính thực tế khi nhiệt độ thay đổi từ 20-700°C là(9÷10).10 K
- ẩn nhiệt nóng chảy 20.9 kJmol
- ẩn nhiệt thăng hoa là 464.7 kJmol
- ẩn nhiệt hoá hơi là 464.7 kJmol
- nhiệt dung riêng: ở 25°C l à 0.523Jg K
ở 200°C l à 0.569Jg K
ở 400°C l à 0.628Jg K
độ dẫn nhiệt ở t = 20-25°C l à 0.221 Wcm K (Ti s ạch)
l à 0.226-0.201 Wcm K (Ti thương phẩm)
sức căng bề mặt ở 1600°C l à 1.7 N/m
hệ số khuếch tán (hệ số tự khuếch tán) ở 750°C là 4.10 cm /s (αTi)
là 2.4.10 cm /s (βTi)
- môdul đàn hồi ở 250°C là 100-110GPa
- hằng số nhiệt độ l à -0.687GPa/K
- môdul trượt ở 25°C là 411.8-431.5 Gpa
- hằng số nhi ệt đ ộ là 0.265 GPa/K
- môdul đàn hồi thể tích ở 25°C l à 411.8-431.5 GPa
- hệ số co ngang l à 0.30 ở 25°C
- điện trở ở 25°C l à 42μom
- điện trở ở 600°C l à 140-150 μom
- nhiệt độ chuyển biến sang vật liệu siêu dẫn (đối với tianoiodua TI) là 0.40±0.04K
- độ nhạy từ của αTi ở 25°C là 3.2.10 cm /g
- hằng số nhiệt độ trong khoảng từ -200°C cho đến 800°C l à 0.0012.10 cm g K
- độ thấm từ ở 25°C l à 1.0005.
Như ta đã thấy Ti có rất nhiều tính chất khác nhau phụ thuộc vào nhiệt độ , thành phần , độ tinh khiết, các nguyên tố hợp kim đưa vào , yếu tố nhiệt động và chế độ cơ nhiệt luyện.Sự phong phú về đặc tính như tính chất điện và độ dẫn nhiệt , tính dẻo thể hiện đều chịu sự chi phối của mạng tinh thể mà cụ thể hơn là các sai lệch mạng.Gia công nguội làm tăng độ cứng và độ bền do sản sinh ra các khuết tật mạng kèm theo việc giải phóng các môdul đàn hồi qua đó làm giảm môdul đàn hồi và độ dẫn điện do tạo ra nhiều hố lệch hay cụm lệch.Việc ủ trong khoảng nhiệt độ từ 300-500 độ và ủ kết tinh lại trong khoảng nhiệt độ từ 500-800 độ sẽ cho phép phục hồi lại các trạng thái ban đầu của vật liệu.Môdul đàn hồi trượt và môdul đàn hồi cắt phụ thuộc vào chế độ nhiệt luyện.Sự hiện diện của các nguyên tố khác trong titan tuy với hàm lượng thấp song cũng có ảnh hưởng khá mạnh.Nói chung khi độ tinh khiết càng giảm thì độ cứng , độ bền và điện trở càng tăng.
3)Cơ tính:
Ti sạch có lẫn một chút iod và titan điện phân có lẫn một lượng cực nhỏ các tạp chất có ái lực hoá học mạnh với titan.Trên nhiệt độ thường thì độ bền của Ti giảm cụ thể giảm 50% ở 200°C trong khi ứng suất kéo tác dụng không hề thay doi .Việc tăng cỡ hạt làm giảm độ bền kéo và độ bền nói chung nhưng lại làm tăng độ dãn dài và độ thắt tương đối.thành phần và cơ tính tương ứng của titan sạch được phân cấp theo danh sách trong bảng 1:
O N C H Fe Al
Titaniod: 0.021 0.004 0.015 0.005 0.04
Titan điện phân: 0.020 0.003 0.009 0.003 0.001
Bền kéo Độ bền trung bình Độ dãn dài khi đứt Độ thắt tg đối
Titaniod 230 121.5 55 60
Tiâtn điện phân 229 103.0 55
mẫu thử có chiều dài 25.4mm(1 inches)
thang độ cứng Brinell (60-65)
*)Titan kỹ thuật :so với titan sạch titan kỹ thuật chứa hàm lượng các nguyên tố tạp chất như O,N, C, H cao hơn nên độ bền tăng lên nhưng độ dai thì giảm đi.Trong đó oxy được đưa vào ở mức độ khống chế giúp tăng độ bền bên cạnh các nguyên tố tạp chất khác lẫn vào trong quá trình sản xuất như Fe và C.Bảng 2 chỉ ra thành phần hoá học và độ bền của các loại titan kỹ thuật sau ủ đồng đều :
Số hiệu O N C H Bền kéo Bền TB(0.2%) Bền TB(1%) Co thắt
3.7025(Ti1) 0.12 0.05 0.06 0.013 290-410 180 20 24
3.7035(Ti2) 0.18 0.05 0.06 0.013 390-540 250 270 22
3.7055(Ti3) 0.25 0.05 0.06 0.013 460-590 320 350 18
3.7065(Ti4) 0.35 0.05 0.06 0.013 540-740 390 410 16
- titan nhóm 1 là loại titan dẻo nhất loại này thích hợp với gia công nguội , loại này thường được sử dụng để dập hay kéo nguội, làm nguyên tố hợp kim trong thép cán mỏng hay để bọc phủ bằng phương pháp næ cho các chi tiết đòi hỏi khả năng chống ăn mòn cao nhưng lại không yêu cầu độ bền cao như trong kỹ thuật điện.
- titan nhóm 2 là loại được dùng rộng rãi nhất trong thực tế so với titan sạch, loại này cũng có khả năng gia công nguội rất tốt vì vậy được dùng để chế tạo các bánh răng chịu tải trọng khi làm việc ở nhiệt độ lên tới 250°C.
- titan nhóm 3:nhóm này đặc biệt chuyên dùng để chế tạo các bình chứa chịu áp lực lại thích hợp đối với gia công nguội đặc biệt là khả năng chịu áp lực tốt hơn hẳn so với titan nhóm khác có cùng chiều dày và tiết diện.
- titan nhóm 4: có độ bền cao nhất và được sử dụng để sản xuất các phụ tùng, đường ống và trong lắp ráp, chế tạo máy bay.Sau khi phối hợp các nguy ên tố hợp kim khác nhau cho phép tạo ra lo ại v ật li ệu c ó kh ả ănng l àm vi ệc t ốt ở nhi ệt đ ộ tr ên 300°C.
4) Khả năng chống ăn mòn :
Phản ứng thế điện cực của titan như sau:
Ti ↔ Ti + 2e ;thế điện cực của titan là -1.75V
Khả năng chịu ăn mòn của titan phụ thuộc nhiều vào tính chất bề mặt như độ dày mỏng của lớp oxyt bề mặt, độ sít chặt của lớp oxyt và khả năng tái tạo lớp màng oxyt mới ngay sau khi lớp màng oxyt cũ bị phá hủy bởi tác dụng cơ học hay của môi trường xung quanh.Titan kém bền ăn mòn trong một vài dạng môi trường.Lớp oxyt bảo vệ titan bị phá hủy ngay trong môi trường nước cất, khí clo ẩm, khí oxy, acid nitơric đặc nóng hay hơi acid nitơric và một vài dạng môi trường có tính phá hủy cao khác, trong các dung dịch trung tính đặc biệt là dung dịch có sự hiện diện của ion clo cơ chế ăn mòn là dung dịch thấm qua các kẽ nứt hoặc các lỗ rỗ trên bề mặt gây ra sự ăn mòn theo kẽ nứt.
Sự thụ động hóa: Trong dung dịch ăn mòn trung tính thế điện cực của bề mặt titan giảm theo thời gian.khả năng thụ động hóa thường nằm trong khoảng từ -0.2 cho đến -0.5V tỷ lệ với sự tăng nồng độ và nhiệt độ, mật độ dòng thụ động hóa sẽ tăng nằm trong giới hạn thụ động trong khi khả năng thụ động hóa vẫn không có gì thay đổi.Tuy thế quá trình ăn mòn cũng bị giảm đôi chút bởi các tác động này.Việc đưa thêm vào một lượng nhỏ các ion kim loại có tính oxy hóa như Cu , Fe ,Cr ,Au ,Pt là nguyên do làm giảm tính thụ động của titan.Cùng với sự tăng nồng độ acid và nhiệt độ nếu muốn tăng tính thụ động thì cần tăng nồng độ chất ức chế việc cho thêm vào các chất ức chế sẽ tạo ra một lớp màng phủ kìm hãm sự ăn mòn anốt dưới tác dụng của môi trường.Chất cho thêm (chất tăng cường) khả năng chống ăn mòn của titan ban đầu sẽ được cải thiện bằng việc cho thêm vào tối thiểu 0.15% Panadi(Pd) dưới dạng hợp kim với titan nhưng lại không làm ảnh hưởng đến độ bền của titan.Theo thường lệ người ta cho vào khoảng dưới 1% các nguyên tố kim loại hiếm để tăng khả năng chống ăn mòn của titan.Ví dụ như nếu cho vào Ti khoảng 0.8%Ni và 0.3%Mo vừa làm tăng khả năng chống ăn mòn của Ti lại vừa tăng độ bền của hợp kim.
*)Ăn mòn theo kẽ nứt , ăn mòn ứng suất và ăn mòn lỗ:
Titan không dễ bị phá hủy bởi ăn mòn theo kẽ nứt mà điều này chỉ nguy hại khi ở nhiệt độ cao cùng với sự hiện diện của nồng độ cao các muối halogenua dưới dạng ion và cả ion sunfat hay là hơi clo ẩm.Việc thêm vào Panadi để tạo hợp kim với titan thì đem lại hiệu quả bền ăn mòn trông thấy.Titan nhìn chung bền ăn mòn lỗ trừ khi có mặt của ion clo nhất là canxiclorua, nhômclorua hay kẽmclorua ở nhiệt độ cao.Titan cũng không dễ bị nứt do ăn mòn ứng suất chỉ bị khi tiếp xúc với dung dịch acid nitơric đặc nóng chứa <1.5% nước hoặc bởi uranisunfat hay dung dịch anhyđritmêtanol.
*)Phản ứng với hyđro, ôxy, nitơ và không khí:
Sự có mặt của hyđro phát sinh từ các phản ứng hóa học hay là sản phÈm của quá trình ăn mòn hay từ các hợp chất có chứa hyđro hoặc là sản phẩm của quá trình điện phân trong khi sản xuất Ti sạch bằng pp điện phân, hyđro lẫn trong Ti là tác nhân gây ra hóa dòn và làm suy yếu khả năng chống ăn mòn của Titan.Tốc độ phá hoại bởi hyđro phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian và tính chất của môi trường mà bề mặt kim loại tiếp xúc.Lớp oxyt bọc bên ngoài sẽ bảo vệ cho bề mặt kim loại khỏi sự bào mòn bởi hyđro, lớp màng oxyt được tạo ra bằng phương pháp hoạt hóa kéo dài 2h ở nhiệt độ thường có chiều dày 1.7nm và nếu tiến hành trong vòng 40 ngày ta sẽ thu được lớp màng dày 3.5nm, trong 4 năm sẽ thu được lớp màng dày 25nm.Màu của lớp màng oxyt này rất đa dạng tùy theo chiều dày của nó và nhiệt độ hình thành thậm chí theo hàm lượng nguyên tố kim loại chính trong hợp kim.Nếu quá trình được tiến hành trong khoảng nhiệt độ tăng dần từ 200 đến 500°C cùng với sự tăng chiều dày của lớp màng oxyt thì màu sắc lớp màng cũng thay đổi từ màu vàng trang kim sang màu nâu, màu xanh tối, màu violét và màu xanh sáng.Kèm theo nhiệt độ và thời gian duy trì sẽ làm lớp màng oxyt dày lên do lượng oxy thấm vào bề mặt kim loại nhiều và vì vậy làm tăng độ cứng.Bảng 3:Hành xử của titan sạch công nghiệp trong các loại môi trường:
Môi trường ăn mòn Môi trường ăn mòn tương đối Môi trường không ăn mòn
Acid nitơric Acid sunfuric Flo
Acid Cromic Acid hyđrocloric Khí Clo khô
Acid Sunfuro Acid phốtphoric Không khí
Dung dịch kiềm Acid oxalic Acid nitởic khan
Dung dịch amoni Acid fomíc
Nước clo
Khí clo Èm
Acid axetic
Acid malêic
Anđêhit axetic
Nước muối, nước biển
Carbanate, Đimêtylhyđrazin
Hyđro lỏng
Ở nhiệt độ trên 500°C sự gia tăng khối lượng của titan do tạo ra oxyt là không đáng kể.Nhiệt độ tăng càng cao đồng nghĩa với việc tăng nhanh khối lượng do có sự hòa tan oxy vào titan tuy nhiên điều này là không đáng kể.Trong môi trường nitơ hình thành một lớp titannitorit.Trên 700°C lớp nitơrit dày lên và xảy ra phản ứng giữa titannitơrit với oxy tạo ra lớp titan oxyt .Phản ứng giữa titan với nitơ đặc biệt chậm hơn phản ứng giữa titan với oxy chính vì thế trong không khí ta không mấy khi quan tâm đến phản ứng giữa titan với nitơ trong không khí đặc biệt trong môi trường hơi nước, hyđro hơi thì phản ứng này còn chậm hơn nữa.
*)Phản ứng của titan trong môi trường nước muối, bazơ, axit và trong các dung dịch lỏng khác:
Hành xử của titan thương phẩm được đưa ra trong bảng 3,trong điều kiện môi trường oxy hóa kèm theo sự có mặt của các tác nhân oxy hóa làm cho khả năng chịu ăn mòn của Ti giảm đi nhiều điều này xảy ra rất mạnh khi ta tăng nồng độ các chất oxy hóa và nhiệt độ môi trường.Titan bền ăn mòn trong môi trường kiềm lỏng (Na, K, …)cho tới nhiệt độ trên 600°C trong Mg lỏng cho tới trên 650°C, trong Ga, Sn, Pb, hợp kim Pb-Bi-Sn cho tới trên 300°C, và trong thủy nhân cho tới trên 150°C.Titan bị ăn mòn xâm thực bởi hỗn hợp muối clorua và muối florua lỏng.
5)Dạng tồn tại của titan trên Trái Đất:
Titan được phân bố rộng khắp và khá dồi dào.Người ta ước tính tổng lượng titan thô chiếm khoảng 0.6% trọng lượng vỏ trái đất nó chỉ đứng thứ 9 sau oxy, sillic, nhôm, sắt, magiê, canxi, natri và kali.Bằng 1/20 so với nhôm và 1/10 so với sắt , gấp 5-10 lần lượng Clo, lưu huỳnh, hay phốt pho và hơn tất cả trữ lượng các kim loại hiếm còn lại trên trái đất hiện nay.So với Cu và Ni gấp khoảng 60 lần so với Mo gấp khoảng 300 lần.Về bán kính nguyên tử của titan tương đương với bán kính các nguyên tử của các ion kim loại như (Al ,Fe ,Mg ) một vài khoáng vật , đá và đất có chứa titan có hàm lượng Ti khoảng trên 1% trọng lượng nhưng cũng có cá biệt một vài nơi lên đến 87%Ti.Titan ban đầu xuất hiện trong đá nóng chảy là sản pham tạo bởi các cấu tử gốc acid nền mắcma bazơ hay các cấu tử bazơ trên nền mắcma acid.Trong trường hợp đầu titan xuất hiện dưới dạng titannát là thành phần quan trọng của khoáng ilmenít(FeTiO3) và perovskite (CaTiO3).Trong trường hợp thứ hai titan hình thành dưới dạng hợp chất oxyt.Dạng cuối cùng là tồn tại dưới dạng hợp chất sillcat mà trong đó titan là cấu tử chính đóng vai trò là nguyên tố bazơ(VD khoáng Zirconi hay Aluminosillcat) nhưng đôi khi Ti thay thế cho vai trò của nguyên tố Sillíc trong các hợp chất này.Ngoài ra còn có dạng tồn tại trung gian là các muối sphenne CaTi(SO4)O là thành phần chính của đá mắc ma.Hầu hết các dạng trên xuất hiện trong đá Mêtamorphic,mà trong đó TiO2 xuất hiện trong hai loại quặng là quặng anatase và quặng brookite.Titan còn được tìm thấy nhiều trong quặng ilmenít trong cát ilmenít thường ở các vùng ven biển và TiO2 trong đất sét.Ilmenít là một loại nguyên liệu quan trọng để sản xuất TiO2 làm chất tạo màu hay chất nhuộm.Ngoài ra các loại khoáng chứa titan quan trọng khác là anatase(TiO2); ilmenít(FeTiO3) chứa hàm lượng TiO2 trên 53%, leucoxen(quặng titan có hàm lượng sắt thấp), perovskite (CaTiO3) , rutin (TiO2), sphenne [CaTi(SiO4)O].Trong số trên chỉ có ilmenít, leucoxen và rutin là có giá trị kinh tế hơn cả do có phương pháp và công nghệ sản xuất Ti hay TiO2 từ các loại nguyên liệu này đơn giản và ít tốn kém.Còn lại quặng anatase có ở Brazil và quặng perovskite có ở bang Colorado (Mỹ) có thể trong tương lai gần sẽ được đưa vào làm nguyên liệu để sản xuất titan trong tương lai không xa.Loại nguyên liệu quan trọng dùng ®Ó sản xuất titan và các hợp chất của nó đó là quặng rutin(TiO2).Mặc dầu nó hiếm hơn ilmenít nhưng hàm lượng TiO2 lại cao hơn.Thường rutin trong tự nhiên có màu nâu đến đen và chứa 90-97% TiO2 bên cạnh đó còn có ác tạp chất khác chiếm cỡ trên dưới 10% chủ yếu là Si, oxyt sắt, vanadi, niobi, tantalum và một chút thiếc , crôm, hợp chất của Mo.Rutin được phát hiện đầu tiên ở Kragero (Đông Nam Na Uy) còn gọi là quặng albite chứa 25% rutin và ở Virginia (Mỹ).Tuy nhiên trữ lượng lớn và có giá trị về mặt kinh tế thì phải kÓ đến các nước và vùng lãnh thổ sau :Brazil,Camơrun, Arkansas(Mỹ), ven biển thuộc Úc, bang Florida (Mỹ) và phía bắc Tranzvaal (Nam Phi).Toàn bộ quặng rutin và 2/3 quặng ilmenít tồn tai dưới dạng cát phần còn lại của quặng ilmenít tồn tại dưới dạng titanomanhêtit và titanohêmatit.Các mỏ rutin ở ven biển hay các đụn cát, vỉa tích tụ có thể được khai thác nếu hàm lượng TiO2 trong đó lớn hơn 0.3%.Hàm lượng TiO2 trong cát ilmenít phụ thuộc vào mức độ phong hóa, hàm lượng này trong các mẫu quặng ở Nam Phi là 10-48%, ở Úc là 54%, vùng Nam Kerale(Ấn Độ) và ven biển phía Đông của Srilanka là trên 80% TiO2.Các mỏ ilmenít titanomanhêtit và ilmenít titanohêmatit có chứa 35% TiO2 nằm ở Canada ở Mỹ là 20% TiO2 còn ở Na Uy là 18% TiO2 còn lại 13% TiO2 là có ở Phần Lan.Titan cũng có trong thành phần đất đá các sao ngoài trái đất.Tuy vậy không dồi dào bằng ở trái đất điều này được thấy rõ qua xem xét các mẫu thiên thạch rơi vào trái đất ngoài ra còn cho biết một số thông tin về nguyên tố Si.
*)Thông kê chung về trữ lượng titan trên trái đất:
Theo tài liệu thống kê trữ lượng rutin và ilmenít bao gồm cả hàm lượng TiO2 là vào khoảng 423 cho đến 600 triệu tấn.Những nơi có trữ lượng ilmenít nhiều nhất là ở Nam Phi, Ấn Độ, Mỹ, Canada, Na Uy, Úc, Ukraina, Nga, Kazắctan, rutin có nhiều ở Brazil.Ngoài ra còn có ở Bănglađét, Chilê,Italia, Mexico và Niudilân
Titan kí hiệu Ti, số hiệu nguyên tử là 22, khối lượng nguyên tử là 47.88 là một nguyên tố nằm ở nhóm 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn .Phân lớp ngoài cùng là 4s2 và 3d2 và là một nguyên tố chuyển tiếp.Cấu hình điện tử là 1s 2s 3s 2p 3d 4s .Titan tồn tại trong tự nhiên là một hỗn hợp gồm 5 đồng vị bền sau :
số khối 46 47 48 49 50
hàm lượng % 7.95 7.75 73.43 5.51 5.34
ngoài ra còn có các đồng vị kém bền sau:
số khối 43 44 45 51
chu kì bán rã 0.58 1000a 3.08 6phút72
0.004s 0.06h + 21d
về lịch sử phát hiện:Vào năm 1791 GREGOR tách ra một oxyt kim loại từ một loại cát đen có chứa sắt từ tại vùng Manaacan ở Cornwell và ông phỏng đoán rằng nó có chứa một kim loại mà cho đển lúc đó chưa ai biết đển và đển nay người ta gọi thứ cát đen ấy là Malachit(Manaccantnite).Vào năm 1795 KLAPROTH tìm ra một loại đá đỏ ở vùng Boinik thuộc Hungari và khẳng định rằng chúng có chứa một loại khoáng của kim loại mà chưa được biết đển ông cho rằng đó là titan chứa trong các mẫu đá mẹ.Sau khi tìm ra được kim loại mới này là titan thì các hợp chất dạng oxyt chứa trong các khoáng vật này gọi là Titannit và ilmenít KLAPROTH chỉ ra rằng tìm thấy hai loại này trong khoáng manaccanit.Cho dù việc nắm rõ các phản ứng sản xuất titan hiện nay như hoà tách với acid sunfuric, thuỷ phân trong dung dịch lỏng và hoàn nguyên từ dung dịch acid đã được nhân loại biết đển từ trước những năm 1800, nhưng việc sản xuất được titan nguyên chất thì mới chỉ thực sự đạt được vào năm 1908 và dây chuyền công nghệ hoàn chỉnh bắt đầu đi vào sản xuất năm 1916 ở Na Uy.Năm 1910 HUNTER sản xuất được titan sạch 98-99% bằng cách hoàn nguyên bằng Na . Ái lực của titan với oxy , nitơ, và cacbon rất mạnh vì thế làm ảnh hưởng đển việc sản xuất titan nguyên chất , vào năm 1922 VAN ARKEL đã hoàn nguyên Ti bằng phản ứng giũa Na và KTiF6 trong môi trường áp suất thấp.Người đặt nền móng cho việc sản xuất titan trên qui mô công nghiệp là KROLL’S khi ông tìm ra phương pháp hoàn nguyên Ti từ TiCl4 bằng Mg. WARTMAN một người xuất xứ từ vùng mỏ Bureu đã phát triển phương pháp sản xuất titan xốp bằng việc nấu chảy và tinh chế titan nhờ lò điện hồ quang.
2)Tính chất lý học của titan:
Titan nguyên chất có màu trắng bạc dẻo điểm nóng chảy là 1668±50°C điểm sôi 3500°C.Bán kính nguyen tử 0.145nm, số phối vị trong mạng tinh thể là 6, αTi có cấu trúc lục giác sáu phương giống với Mgnhưng xếp chạt hơn theo phương c.Hằng số mạng của Ti ở nhiệt độ phòng là c = 0.469nm, a= 0.2951nm, tỷ số c/a = 1.585 kết quả thu được qua quan sát trên mẫu titaniodua. Ở 882.5°C titan chuyển sang dạng lập phương thể tâm (βTi), nhiệt chuyển biến là 3.685kJ/mol.Từ đây cho phép suy luận rằng hằng số mạng của βTi có sự thay đổi khi ta hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ phòng cụ thể ở trên 620°C thì a= 0.3280nm nhưng khi ở nhiệt độ phòng thì a= 0.3269nm như thế cho thấy với titan có thể dùng phương pháp tôi để năng cao cơ tính được,.Sự gia tăng hàm lượng các nguyên tố oxy , nito và cacbon chúng sẽ hình thành liên kết và xen kẽ trong mạng tinh thể Ti ở một mức độ nhất định theo phương a còn chủ yếu là theo phương c(đối với αTi) mà ảnh hưởng rõ nhất là của C còn với H thì ảnh hưởng không đáng kể.Hằng số mạng giữ vai trò quan trọng quyết định xem nguyên tố nào có thể kết hợp được với Ti để tạo hợp chất hay không.Dưới đây đưa ra một số dữ kiện quan trọng về tính chất lý học của titan:
- tỷ trọng ở 25°C: 4.5g/cm3 (Ti nguyên chất), 4.51g/cm3(Ti thương phẩm)
- tỷ trọng ở 870°C: 4.35g/cm3 (Ti nguyên chất)
- tỷ trọng ở 900°C: 4.33g/cm3 (Ti nguyên chất)
- hệ số giãn nở tuyến tính ở 25°C là 8.5.10 K
- hệ số giãn nở tuyến tính thực tế khi nhiệt độ thay đổi từ 20-700°C là(9÷10).10 K
- ẩn nhiệt nóng chảy 20.9 kJmol
- ẩn nhiệt thăng hoa là 464.7 kJmol
- ẩn nhiệt hoá hơi là 464.7 kJmol
- nhiệt dung riêng: ở 25°C l à 0.523Jg K
ở 200°C l à 0.569Jg K
ở 400°C l à 0.628Jg K
độ dẫn nhiệt ở t = 20-25°C l à 0.221 Wcm K (Ti s ạch)
l à 0.226-0.201 Wcm K (Ti thương phẩm)
sức căng bề mặt ở 1600°C l à 1.7 N/m
hệ số khuếch tán (hệ số tự khuếch tán) ở 750°C là 4.10 cm /s (αTi)
là 2.4.10 cm /s (βTi)
- môdul đàn hồi ở 250°C là 100-110GPa
- hằng số nhiệt độ l à -0.687GPa/K
- môdul trượt ở 25°C là 411.8-431.5 Gpa
- hằng số nhi ệt đ ộ là 0.265 GPa/K
- môdul đàn hồi thể tích ở 25°C l à 411.8-431.5 GPa
- hệ số co ngang l à 0.30 ở 25°C
- điện trở ở 25°C l à 42μom
- điện trở ở 600°C l à 140-150 μom
- nhiệt độ chuyển biến sang vật liệu siêu dẫn (đối với tianoiodua TI) là 0.40±0.04K
- độ nhạy từ của αTi ở 25°C là 3.2.10 cm /g
- hằng số nhiệt độ trong khoảng từ -200°C cho đến 800°C l à 0.0012.10 cm g K
- độ thấm từ ở 25°C l à 1.0005.
Như ta đã thấy Ti có rất nhiều tính chất khác nhau phụ thuộc vào nhiệt độ , thành phần , độ tinh khiết, các nguyên tố hợp kim đưa vào , yếu tố nhiệt động và chế độ cơ nhiệt luyện.Sự phong phú về đặc tính như tính chất điện và độ dẫn nhiệt , tính dẻo thể hiện đều chịu sự chi phối của mạng tinh thể mà cụ thể hơn là các sai lệch mạng.Gia công nguội làm tăng độ cứng và độ bền do sản sinh ra các khuết tật mạng kèm theo việc giải phóng các môdul đàn hồi qua đó làm giảm môdul đàn hồi và độ dẫn điện do tạo ra nhiều hố lệch hay cụm lệch.Việc ủ trong khoảng nhiệt độ từ 300-500 độ và ủ kết tinh lại trong khoảng nhiệt độ từ 500-800 độ sẽ cho phép phục hồi lại các trạng thái ban đầu của vật liệu.Môdul đàn hồi trượt và môdul đàn hồi cắt phụ thuộc vào chế độ nhiệt luyện.Sự hiện diện của các nguyên tố khác trong titan tuy với hàm lượng thấp song cũng có ảnh hưởng khá mạnh.Nói chung khi độ tinh khiết càng giảm thì độ cứng , độ bền và điện trở càng tăng.
3)Cơ tính:
Ti sạch có lẫn một chút iod và titan điện phân có lẫn một lượng cực nhỏ các tạp chất có ái lực hoá học mạnh với titan.Trên nhiệt độ thường thì độ bền của Ti giảm cụ thể giảm 50% ở 200°C trong khi ứng suất kéo tác dụng không hề thay doi .Việc tăng cỡ hạt làm giảm độ bền kéo và độ bền nói chung nhưng lại làm tăng độ dãn dài và độ thắt tương đối.thành phần và cơ tính tương ứng của titan sạch được phân cấp theo danh sách trong bảng 1:
O N C H Fe Al
Titaniod: 0.021 0.004 0.015 0.005 0.04
Titan điện phân: 0.020 0.003 0.009 0.003 0.001
Bền kéo Độ bền trung bình Độ dãn dài khi đứt Độ thắt tg đối
Titaniod 230 121.5 55 60
Tiâtn điện phân 229 103.0 55
mẫu thử có chiều dài 25.4mm(1 inches)
thang độ cứng Brinell (60-65)
*)Titan kỹ thuật :so với titan sạch titan kỹ thuật chứa hàm lượng các nguyên tố tạp chất như O,N, C, H cao hơn nên độ bền tăng lên nhưng độ dai thì giảm đi.Trong đó oxy được đưa vào ở mức độ khống chế giúp tăng độ bền bên cạnh các nguyên tố tạp chất khác lẫn vào trong quá trình sản xuất như Fe và C.Bảng 2 chỉ ra thành phần hoá học và độ bền của các loại titan kỹ thuật sau ủ đồng đều :
Số hiệu O N C H Bền kéo Bền TB(0.2%) Bền TB(1%) Co thắt
3.7025(Ti1) 0.12 0.05 0.06 0.013 290-410 180 20 24
3.7035(Ti2) 0.18 0.05 0.06 0.013 390-540 250 270 22
3.7055(Ti3) 0.25 0.05 0.06 0.013 460-590 320 350 18
3.7065(Ti4) 0.35 0.05 0.06 0.013 540-740 390 410 16
- titan nhóm 1 là loại titan dẻo nhất loại này thích hợp với gia công nguội , loại này thường được sử dụng để dập hay kéo nguội, làm nguyên tố hợp kim trong thép cán mỏng hay để bọc phủ bằng phương pháp næ cho các chi tiết đòi hỏi khả năng chống ăn mòn cao nhưng lại không yêu cầu độ bền cao như trong kỹ thuật điện.
- titan nhóm 2 là loại được dùng rộng rãi nhất trong thực tế so với titan sạch, loại này cũng có khả năng gia công nguội rất tốt vì vậy được dùng để chế tạo các bánh răng chịu tải trọng khi làm việc ở nhiệt độ lên tới 250°C.
- titan nhóm 3:nhóm này đặc biệt chuyên dùng để chế tạo các bình chứa chịu áp lực lại thích hợp đối với gia công nguội đặc biệt là khả năng chịu áp lực tốt hơn hẳn so với titan nhóm khác có cùng chiều dày và tiết diện.
- titan nhóm 4: có độ bền cao nhất và được sử dụng để sản xuất các phụ tùng, đường ống và trong lắp ráp, chế tạo máy bay.Sau khi phối hợp các nguy ên tố hợp kim khác nhau cho phép tạo ra lo ại v ật li ệu c ó kh ả ănng l àm vi ệc t ốt ở nhi ệt đ ộ tr ên 300°C.
4) Khả năng chống ăn mòn :
Phản ứng thế điện cực của titan như sau:
Ti ↔ Ti + 2e ;thế điện cực của titan là -1.75V
Khả năng chịu ăn mòn của titan phụ thuộc nhiều vào tính chất bề mặt như độ dày mỏng của lớp oxyt bề mặt, độ sít chặt của lớp oxyt và khả năng tái tạo lớp màng oxyt mới ngay sau khi lớp màng oxyt cũ bị phá hủy bởi tác dụng cơ học hay của môi trường xung quanh.Titan kém bền ăn mòn trong một vài dạng môi trường.Lớp oxyt bảo vệ titan bị phá hủy ngay trong môi trường nước cất, khí clo ẩm, khí oxy, acid nitơric đặc nóng hay hơi acid nitơric và một vài dạng môi trường có tính phá hủy cao khác, trong các dung dịch trung tính đặc biệt là dung dịch có sự hiện diện của ion clo cơ chế ăn mòn là dung dịch thấm qua các kẽ nứt hoặc các lỗ rỗ trên bề mặt gây ra sự ăn mòn theo kẽ nứt.
Sự thụ động hóa: Trong dung dịch ăn mòn trung tính thế điện cực của bề mặt titan giảm theo thời gian.khả năng thụ động hóa thường nằm trong khoảng từ -0.2 cho đến -0.5V tỷ lệ với sự tăng nồng độ và nhiệt độ, mật độ dòng thụ động hóa sẽ tăng nằm trong giới hạn thụ động trong khi khả năng thụ động hóa vẫn không có gì thay đổi.Tuy thế quá trình ăn mòn cũng bị giảm đôi chút bởi các tác động này.Việc đưa thêm vào một lượng nhỏ các ion kim loại có tính oxy hóa như Cu , Fe ,Cr ,Au ,Pt là nguyên do làm giảm tính thụ động của titan.Cùng với sự tăng nồng độ acid và nhiệt độ nếu muốn tăng tính thụ động thì cần tăng nồng độ chất ức chế việc cho thêm vào các chất ức chế sẽ tạo ra một lớp màng phủ kìm hãm sự ăn mòn anốt dưới tác dụng của môi trường.Chất cho thêm (chất tăng cường) khả năng chống ăn mòn của titan ban đầu sẽ được cải thiện bằng việc cho thêm vào tối thiểu 0.15% Panadi(Pd) dưới dạng hợp kim với titan nhưng lại không làm ảnh hưởng đến độ bền của titan.Theo thường lệ người ta cho vào khoảng dưới 1% các nguyên tố kim loại hiếm để tăng khả năng chống ăn mòn của titan.Ví dụ như nếu cho vào Ti khoảng 0.8%Ni và 0.3%Mo vừa làm tăng khả năng chống ăn mòn của Ti lại vừa tăng độ bền của hợp kim.
*)Ăn mòn theo kẽ nứt , ăn mòn ứng suất và ăn mòn lỗ:
Titan không dễ bị phá hủy bởi ăn mòn theo kẽ nứt mà điều này chỉ nguy hại khi ở nhiệt độ cao cùng với sự hiện diện của nồng độ cao các muối halogenua dưới dạng ion và cả ion sunfat hay là hơi clo ẩm.Việc thêm vào Panadi để tạo hợp kim với titan thì đem lại hiệu quả bền ăn mòn trông thấy.Titan nhìn chung bền ăn mòn lỗ trừ khi có mặt của ion clo nhất là canxiclorua, nhômclorua hay kẽmclorua ở nhiệt độ cao.Titan cũng không dễ bị nứt do ăn mòn ứng suất chỉ bị khi tiếp xúc với dung dịch acid nitơric đặc nóng chứa <1.5% nước hoặc bởi uranisunfat hay dung dịch anhyđritmêtanol.
*)Phản ứng với hyđro, ôxy, nitơ và không khí:
Sự có mặt của hyđro phát sinh từ các phản ứng hóa học hay là sản phÈm của quá trình ăn mòn hay từ các hợp chất có chứa hyđro hoặc là sản phẩm của quá trình điện phân trong khi sản xuất Ti sạch bằng pp điện phân, hyđro lẫn trong Ti là tác nhân gây ra hóa dòn và làm suy yếu khả năng chống ăn mòn của Titan.Tốc độ phá hoại bởi hyđro phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian và tính chất của môi trường mà bề mặt kim loại tiếp xúc.Lớp oxyt bọc bên ngoài sẽ bảo vệ cho bề mặt kim loại khỏi sự bào mòn bởi hyđro, lớp màng oxyt được tạo ra bằng phương pháp hoạt hóa kéo dài 2h ở nhiệt độ thường có chiều dày 1.7nm và nếu tiến hành trong vòng 40 ngày ta sẽ thu được lớp màng dày 3.5nm, trong 4 năm sẽ thu được lớp màng dày 25nm.Màu của lớp màng oxyt này rất đa dạng tùy theo chiều dày của nó và nhiệt độ hình thành thậm chí theo hàm lượng nguyên tố kim loại chính trong hợp kim.Nếu quá trình được tiến hành trong khoảng nhiệt độ tăng dần từ 200 đến 500°C cùng với sự tăng chiều dày của lớp màng oxyt thì màu sắc lớp màng cũng thay đổi từ màu vàng trang kim sang màu nâu, màu xanh tối, màu violét và màu xanh sáng.Kèm theo nhiệt độ và thời gian duy trì sẽ làm lớp màng oxyt dày lên do lượng oxy thấm vào bề mặt kim loại nhiều và vì vậy làm tăng độ cứng.Bảng 3:Hành xử của titan sạch công nghiệp trong các loại môi trường:
Môi trường ăn mòn Môi trường ăn mòn tương đối Môi trường không ăn mòn
Acid nitơric Acid sunfuric Flo
Acid Cromic Acid hyđrocloric Khí Clo khô
Acid Sunfuro Acid phốtphoric Không khí
Dung dịch kiềm Acid oxalic Acid nitởic khan
Dung dịch amoni Acid fomíc
Nước clo
Khí clo Èm
Acid axetic
Acid malêic
Anđêhit axetic
Nước muối, nước biển
Carbanate, Đimêtylhyđrazin
Hyđro lỏng
Ở nhiệt độ trên 500°C sự gia tăng khối lượng của titan do tạo ra oxyt là không đáng kể.Nhiệt độ tăng càng cao đồng nghĩa với việc tăng nhanh khối lượng do có sự hòa tan oxy vào titan tuy nhiên điều này là không đáng kể.Trong môi trường nitơ hình thành một lớp titannitorit.Trên 700°C lớp nitơrit dày lên và xảy ra phản ứng giữa titannitơrit với oxy tạo ra lớp titan oxyt .Phản ứng giữa titan với nitơ đặc biệt chậm hơn phản ứng giữa titan với oxy chính vì thế trong không khí ta không mấy khi quan tâm đến phản ứng giữa titan với nitơ trong không khí đặc biệt trong môi trường hơi nước, hyđro hơi thì phản ứng này còn chậm hơn nữa.
*)Phản ứng của titan trong môi trường nước muối, bazơ, axit và trong các dung dịch lỏng khác:
Hành xử của titan thương phẩm được đưa ra trong bảng 3,trong điều kiện môi trường oxy hóa kèm theo sự có mặt của các tác nhân oxy hóa làm cho khả năng chịu ăn mòn của Ti giảm đi nhiều điều này xảy ra rất mạnh khi ta tăng nồng độ các chất oxy hóa và nhiệt độ môi trường.Titan bền ăn mòn trong môi trường kiềm lỏng (Na, K, …)cho tới nhiệt độ trên 600°C trong Mg lỏng cho tới trên 650°C, trong Ga, Sn, Pb, hợp kim Pb-Bi-Sn cho tới trên 300°C, và trong thủy nhân cho tới trên 150°C.Titan bị ăn mòn xâm thực bởi hỗn hợp muối clorua và muối florua lỏng.
5)Dạng tồn tại của titan trên Trái Đất:
Titan được phân bố rộng khắp và khá dồi dào.Người ta ước tính tổng lượng titan thô chiếm khoảng 0.6% trọng lượng vỏ trái đất nó chỉ đứng thứ 9 sau oxy, sillic, nhôm, sắt, magiê, canxi, natri và kali.Bằng 1/20 so với nhôm và 1/10 so với sắt , gấp 5-10 lần lượng Clo, lưu huỳnh, hay phốt pho và hơn tất cả trữ lượng các kim loại hiếm còn lại trên trái đất hiện nay.So với Cu và Ni gấp khoảng 60 lần so với Mo gấp khoảng 300 lần.Về bán kính nguyên tử của titan tương đương với bán kính các nguyên tử của các ion kim loại như (Al ,Fe ,Mg ) một vài khoáng vật , đá và đất có chứa titan có hàm lượng Ti khoảng trên 1% trọng lượng nhưng cũng có cá biệt một vài nơi lên đến 87%Ti.Titan ban đầu xuất hiện trong đá nóng chảy là sản pham tạo bởi các cấu tử gốc acid nền mắcma bazơ hay các cấu tử bazơ trên nền mắcma acid.Trong trường hợp đầu titan xuất hiện dưới dạng titannát là thành phần quan trọng của khoáng ilmenít(FeTiO3) và perovskite (CaTiO3).Trong trường hợp thứ hai titan hình thành dưới dạng hợp chất oxyt.Dạng cuối cùng là tồn tại dưới dạng hợp chất sillcat mà trong đó titan là cấu tử chính đóng vai trò là nguyên tố bazơ(VD khoáng Zirconi hay Aluminosillcat) nhưng đôi khi Ti thay thế cho vai trò của nguyên tố Sillíc trong các hợp chất này.Ngoài ra còn có dạng tồn tại trung gian là các muối sphenne CaTi(SO4)O là thành phần chính của đá mắc ma.Hầu hết các dạng trên xuất hiện trong đá Mêtamorphic,mà trong đó TiO2 xuất hiện trong hai loại quặng là quặng anatase và quặng brookite.Titan còn được tìm thấy nhiều trong quặng ilmenít trong cát ilmenít thường ở các vùng ven biển và TiO2 trong đất sét.Ilmenít là một loại nguyên liệu quan trọng để sản xuất TiO2 làm chất tạo màu hay chất nhuộm.Ngoài ra các loại khoáng chứa titan quan trọng khác là anatase(TiO2); ilmenít(FeTiO3) chứa hàm lượng TiO2 trên 53%, leucoxen(quặng titan có hàm lượng sắt thấp), perovskite (CaTiO3) , rutin (TiO2), sphenne [CaTi(SiO4)O].Trong số trên chỉ có ilmenít, leucoxen và rutin là có giá trị kinh tế hơn cả do có phương pháp và công nghệ sản xuất Ti hay TiO2 từ các loại nguyên liệu này đơn giản và ít tốn kém.Còn lại quặng anatase có ở Brazil và quặng perovskite có ở bang Colorado (Mỹ) có thể trong tương lai gần sẽ được đưa vào làm nguyên liệu để sản xuất titan trong tương lai không xa.Loại nguyên liệu quan trọng dùng ®Ó sản xuất titan và các hợp chất của nó đó là quặng rutin(TiO2).Mặc dầu nó hiếm hơn ilmenít nhưng hàm lượng TiO2 lại cao hơn.Thường rutin trong tự nhiên có màu nâu đến đen và chứa 90-97% TiO2 bên cạnh đó còn có ác tạp chất khác chiếm cỡ trên dưới 10% chủ yếu là Si, oxyt sắt, vanadi, niobi, tantalum và một chút thiếc , crôm, hợp chất của Mo.Rutin được phát hiện đầu tiên ở Kragero (Đông Nam Na Uy) còn gọi là quặng albite chứa 25% rutin và ở Virginia (Mỹ).Tuy nhiên trữ lượng lớn và có giá trị về mặt kinh tế thì phải kÓ đến các nước và vùng lãnh thổ sau :Brazil,Camơrun, Arkansas(Mỹ), ven biển thuộc Úc, bang Florida (Mỹ) và phía bắc Tranzvaal (Nam Phi).Toàn bộ quặng rutin và 2/3 quặng ilmenít tồn tai dưới dạng cát phần còn lại của quặng ilmenít tồn tại dưới dạng titanomanhêtit và titanohêmatit.Các mỏ rutin ở ven biển hay các đụn cát, vỉa tích tụ có thể được khai thác nếu hàm lượng TiO2 trong đó lớn hơn 0.3%.Hàm lượng TiO2 trong cát ilmenít phụ thuộc vào mức độ phong hóa, hàm lượng này trong các mẫu quặng ở Nam Phi là 10-48%, ở Úc là 54%, vùng Nam Kerale(Ấn Độ) và ven biển phía Đông của Srilanka là trên 80% TiO2.Các mỏ ilmenít titanomanhêtit và ilmenít titanohêmatit có chứa 35% TiO2 nằm ở Canada ở Mỹ là 20% TiO2 còn ở Na Uy là 18% TiO2 còn lại 13% TiO2 là có ở Phần Lan.Titan cũng có trong thành phần đất đá các sao ngoài trái đất.Tuy vậy không dồi dào bằng ở trái đất điều này được thấy rõ qua xem xét các mẫu thiên thạch rơi vào trái đất ngoài ra còn cho biết một số thông tin về nguyên tố Si.
*)Thông kê chung về trữ lượng titan trên trái đất:
Theo tài liệu thống kê trữ lượng rutin và ilmenít bao gồm cả hàm lượng TiO2 là vào khoảng 423 cho đến 600 triệu tấn.Những nơi có trữ lượng ilmenít nhiều nhất là ở Nam Phi, Ấn Độ, Mỹ, Canada, Na Uy, Úc, Ukraina, Nga, Kazắctan, rutin có nhiều ở Brazil.Ngoài ra còn có ở Bănglađét, Chilê,Italia, Mexico và Niudilân