Содержание

Введение 2

История открытия и нахождение в природе 4

Месторождение титана 4

Ресурсы и запасы 4

Добыча  и производство 5

Металлогения  и эпохи рудообразования 5

Генетические  типы промышленных месторождений 6

Получение 9

Свойства  титана 12

Физические  и механические свойства титана 12

Химические  свойства титана 14

Применение 19

Соединения  титана 22

Заключение 25 

 
     Введение

     титан химический элемент

     Титан (лат. Titanium) - химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, 4 периода, имеет номер 22. Атом Титана содержит 22 электрона на 7 оболочках вокруг ядра с зарядом +22. Атомная масса приблизительно равна 48.

     Титан - легкий серебристо-белый металл, по внешнему виду похож на сталь. Обладает низкой теплопроводностью, которая  в 13 раз меньше теплопроводности алюминия и в 4 раза - железа. Титан относится  к переходным элементам. Данный металл плавится при довольно высокой температуре (1668°С) и кипит при 3300 °С. Его плотность сравнительно мала (4500 кг/м3). Стоит также отметить, что его механическая прочность примерно вдвое больше, чем чистого железа, и почти в шесть раз выше прочности алюминия.

     Титан в виде двуокиси был открыт английским любителем-минералогом У. Грегором в 1791 в магнитных железистых песках местечка Менакан (Англия). Грегор растворил пробу найденного черного песка, смешанного с тонким грязно-белым песком, в соляной кислоте; при этом из песка выделилось 46% железа. Оставшуюся часть пробы Грегор растворил в серной кислоте, причем почти все вещество перешло в раствор, за исключением 3,5% кремнезема. После упаривания сернокислотного раствора остался белый порошок в количестве 46% пробы. Продолжая исследования порошка, Грегор пришел к выводу, что он представляет собой соединение железа с каким-то неизвестным металлом.

     В 1795 немецкий химик М. Г. Клапрот установил, что минерал рутил представляет собой природный окисел этого же металла, названного им "титаном". Выделить титан в чистом виде долго не удавалось, лишь в 1910 американский учёный М.А. Хантер получил металлический титан нагреванием его хлорида с натрием в герметичной стальной бомбе; полученный им металл был пластичен только при повышенных температурах и хрупок при комнатной из-за высокого содержания примесей.

     Свойства  титана во многом зависят от степени  его чистоты, поэтому разработка способов массового производства особо  чистого титана является одной из важнейших проблем промышленности. Дело в том, что союз титана с кислородом (а именно в виде такого соединения элемент обычно и встречается  в природе) является одним из самых  прочных в химии. Ни электрический  ток, ни высокие температуры не в  силах вырвать титан из объятий  кислорода.

     Применяемый в промышленности технический титан  содержит примеси кислорода, азота, железа, кремния и углерода, повышающие его прочность, снижающие пластичность и влияющие на температуру полиморфного превращения, которое происходит в  интервале 865-920 °C.

     Титан - один из распространённых элементов, среднее содержание его в земной коре составляет 0,57% по массе. Титан  постоянно присутствует в тканях растений, накапливается у позвоночных  животных, преимущественно в роговых  образованиях, селезёнке, надпочечниках, щитовидной железе, плаценте; плохо  всасывается из желудочно-кишечного  тракта. У человека суточное поступление  титана с продуктами питания и  водой составляет 0,85 мг, выводится  с мочой и калом (0,33 и 0,52 мг соответственно). Этот металл относительно малотоксичен.

     Интересно, что тонкая титановая стружка  при недостаточной смазке может  загораться в процессе механической обработки. А при достаточной  концентрации кислорода в окружающей среде и повреждении окисной  плёнки путём удара или трения возможно загорание металла при  комнатной температуре и в  сравнительно крупных кусках.

     В наши дни к титану приковано внимание тысяч ученых. В многочисленных лабораториях образцы этого металла ежедневно  подвергаются жестоким «пыткам»: его  рвут на части, гнут, «варят» в кислотах и щелочах, раскаляют, охлаждают  до сверхнизких температур, воздействуют на него чудовищными нагрузками, током  высокой частоты, ультразвуком. И  титан раскрывает человеку свои тайны...

      История открытия и нахождение в  природе 

     Впервые титан был открыт в виде двуокиси титана в 1789г. английским ученым МакГрегором. Позднее многим исследователям удавалось получить металлический титан. К числу таких исследователей можно отнести Берцелиуса (1825г.), получившего металлический титан восстановлением фтортитаната калия натрием; Нильсона и Петерсона (1887г.), которые получили металлический титан восстановлением четыреххлористого титана натрием; Муассана (1895г.), получившего металл содержащий около 2% примесей, восстановлением двуокиси титана углеродом с последующим рафинированием, и многих других. Однако, долгое время титан ошибочно считали непригодным для использования в качестве конструкционного материала, так как получаемый металл являлся хрупким из-за большого количества примесей. только в начале этого столетия был получен титан с новыми свойствами, которые ставят его в ряд с самыми ценными материалами.[7,c.6]

     Титан является перспективным металлом не только благодаря его качествам, но и потому, что запасы его в  земной коре очень велики.[7,c.7]

 
     Месторождение титана

     Титан очень распространен в природе; его содержание в земной коре составляет 0,61% (масс.), т.е. выше, чем содержание таких широко используемых в технике  металлов, как медь, свинец и цинк. [1,c.648]

     Минералы, содержащие титан, находятся в природе  повсеместно. В настоящее время  насчитывается около восьмидесяти минералов, в состав которых входит титан.[7,c.7] Важнейшими из них являются: титаномагнетиты FeTiO₃×nFe₃O₄, ильменит , сфен CaTiSiO₅ и рутил TiO₂.[1,c.648]

     Месторождения титана разделяются на россыпные  и коренные. Почти все используемые для производства титана руды добываются из россыпных месторождений. Месторождения  ильменита встречаются во многих странах. Производство ильменитовых концентратов, которые обычно содержат 50-60% двуокиси титана и применяются в основном для получения пигментов титана, в последние годы достигло почти 2,5 млн. т в год. Самым крупным  производителем ильменитовых руд являются США, на долю которых приходится 31% всего  выпуска, Канада – 22%, Австралия – 21% и Норвегия – 13% (1986г.).

     Рутил представляет собой более высококачественное сырье для получения титана, однако его месторождения обнаружены в  немногих странах. Крупнейшими поставщиками рутиловых концентратов являются в настоящее время Австралия, США и Индия.

     В России для производства титана используют ильменит и титаномагнетит, запасы которых исчисляются десятками миллионов тонн. Основным спутником титана в этих рудах является железо, которое находится в низ в виде закиси, находящейся в химическом соединении или механической смеси с двуокисью титана.[7,c8]

     Ресурсы и запасы

     Ресурсы титана выявлены в 48 странах мира и  оцениваются в 1,2 млрд., в том числе  в ильмените — около 1 млрд. т, остальные — главным образом  в рутиле и анатазе. Большая часть ресурсов титана сосредоточена в недрах Австралии, Индии, Канады, Китая, Норвегии, США, Республики Корея, Украины и ЮАР. По общим запасам титана полной статистической информации нет. По данным ГНПП «Аэрогеология» Министерства природных ресурсов РФ мировые (без России) подтвержденные запасы на начало 1997 г. составили около 735 млн. т. Они распределяются следующим образом: Азия — 422,3 млн. т (57,4 %), Америка - 142,5 млн. т (19,4 %), Африка — 72,1 млн. т (9,8 %), Европа — 60,8 млн. т (8,3 %), Австралия и Океания — 37,3 млн. т (5,1 %). Запасы коренных (магматических) месторождений составляют около 69 % мировых (без России), месторождения кор выветривания — 11,5 %, россыпных месторождений — 19,5 %. На долю запасов в ильмените приходится более 82 %, в рутиле — 6 % и в анатазе — менее 12 %. Ильменит-магнетитовые и ильменит-гематитовые руды коренных месторождений составляют основу минерально-сырьевой базы титановой промышленности Канады, Китая и Норвегии. Месторождения коры выветривания карбонатитов разрабатываются пока только в Бразилии. В остальных странах основные запасы титановых минералов сосредоточены в россыпях, а также комплексных месторождениях. В настоящее время в мире выявлено более 300 месторождений титановых минералов, в том числе 70 — магматических, 10 — латеритных и более 230 россыпных. Из них разведано по промышленным категориям 90 месторождений, преимущественно россыпных. По запасам диоксида титана промышленные месторождения подразделяются на следующие группы: 1) очень крупные (уникальные) с запасами превышающими 10 млн. т; 2) крупные — 1—10 млн. т; 3) средние — от 100 тыс. т до 1 млн. т; 4) мелкие — от 50 до 100 тыс. т.

 
     Добыча  и производство

     В 1995—2000 гг. добыча титановых руд и  титансодержащих песков осуществлялась в 12 странах. Действовало 23 карьера и несколько рудников. Коренные месторождения разрабатывались в Норвегии (Теллнес) и Канаде (Аллард-Лейк), в Китае — коренное месторождение (Панчжихуа) и россыпные, в Бразилии — латеритное (Каталан-1) и россыпные, в остальных странах — только россыпные. Извлеченные из недр руды и пески либо обогащались с получением ильменитового, рутилового, анатазового и лейкоксенового (а также цирконового, монацитового и др.) концентратов, содержащих до 45—70 % ТiO?, либо подвергались плавке с выходом титанового шлака (до 85 % ТiO? ) и чугуна или переработке на синтетический рутил. Мировыми лидерами по производству концентратов являлись Австралия (51,6 % мирового производства) и Норвегия (17,3 %). Суммарные мощности обогатительных фабрик дальнего зарубежья в 1997 г. превышали 5,3 млн. т / год и использовались на 75—80 %. Для освоения новых месторождений строятся или проектируются фабрики в Австралии, Вьетнаме, Мозамбике и ЮАР.

     Металлогения  и эпохи рудообразования

     Месторождения титана формировались главным образом  на ранней стадии геосинклинального этапа в связи с отчетливо дифференцированными интрузиями пород габбро-пироксенит-дунитовой формации. Они залегают в форме лополитообразных или плитообразных тел, приуроченных к зонам глубинных разломов, развитым в областях сочленения древних платформ с протерозойскими и раннепалеозойскими складчатыми сооружениями. С зонами активизации древних платформ связано образование многофазных плутонов щелочного и ультраосновного состава с лопаритовым, перовскитовым и титаномагнетитовым оруденением. В процессе разрушения ильменит-рутил- и анатазсодержащих пород возникли латеральные, проалювиальные и аллювиальные россыпи. Титановые месторождения формировались в различные эпохи — от докембрийской до кайнозойской включительно. Докембрийская эпоха являлась наиболее благоприятной для образования крупных коренных месторождений титаномагнетитовых и ильменитовых руд. Они сосредоточены в пределах древних платформ или областей развития докембрийских образований, где пространственно связаны с ультрабазитами и базитами нормального ряда. Особенно широко распространены эти интрузивные комплексы на Африканском, Канадском и Балтийском щитах и Австралийской платформе. Крупнейшие месторождения находятся в ЮАР и приурочены к Бушвельдскому комплексу пород габбро-перидотитовой формации, абсолютный возраст которых определен 1950 ± 100 млн. лет. Такой же возраст имеет комплекс основных и ультраосновных пород Танзании, с которыми связаны также крупные месторождения титаномагнетита. В США в штате Нью-Йорк в Адирондакских горах расположено месторождение Тегавус, которое обеспечивает около 50 % добываемого в стране ильменита. Многочисленные месторождения титана докембрийского возраста выявлены в Канаде. Наиболее крупные из них — Аллард-Лейк, Лейк-Тио, Миллз, Пьюиджелон и другие, расположены в провинции Квебек. В России месторождения титаномагнетитовых руд известны в Карелии (Пудожгорское, Койкарское), в пределах габброидного пояса западного склона Южного Урала (Кусинское, Медведевское, Копанское и другие месторождения). Раннепалеозойская эпоха была неблагоприятной для образования промышленных месторождений титана. Сравнительно небольшие месторождения известны на Урале, в Северной Европе и Южной Африке. В позднепалеозойскую эпоху сформировалось весьма ограниченное количество промышленных месторождений. К ним относится Ярегское месторождение в Республике Коми. Оно представляет собой древнюю прибрежно-морскую россыпь, приуроченную к нефтеносным песчаникам среднего девона. Промышленное значение имеет лейкоксен. Источником производства титановых концентратов могут также стать апатит-нефелиновые руды Хибинского месторождения. В мезозойскую эпоху промышленные месторождения титана практически не образовывались. Кайнозойская эпоха ознаменовалась формированием крупных аллювиальных и прибрежно-морских россыпей титана. Они обычно содержат в значительных концентрациях ильменит, рутил, циркон, магнетит, титаномагнетит и лейкоксен, реже монацит и колумбит. Особенно широко россыпи распространены в Индии, Австралии, США и ЮАР. В Индии наиболее крупные россыпи сосредоточены на Траванкурском побережье в юго-западной части полуострова Индостан. Вдоль побережья россыпи («черные пески») прослеживаются в полосе протяжением 160 км, при средней ширине 150 м и мощности до 7,5 м. В Австралии разрабатываются прибрежные морские россыпи, протягивающиеся в виде полосы длиной более 1200 км от о. Фрезере в штате Квинсленд до г. Сиднея (штат Новый Южный Уэльс). Среднее содержание минералов в тяжелой фракции составляет (%): рутила 20—45, ильменита 14—50, циркона 26—53, монацита 0,2—2,0. Общие запасы этих минералов, подсчитанные по 16 наиболее крупным месторождениям, оцениваются в 2,4 млн. т, в том числе рутила 750 тыс. т и ильменита 660 тыс. т.

     Генетические  типы промышленных месторождений

     Среди промышленных месторождений титана выделяются: 1) магматические, 2) россыпные, 3) выветривания, 4) осадочно-вулканогенные, 5) метаморфогенные.

     Магматические месторождения по составу материнских  пород делятся на два класса: 1) связанные с основными и ультраосновными массивами и 2) с комплексами щелочных пород. Крупные месторождения титаномагнетитовых руд широко распространены в пределах Южно-Африканского, Канадского, Балтийского и Индостанского щитов. Типичными являются месторождения, залегающие в норитах Бушвельдскиого комплекса. Здесь пластообразные рудные тела мощностью 0,3—0,6 м прослеживаются по простиранию на многие километры. Они содержат 51—60 % Fe и 12—20 % Ti. В России типичным титаномагнетитовым месторождением, связанным с габбро, является Кусинское, а приуроченное к пироксенитам среди габбро — Качканарское. Кусинское месторождение (Южный Урал) залегает в дайкообразном массиве основных пород, внедрившихся по контакту карбонатных пород саткинской свиты и гранитогнейсов. Габброидный массив, вмещающий рудные тела, сильно дифференцирован. Среди пород массива наиболее широко развиты габбро (обычно полосчатые габбро), состоящие из лейкократовых и меланократовых полос; подчиненное значение имеют горнблендиты и пироксениты, а также анортозиты и габбро-пегматиты. Большинство рудных тел Кусинского месторождения имеет жилообразную форму и располагается в центральной части рудоносной полосы. Простирание рудных жил соответствует общему направлению рудоносной полосы, т. е. примерно северо-восточное (40—50°). Главные рудные жилы прослеживаются на 2—2,5 км. Мощность их изменяется от 0,5 до 10 м (в среднем 3,5 м); падение жил юго-восточное под углом 70—80°, местами вертикальное. Руды сложены магнетитом (60—70 %) и ильменитом (20— 30 %) с незначительной примесью борнита, халькопирита, хлорита, пироксенов, гематита, пирита и др. Они содержат 50-57 % Fe, 10-20 % TiO?, 1-2 % Сг?O?, 0,12 % S, а также заметные количества V. Ванадий связан с магнетитом и присутствует в виде изоморфной примеси, а также входит в состав ванадийсодержащего магнетита — кульсонита.

     Россыпные месторождения. Среди них различают  два класса: прибрежно-морские и  континентальные. Главное значение имеют прибрежно-морские ильменит-рутил-цирконовые россыпи. Из современных прибрежно-морскихроссыпей рутил и ильменит добывают в Австралии, Индии, Шри-Ланка, Сьерра-Леоне, Бразилии и США. Наиболее интересны в промышленном отношении пляжевые россыпи Австралии в центральной части восточного побережья, где они с перерывами прослеживаются более чем на 75 км. Ширина их достигает 800 м, мощность продуктивного пласта — 1,8 м. Содержание рутила 18—20 кг/м3, ильменита 15—16 кг/м3. Древние прибрежно-морские россыпи представлены слабо сцементированными или уплотненными рудными песками мезо-кайнозойского возраста. Типичным представителем являются Среднеднепровские месторождения циркон-рутил-ильменитовых песков Украины. Они образовались за счет размыва мощной мезозойской коры выветривания метаморфических пород Украинского кристаллического щита, последующей сортировки и переотложения продуктов выветривания на бортах Днепровско-Донецкой и Причерноморской впадин в третичный период. Континентальные россыпи распространены преимущественно в аллювии, элювии и пролювии четвертичных, палеогеновых и нижнемеловых отложений. Рудные тела аллювиальных россыпей, как правило, имеют форму лентовидных залежей, приуроченных к долинам рек. По минеральному составу континентальные россыпи обычно полимиктовые (ильменит, кварц, полевой шпат, каолинит и др.). Размеры зерен ильменита 0,1—0,25 мм и более. Окатанность их слабая. Содержание ильменита в промышленных континентальных россыпях варьирует от 20—30 до 200— 500 кг/м3.

     Месторождения выветривания. Эти месторождения  возникают в условиях жаркого  и влажного климата при выветривании габбро-анортозитовых и метаморфических  пород, содержащих повышенные концентрации ильменита и рутила. При этом зерна  рудных минералов сохраняют первичную форму кристаллов (они не окатаны). Мощность кор выветривания достигает нескольких десятков метров. Типичным примером может служить Стремигородское месторождение, образовавшееся при выветривании габбро-анортозитового массива на Волыни (Украина). Кора выветривания здесь обогащена только ильменитом, содержание которого достигает 300—500 кг/м3. На Кундыбаевском месторождении в Казахстане, образовавшемся в процессе выветривания метаморфических пород, в коре выветривания содержится до 180 кг/м3 ильменита и до 75 кг/м3 рутила.

     Осадочно-вулканогенные  месторождения. Они тесно связаны  с титаноносными вулканогенно-осадочными образованиями и встречаются сравнительно редко. Наиболее типичным представителем является месторождение Нижний Мамон, расположенное в Воронежской области. Район месторождения сложен осадочными и вулканогенно-осадочными породами палеозоя, мезозоя и кайнозоя, залегающими на докембрийском кристаллическом фундаменте. Продуктивными являются отложения ястребовского горизонта девона. Глубина залегания его 50—70 м. Мощность вулканогенно-осадочных образований варьирует от 2—3 до 35 м. Наибольшее количество ильменита приурочено к грубообломочным туфам, туффитам и туфопесчаниками в которых эффузивные обломки представлены преймущественно породами основного состава.

     Метаморфогенные месторождения. Среди них различают метаморфизованные и метаморфические месторождения титана. Метаморфизованные месторождения возникли в результате метаморфизма продуктивных песков и превращения их в песчаники и кварциты. Они известны в пестроцветных лейкоксен-кварцевых песчаниках девонских отложений Тимана. Здесь наиболее крупным является Ярегское месторождение, представляющие собой погребенную мета-морфизованную девонскую россыпь. Развиты два рудоносных горизонта: нижний сложен грубо- и крупнозернистыми кварцевыми песчаниками с прослоями алевролитов и аргиллитов, верхний — полимиктовыми конгломератами и разнозернистыми кварцевыми песками. Рудные минералы представлены полуокатанными зернами лейкоксена и единичными зернами ильменита. Из зарубежных метаморфизованных месторождений наиболее известно Робинзон Коп в США (штат Виргиния). Здесь среди песчаников кембрия встречаются линзообразные тела, обогащенные рутилом и ильменитом, составляющими в сумме до 50 % объема этих тел. Метаморфические месторождения титана приурочены к древним кристаллическим сланцам, гнейсам, эклогитам и амфиболитам. Образуются они в результате метаморфизма различных пород, обогащенных титаном. К этому классу относятся: месторождение Харворд (США), где продуктивными являются докембрийские хлоритовые сланцы, содержащие до 20 % рутила; месторождение Плюмо-Идальго в Мексике (докембрийские гнейсы с содержанием рутила до 25 %); месторождения Среднего Урала (Кузнечихинское), Кольского полуострова и др. Месторождения и рудопроявлени я в Беларуси. В Беларуси в 1966 г. открыто сравнительно небольшое по запасам Новоселковское месторождение ильменит-магнетитовых руд, связанное с интрузией габбро. В рудах содержание ТiO? составляет 4,2-6,0 %. Поданным института «Гипроруда» (Санкт-Петербург) с железными рудами месторождения связано 4,06 млн. т ТiO? . Известно пять рудопроявлений титана и циркония, приуроченных к кварц-глауконитовым пескам палеогена: Микашевичское, Житковичское, Кобринское, Ковыжевское и Глушковичское. Микашевичское проявление тяготеет к Микашевичско-Житковичскому выступу пород кристаллического фундамента. Зона ископаемых россыпей шириной 4—5 км простирается в субширотном направлении на 23 км. Продуктивные песчаные горизонты киевской свиты залегают в интервале глубин 45—53 м. Средние и максимальные содержания составляют соответственно (кг/м?): ильменита 7,08 и 8,46, циркона - 2,11 и 2,48. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Получение 

     Имеется целый ряд способов получения  металлов из руд, содержащих их окислы. К ним прежде всего относится прямое восстановление окислов углем или другими восстановителями. Однако применение такого способа часто оказывается невозможным вследствие высокой прочности окисла или вследствие образования твердых растворов получаемого металла с восстановителем или примесями, имеющимися в сырье. В таком случае приходится применять более сложные схемы, например перевод металла в другое соединение (хлорид, нитрид, фторид и т.д.), а затем очистку этого соединения от примесей и получение элемента путем восстановления другим элементом или электролизом. Выбор технологической схемы получения элемента зависит от многих факторов. Прежде всего исходят из оценки физико-химических свойств соединений и степени сложности аппаратурного оформления.

     Прежде  чем рассматривать возможные  схемы получения чистого металла, следует остановиться на технологии получения титана вообще. Высокая  активность этого металла и резкое снижение его свойств при небольшом повышении содержания примесей – это те качества, наличие которых обусловливает применение особых технологических приемов в процессе его производства. Первая стадия производства титана заключается в рудно-восстановительной плавке, которая проводится с целью обогащения исходного материала окисными соединениями титана. Во всех последующих стадиях производства взаимодействие титана и его соединений с кислородом нежелательно.

     Титан растворяет такие элементы, как азот, водород и углерод. С последним  он образует стойкие карбиды, а в  присутствии кислорода – оксикарбиды. Все эти примеси снижают пластичность металла и делают его непригодным к употреблению в качестве конструкционного материала. При высоких температурах титан может реагировать с CO, CO₂,H₂O и даже с такими прочными соединениями, как SiO₂, Al₂O₃, и MgO. Поэтому получение титана и его плавка должны осуществляться или в среде инертного газа, или в вакууме. Реактор для получения титана не может быть футерован обычными футеровочными материалами. В случае осуществления процесса получения титана в металлическом реакторе появляются трудности, связанные со способностью титана сплавляться с большинством металлов. Температура плавления титана составляет около 1660˚С, но при сплавлении с железом, никелем, медью и некоторыми другими металлами он образует эвтектический сплав с температурой плавления около 1000˚С и даже несколько ниже. Следовательно, необходим такой процесс, при котором образующийся титан быстро охлаждается и, следовательно, предотвращается процесс его взаимодействия с материалом реактора.

     При любом способе получения титана должны быть учтены его указанные  выше свойства. В результате этого  производство титана всегда будет носить специфический характер и будет  более сложно, чем, например, производство таких металлов, как алюминий или  магний.

     Восстановление  двуокиси титана углем. При взаимодействии двуокиси титана с углеродом можно предположить протекание следующих реакций: 

     Термодинамические расчеты показывают, что прежде всего будут протекать реакции карбидообразования. Процесс карбидообразования протекает через образование ряда промежуточных окислов, которые в свою очередь образуют непрерывный ряд твердых растворов с карбидом титана. Повышение температуры или понижение давления сдвигает равновесие системы в сторону замещения кислорода углеродом. При давлении ниже 10 мм рт. ст. и при температуре выше 1300˚С достигается полное обескислороживание твердого раствора и наблюдается выделение металлического титана вследствие реакции: 

     Восстановление  двуокиси титана водородом. Процесс взаимодействия двуокиси титана с молекулярным водородом протекает до образования низших окислов.

     При температуре 1050˚С двуокись титана восстанавливается водородом до Ti₃O₅ по реакции:

     Выше  этой температуры образуется смесь  окислов Ti₃O₅ и Ti₂O₃.

     Восстановление  двуокиси титана кремнием, натрием, магнием  и кальцием. Наиболее сильным восстановителем является кальций. Окись кальция легко растворяется в разбавленных минеральных и органических кислотах и поэтому может быть сравнительно легко удалена после процесса восстановления. Также восстановление двуокиси титана может проводиться гидридом кальция, алюминием и с помощью электролиза.

     Получение титана из его фтористых  солей, карбидов и  нитридов. Двуокись титан, а также титановые руды могут быть переработаны в любые другие соединения титана, например в хлориды, фториды, сульфиды, нитриды, карбиды и др. Чистый металл из этих соединений может быть получен восстановлением, электролизом или комбинированным способом.

     Для электролиза из фтористых соединений наиболее приемлемым является гексафтортитанат калия (K₂TiF₄). Он сравнительно легко получается, имеет хорошую электропроводность и низкое давление пара, стоек на воздухе. Электролиз может быть осуществлен в среде расплавленных солей под защитой инертного газа. При этом можно получить сравнительно чистый металл, содержащий 99,9% титана. Сложность аппаратурного оформления и высокая стоимость сырья являются существенными недостатками этого способа, препятствующими его развитию.

     Использование карбидов и нитридов титана для получения  чистого металла так же, как  и смесей, содержащих металлический  титан, связано с применением  электрорафинирования. Это двухстадийный способ, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья для первичной стадии процесса восстановления могут быть использованы титаносодержащие шлаки или даже концентраты руд. В качестве восстановителя используют уголь, алюминий, магний, кальций и другие элементы и соединения. В зависимости от вида восстановителя и условий протекания процесса получают металлический титан, низшие оксиды, карбид, нитрид, оксикарбид или оксикарбонитрид титана в смеси с другими соединениями и элементами.[7,c.11]

     Магнийтермический способ получения  титана. Для получения титана также применяется магний, при этом в качестве побочного продукта получается хлористый магний, являющийся сырьем для производства магния. Вместе с тем при производстве магния побочным продуктом является хлор, который необходим для получения четыреххлористого титана, поэтому производство магния и титана обычно совмещают на одном заводе.

     Титан выпускают в виде губки или  слитков, которые затем на других заводах перерабатывают на лист, профили, трубы, поковки и другие полуфабрикаты. Технологическая схема получения  титана состоит из шести основных переделов.[7,c.29]

     При промышленном получении титана руду или концентрат переводят в диоксид  титана TiO₂, который затем подвергают хлорированию. Однако даже при 800-1000˚С хлорирование протекает медленно. С достаточной для практических целей скоростью оно протекает в присутствии углерода, связывающего кислород в основном в СО: 

     TiO₂ + 2Cl₂ + 2C = TiCl₄ + 2CO 

     Получающийся  хлорид титана(IV) восстанавливают магнием: 

     TiCl₄ + 2Mg = Ti + 2MgCl₂ 

     а образующуюся смесь подвергают нагреванию в вакууме. При этом магний и его  хлорид испаряются и осаждаются в  конденсаторе. Остаток – губчатый титан – переплавляют, получая  компактный ковкий металл.

     Примеси кислорода, азота, углерода резко ухудшают механические свойства титана, а при  большом содержании превращают его  в хрупкий материал, непригодный  для практического использования. Поскольку при высоких температурах титан реагирует с названными неметаллами, его восстановление проводят в герметичной аппаратуре в атмосфере  аргона, а очистку и переплавку – в высоком вакууме.[1,c.648]