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El uso de titanio

El titanio es un elemento químico, símbolo químico Ti, número atómico 22, es un metal de transición blanco plateado, que se caracteriza por su peso ligero, alta resistencia, brillo metálico y buena resistencia a la corrosión (incluyendo agua de mar, ácido clorhídrico nitro y cloro). Debido a sus propiedades químicas estables, buena resistencia a altas temperaturas, baja resistencia a la temperatura, fuerte resistencia a los ácidos, fuerte resistencia a los álcalis y alta resistencia y baja densidad, se conoce como "metal espacial". El titanio fue descubierto por William Gregor en Cornwall, Inglaterra, en 1791. Nombrado por Klaproth para los Titanes de la mitología griega con.
Trasplante de titanio ortopédico
El titanio se considera un metal raro porque está disperso y es difícil de extraer en la naturaleza. Sin embargo, su abundancia relativa ocupa el décimo lugar entre todos los elementos. El mineral de titanio contiene principalmente ilmenita y rutilo, ampliamente distribuidos en la corteza y la litosfera. El titanio también existe en casi todos los seres vivos, rocas, cuerpos de agua y suelos. La extracción de titanio del mineral principal requiere el método Kroll o Hunter. El compuesto más común de titanio, dióxido de titanio se puede utilizar para hacer pigmentos blancos. Otros compuestos también incluyen tetracloruro de titanio (TiCl4) (como catalizador y utilizado en la fabricación de pantallas de humo o cartas aéreas) y tricloruro de titanio (TiCl3) (utilizado para catalizar la producción de polipropileno)
El titanio se puede alear con otros elementos como hierro, aluminio, vanadio o molibdeno para crear una aleación ligera de alta resistencia, que tiene una amplia gama de aplicaciones en todos los aspectos. Incluyendo aeroespacial (motores a reacción, misiles y naves espaciales), militar, aplicaciones industriales (productos químicos y petrolíferos, desalinización y fabricación de papel), automóviles, agroalimentos, medicina (prótesis, implantes ortopédicos e instrumentos dentales y empastes), utensilios de cocina, artículos deportivos , joyas y teléfonos móviles, etc.

Las dos propiedades más útiles del titanio son la resistencia a la corrosión y la mayor relación resistencia / peso en el metal. En el estado no aleado, la resistencia del titanio es comparable a la de algunos aceros, pero también es un 45% más ligera. Hay dos alotrópicos y cinco isótopos naturales, a saber: 46Ti(8.25%),47Ti(7.44%),48Ti(73.72%),49Ti(5.41%),50Ti(5.18%) Las propiedades químicas y físicas del titanio son similares a los de zirconio porque tienen el mismo número de electrones de valencia y pertenecen a la misma familia de la tabla periódica.


En la corteza terrestre, las reservas de titanio son las segundas después del hierro, el aluminio y el magnesio, ocupando el cuarto lugar. Debido a su alto punto de fusión, baja gravedad específica, alta resistencia específica, buena tenacidad, resistencia a la fatiga, resistencia a la corrosión, baja conductividad térmica, tolerancia a altas y bajas temperaturas y bajo estrés en condiciones de calor y frío, su valor comercial comenzó a ser reconocido en la década de 1950 y se utilizó en campos de alta tecnología como la aviación y la industria aeroespacial. Con la promoción continua de productos químicos, petróleo, electricidad, desalinización de agua de mar, construcción, necesidades diarias y otras industrias, el titanio metal ha sido cada vez más valorado por personas, conocido como "metal moderno" y "metal estratégico", y es un material estratégico importante que es indispensable para mejorar el nivel de equipamiento de defensa nacional.
Hay dos indicadores importantes para medir la escala de la industria de titanio de un país: la producción de titanio esponjoso y la producción de titanio, cuya producción de esponja de titanio refleja la capacidad de producción de materia prima, la producción de titanio refleja la capacidad de procesamiento profunda. La industria del titanio ha formado cinco grandes entidades de producción y consumo en China, los Estados Unidos, la Comunidad de Estados Independientes, Japón y Europa. La industria del titanio chino comenzó en 1954 y se desarrolló gradualmente a través de la investigación experimental, el diseño de punto fijo de la producción industrializada, la promoción de aplicaciones y el progreso tecnológico continuo. Especialmente desde el siglo XXI, bajo el ímpetu de la demanda nacional, bajo el impulso de la política de reforma y apertura, la industria del titanio chino ha progresado rápidamente.

Palos de golf de titanio
2016 fue el primer año del "Doceavo Plan Quinquenal" de China. Durante este año, la producción de materiales de esponja de titanio y procesamiento de titanio en China continuó creciendo con inercia. Según las estadísticas de la Asociación China de la Industria de Metales No Ferrosos Titanium Zirconium y Hafnium Branch, la producción total de 14 empresas de producción de esponja de titanio en China fue de 74,952t en 2016, un aumento del 12,4% respecto al mismo período del año pasado. Según las estadísticas de 30 empresas, en 2016 China produjo un total de 60.962 toneladas de materiales de procesamiento de titanio, un aumento interanual del 33,0%.
La resistencia del titanio es grande y la resistencia a la tracción del titanio puro puede alcanzar 180 kg / mm2. Algunos aceros tienen mayor resistencia que las aleaciones de titanio, pero las aleaciones de titanio tienen mayor resistencia específica (relación de resistencia a la tracción y densidad) que los aceros de alta ley. Las aleaciones de titanio tienen buena resistencia al calor, resistencia a la baja temperatura y resistencia a la fractura, por lo que se utilizan principalmente como partes de motores de aviones y partes estructurales de cohetes y misiles.

Las aleaciones de titanio también se pueden usar como tanques de almacenamiento de combustible y oxidante y recipientes de alta presión.
Las aleaciones de titanio se han utilizado para fabricar rifles automáticos, placas base de mortero y tubos de lanzamiento sin pistolas de retroceso.
En la industria del petróleo, se utilizan principalmente diversos tipos de buques, reactores, intercambiadores de calor, columnas de destilación, tuberías, bombas, válvulas, etc.
El titanio puede usarse como un condensador de electrodo y estación de energía y como dispositivo de control de contaminación ambiental.
Las aleaciones de memoria de forma de níquel titanio se han utilizado ampliamente en la instrumentación.
En el tratamiento médico, el titanio se puede utilizar como hueso artificial y diversos instrumentos.
El titanio es también un desoxidante para la fabricación de acero y un componente de acero inoxidable y acero aleado.
El dióxido de titanio es una buena materia prima para pigmentos y pinturas.
Carburo de titanio, hidruro de titanio es un nuevo tipo de material de aleación dura.
El nitruro de titanio es similar en color al oro y es ampliamente utilizado en la decoración.
Las aleaciones de titanio y titanio se utilizan ampliamente en la industria de la aviación y se denominan "metales espaciales"; Además, hay aplicaciones cada vez más extendidas en la industria de la construcción naval, la industria química, las piezas de maquinaria de fabricación, los equipos de telecomunicaciones, el carburo cementado, etc.
Además, debido a que las aleaciones de titanio también tienen buena compatibilidad con el cuerpo humano, las aleaciones de titanio también se pueden usar como huesos artificiales.
Resistencia a la corrosión de titanio
El nitrato de zirconio y el hidróxido de zirconio se usan en la industria de la energía atómica y como materiales químicos resistentes a la corrosión a alta temperatura y alta presión, pero su reactividad es superada solamente por el sodio en la solución.
Luego, al agregar una solución activa de nitrato de zirconio a la solución de hidróxido de titanio, se descubre que el titanio rechaza el nitrato de zirconio (en la imagen).


Nitrato de circonio e hidróxido de titanio
Como se puede ver, hay una estratificación distinta en la figura con nitrato de circonio anterior e hidróxido de titanio a continuación.
Sabemos que la densidad del hidróxido de titanio es menor que la del nitrato de zirconio, pero aún mantiene una deslaminación significativa y permanece en la capa superior de nitrato de zirconio, lo que demuestra la resistencia a la corrosión del titanio.
Según los experimentos, el titanio no se corroerá en el lecho marino durante 20 o 50 años.

Eliminación de emergencia
Contacto con la piel: Quítese la ropa contaminada y lávela con agua y jabón.
Contacto con los ojos (polvo): Levante el párpado y enjuague con agua corriente o solución salina. Tratamiento médico.
Inhalación (polvo): rápidamente de la escena al aire fresco. Mantenga la vía aérea abierta. Si la respiración es difícil, proporcione oxigeno. Si se detiene la respiración, respire artificialmente de inmediato. Tratamiento médico.
Ingestión: Beba mucha agua tibia e induce el vómito. Tratamiento médico.
Protección respiratoria: posible exposición al polvo, debe usar respiradores de filtro autoabsorbentes.
Protección para los ojos (polvo): use gafas de seguridad.
Protección física: ropa protectora penetrante tipo gas.
Protección de las manos: Use guantes de protección en la infiltración.
Otra protección: No fumar, comer y beber en el sitio de trabajo. Después del trabajo, toma una ducha. Presta atención a la higiene personal.


Tratamiento de emergencia de fugas: aislamiento de áreas contaminadas y restricciones de acceso. Corta el fuego. Se recomienda que el personal de emergencia use una máscara antipolvo (máscara completa) y use ropa protectora. No toque el derrame directamente.
Una pequeña cantidad de fuga: evite el polvo, recoja con una pala limpia en un recipiente seco, limpio y cubierto. Transferir reciclaje
Una gran cantidad de fugas: cubierto con láminas de plástico y lona. Use transferencias de reciclado de herramientas que no produzcan chispas.
Productos de combustión nocivos: óxido de titanio.
Método de extinción: Use polvo seco y arena seca para extinguir el fuego. No use agua, espuma o dióxido de carbono para ahorrar. Cuando ocurre mucho calor o una combustión intensa, el uso de agua para ahorrar puede causar una explosión.


Base de Datos de Toxicología
Toxicidad aguda: el titanio metálico, el dióxido de titanio y el carburo de titanio son de baja toxicidad. Las ratas se intubaron con 20-50 mg de dióxido de titanio una vez, y no hubo reacción específica en los pulmones después de que los conejos se inyectaron con 400 mg. Toxicidad subaguda y crónica: 6 y 12 meses después de la inyección intratraqueal de hidruro de titanio en ratas, solo se observó fibrosis pulmonar. Las ratas inhalaron polvo de TiO2 4 veces al día durante 5 días a la semana durante 13 meses. Siete meses después de suspender la inhalación, no hubo reacción patológica en los pulmones. Sin embargo, la inhalación repetida de dióxido de titanio en cobayas observó efectos fibróticos e infiltración de células eosinofílicas. Se produjo una inyección intratraqueal de titanio metálico sin fibrosis pulmonar. Se observó fibrosis pulmonar leve después de una única inyección de hidruro de titanio, carburo de titanio, boruro de titanio y nitruro de titanio en la tráquea de rata. La fibrosis leve también se observó en ratas inhaladas de hidruro de titanio durante 16 meses.
Metabolismo: alrededor de 300 μg de titanio se ingieren diariamente en la dieta del cuerpo, la mayoría de los cuales se excreta en las heces y aproximadamente el 3% se absorbe en el torrente sanguíneo. El titanio que ingresa al cuerpo se acumula en el bazo, las glándulas suprarrenales, el músculo estriado, los pulmones, la piel y el hígado. El titanio absorbido en el cuerpo se excreta principalmente en la orina. La concentración de titanio en plasma humano normal es de aproximadamente 3 μg / dl, y la concentración de titanio en la orina es de aproximadamente 10 μg / l.


Mecanismo de envenenamiento: el titanio, el óxido de titanio, el carburo de titanio y otros titanios insolubles tienen baja toxicidad y baja absorción oral y no muestran reacciones tóxicas. No hubo reacción patológica en el cuerpo implantado de titanio. Compuestos insolubles en titanio inhalados, sin daños graves en los pulmones, causando fibrosis mínima. La alimentación a largo plazo de los animales con agua potable que contiene titanio no tuvo ningún efecto sobre el crecimiento y desarrollo, y no se produjeron tumores.

Carcinogenicidad: La inyección intramuscular de metal de titanio disuelto en trioctida provocó un aumento en el fibrosarcoma y el linfosarcoma. Inyección de organotitanio, fibrosarcoma creciente en el sitio de inyección, hepatoma y linfoma maligno del bazo. El bloque de titanio no era cancerígeno y no aparecieron células tumorales después de que el paciente había sido equipado con articulaciones artificiales de titanio durante dos semanas.
Peligro de explosión: este producto es inflamable e irritante.


Biblioteca médica de emergencia
Ruta invasiva: inhalación, ingestión.
Peligros para el ser humano: la inhalación es irritante para el tracto respiratorio superior, causando tos, opresión en el pecho o dolor. Los trabajadores que inhalaron polvo de TiO2 durante mucho tiempo no experimentaron ningún cambio en los pulmones. Durante la producción de titanio metálico, la exposición al tetracloruro de titanio y sus hidrolizados tiene efectos irritantes en los ojos y en la mucosa del tracto respiratorio superior. Los efectos crónicos pueden causar bronquitis crónica. TiO2 se ha usado como un agente de protección de la piel para quemaduras repentinas y no se han encontrado dermatitis de contacto, alergias ni absorción transdérmica. La salpicadura e inhalación de titanato de titanio y humo de cloronitruro de titanio a 100 ° C en cloronitruro de titanio causa quemaduras en la piel y la formación de cicatrices, y la congestión de la faringe, las cuerdas vocales y la mucosa traqueal. La formación de cicatrices causa cicatrices en la garganta. La exposición a corto plazo al cloronitruro de titanio causa conjuntivitis y queratitis. Además, la inhalación de tetracloruro de titanio puede causar pólipos endobronquiales difusos.


Principios de manipulación: después de tocar el tetracloruro de titanio, la piel debe limpiarse con papel suave o paño lo antes posible y luego enjuagarse con agua para evitar que el tetracloruro de titanio libere grandes cantidades de calor y ácido clorhídrico en el agua, agravando y ampliando el alcance de las quemaduras. La inhalación de tetracloruro de titanio debe ser inhalada inmediatamente con una solución de bicarbonato de sodio al 5% para neutralizar el ácido clorhídrico producido por la hidrólisis del tetracloruro de titanio; Inhale oxígeno y mantenga la respiración fluyendo. Descanse en silencio y reduzca el consumo de oxígeno Administre suficientes glucocorticoides precozmente y administre antibióticos para prevenir infecciones secundarias y medicamentos contra el broncoespasmo, tratamiento sintomático expectorante. Observación cercana, prevención del edema pulmonar.
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