டைட்டானியம் அறிமுகம்
டைட்டானியம் (Ti) அணு எண் 22 கொண்ட ஒரு வேதியியல் தனிமம். இது வெள்ளி நிறம், குறைந்த அடர்த்தி மற்றும் அதிக வலிமை கொண்ட ஒரு பளபளப்பான இடைநிலை உலோகம். இது சிறந்த அரிப்பு எதிர்ப்பைக் காட்டுகிறது, குறிப்பாக கடல் நீர், அக்வா ரெஜியா மற்றும் குளோரின் ஆகியவற்றிற்கு எதிராக. இந்த பண்புகள் இதனை பல்வேறு தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் ஒரு மதிப்புமிக்க பொருளாக ஆக்குகின்றன.
டைட்டானியத்தின் பொதுவான அன்றாடப் பயன்கள்
டைட்டானியம், பெரும்பாலும் அதன் சேர்மங்கள் அல்லது கலப்புலோகங்களின் வடிவத்தில், அதன் தனித்துவமான பண்புகள் காரணமாக பல அன்றாடப் பொருட்களுக்கு இன்றியமையாதது.
1. வெள்ளை நிறமி
டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு (TiO2) வண்ணப்பூச்சுகள், பூச்சுகள், பிளாஸ்டிக், காகிதம் மற்றும் அழகுசாதனப் பொருட்கள் ஆகியவற்றில் ஒரு பிரகாசமான வெள்ளை நிறமியாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதன் அதிக ஒளிவிலகல் குறியீடு சிறந்த ஒளிபுகாத்தன்மை மற்றும் பிரகாசத்தை வழங்குகிறது. இந்தியாவில், டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு நிறமிகள் நாடு முழுவதும் வீடுகள் மற்றும் கட்டிடங்களில் பயன்படுத்தப்படும் சுவர் வண்ணப்பூச்சுகள் தயாரிப்பிலும், பாடப்புத்தகங்கள் மற்றும் எழுதுபொருட்களுக்கான காகிதம் தயாரிப்பிலும் மிக முக்கியமானவை.
2. விண்வெளி கூறுகள்
அதன் அதிக வலிமை-எடை விகிதம் மற்றும் அதிக வெப்பநிலையில் அரிப்பு எதிர்ப்பு காரணமாக, டைட்டானியம் கலப்புலோகங்கள் விமானங்கள், விண்கலங்கள் மற்றும் ஏவுகணைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஜெட் எஞ்சின் பாகங்கள், விமான உடலமைப்பு கட்டமைப்புகள், லேண்டிங் கியர் மற்றும் ஃபாஸ்டென்சர்கள் போன்ற கூறுகள் பெரும்பாலும் டைட்டானியத்தால் செய்யப்படுகின்றன.
3. மருத்துவ உள்வைப்புகள்
டைட்டானியம் மிகவும் உயிர் இணக்கத்தன்மை கொண்டது, அதாவது இது மனித உடலால் நிராகரிக்கப்படுவதில்லை மற்றும் எலும்பு திசுக்களுடன் நன்றாக ஒருங்கிணைக்க முடியும். இந்த பண்பு இடுப்பு மற்றும் முழங்கால் மாற்று அறுவை சிகிச்சைகள், பல் உள்வைப்புகள், அறுவை சிகிச்சை கருவிகள் மற்றும் செயற்கை உறுப்புகள் போன்ற எலும்பியல் உள்வைப்புகளுக்கு இதை ஒரு சிறந்த பொருளாக ஆக்குகிறது. இந்தியாவில் உள்ள பல மருத்துவமனைகள் மற்றும் மருத்துவ வசதிகள் நோயாளிகளின் பராமரிப்புக்காக டைட்டானியம் அடிப்படையிலான உள்வைப்புகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.
4. விளையாட்டு உபகரணங்கள்
எளிமை மற்றும் வலிமையின் கலவையானது டைட்டானியத்தை உயர் செயல்திறன் கொண்ட விளையாட்டு உபகரணங்களுக்கு ஏற்றதாக ஆக்குகிறது. இதில் கோல்ஃப் கிளப் தலைகள், டென்னிஸ் ராக்கெட்டுகள், சைக்கிள் சட்டங்கள் மற்றும் ஏறும் உபகரணங்கள் ஆகியவை அடங்கும், இது மேம்பட்ட செயல்திறன் மற்றும் நீடித்துழைப்பை வழங்குகிறது.
5. நுகர்வோர் பொருட்கள் மற்றும் மின்னணுவியல்
டைட்டானியத்தின் அழகியல் கவர்ச்சி, நீடித்துழைப்பு மற்றும் ஒவ்வாமை இல்லாத தன்மை ஆகியவை கடிகார உறைகள், கண்ணாடி சட்டங்கள் மற்றும் நகைகள் போன்ற ஆடம்பரப் பொருட்களில் பயன்படுத்த வழிவகுக்கிறது. ஸ்மார்ட்போன் பிரேம்கள் போன்ற சில பிரீமியம் நுகர்வோர் மின்னணு பொருட்களிலும் அதன் வலிமை மற்றும் குறைந்த எடை பண்புகளுக்காக டைட்டானியம் சேர்க்கப்பட்டுள்ளது.
டைட்டானியத்தின் இயற்கை இருப்பு
டைட்டானியம் பூமியின் மேலோட்டத்தில் ஒன்பதாவது மிக அதிக அளவில் உள்ள தனிமமாகும், இது கிட்டத்தட்ட முழுவதும் தீப்பாறைகளிலும், அவற்றிலிருந்து பெறப்பட்ட படிவுகளிலும் காணப்படுகிறது. இது அதன் தனிம வடிவத்தில் அரிதாகவே காணப்படுகிறது. பொருளாதார ரீதியாக மிக முக்கியமான இரண்டு டைட்டானியம் தாதுக்கள்:
இல்மனைட் (FeTiO3)
இது ஒரு இரும்பு-டைட்டானியம் ஆக்சைடு தாது, அடர் சாம்பல் அல்லது கருப்பு நிறத்தில் இருக்கும். இது உலகளவில் டைட்டானியம் உற்பத்திக்கு முதன்மைத் தாதுவாகும்.
ரூட்டைல் (TiO2)
டைட்டானியம் டை ஆக்சைடின் இயற்கையாகக் கிடைக்கும் ஒரு வடிவம், ரூட்டைல் பொதுவாக செம்பழுப்பு முதல் கருப்பு நிறத்தில் இருக்கும். இது அதிக சதவீத டைட்டானியத்தைக் கொண்டிருந்தாலும், இல்மனைட்டைக் காட்டிலும் குறைவாகவே காணப்படுகிறது.
இந்திய படிவுகள்
இந்தியாவின் கடற்கரையோரத்தில், குறிப்பாக இல்மனைட் மற்றும் ரூட்டைல் செறிந்த கனமான கனிம மணலின் குறிப்பிடத்தக்க இருப்புக்கள் உள்ளன. கேரளா, தமிழ்நாடு, ஆந்திரப் பிரதேசம் மற்றும் ஒடிசாவின் கடற்கரைகளில் முக்கிய படிவுகள் காணப்படுகின்றன. இந்த கடற்கரை மணல்கள் உள்நாட்டு நுகர்வு மற்றும் ஏற்றுமதி இரண்டிற்கும் டைட்டானியம் தாதுக்களின் முக்கிய ஆதாரமாகும். இந்தியன் ரேர் எர்த்ஸ் லிமிடெட் (IREL) மற்றும் கேரளா மினரல்ஸ் அண்ட் மெட்டல்ஸ் லிமிடெட் (KMML) போன்ற நிறுவனங்கள் இந்த கனிம மணல்களை அகழ்வு மற்றும் பதப்படுத்துதலில் ஈடுபட்டுள்ளன.
தொழில்துறை பிரித்தெடுத்தல் மற்றும் செயலாக்கம்
டைட்டானியத்தை அதன் தாதுக்களிலிருந்து சுத்தமான உலோகமாகப் பிரித்தெடுப்பது ஒரு சிக்கலான மற்றும் ஆற்றல் மிகுந்த செயல்முறையாகும், ஏனெனில் டைட்டானியம் அதிக வெப்பநிலையில் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் நைட்ரஜனுடன் அதிக வினைத்திறன் கொண்டது.
க்ரோல் செயல்முறை
க்ரோல் செயல்முறை என்பது டைட்டானியம் உலோகத்தை உற்பத்தி செய்வதற்கான பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் தொழில்துறை முறையாகும். இதில் பல முக்கிய படிகள் உள்ளன:
1. குளோரினேஷன்
இல்மனைட் அல்லது ரூட்டைல் தாது குளோரின் வாயு மற்றும் கார்பனுடன் அதிக வெப்பநிலையில் (சுமார் 1000 °C) வினைபுரிந்து டைட்டானியம் டெட்ராக்ளோரைடு (TiCl4) என்ற ஆவியாகும் திரவத்தை உருவாக்குகிறது. FeTiO3 (s) + 3Cl2 (g) + C (s) → TiCl4 (g) + FeCl3 (s) + CO2 (g) (from ilmenite) TiO2 (s) + 2Cl2 (g) + 2C (s) → TiCl4 (g) + 2CO (g) (from rutile)
2. சுத்திகரிப்பு
கச்சா TiCl4 பின்னர் பின்னக் காய்ச்சிவடித்தல் மூலம் சுத்திகரிக்கப்பட்டு, வெனேடியம் டெட்ராக்ளோரைடு போன்ற அசுத்தங்கள் நீக்கப்படுகின்றன.
3. ஒடுக்கம்
சுத்திகரிக்கப்பட்ட TiCl4 வாயு பின்னர் மக்னீசியம் (Mg) உருகிய நிலையில் ஒரு மந்தமான ஆர்கான் சூழ்நிலையில் 800-850 °C வெப்பநிலையில் ஒடுக்கப்படுகிறது. இந்த வினை டைட்டானியம் ஸ்பாஞ்ச் மற்றும் மக்னீசியம் குளோரைடை உருவாக்குகிறது. TiCl4 (g) + 2Mg (l) → Ti (s) + 2MgCl2 (l)
4. கசிவு மற்றும் உருகுதல்
டைட்டானியம் ஸ்பாஞ்ச் பின்னர் வெற்றிட காய்ச்சிவடித்தல் அல்லது அமிலக் கசிவு மூலம் மக்னீசியம் குளோரைடில் இருந்து பிரிக்கப்படுகிறது. ஸ்பாஞ்ச் உலோகம் பின்னர் உருக்கப்பட்டு, பெரும்பாலும் ஒரு வெற்றிட ஆர்க் உலையில், டைட்டானியம் உலோகம் அல்லது அதன் கலப்புலோகங்களின் இங்கட்களை உருவாக்குகிறது.
டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு உற்பத்தி
உலோக பிரித்தெடுப்புக்கு அப்பால், அகழ்வு செய்யப்பட்ட டைட்டானியம் தாதுக்களின் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க பகுதி டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு (TiO2) நிறமியை உற்பத்தி செய்ய பதப்படுத்தப்படுகிறது. இது சல்பேட் செயல்முறை அல்லது குளோரைடு செயல்முறை இரண்டையும் உள்ளடக்கியது, இவை இரண்டும் இல்மனைட் அல்லது ரூட்டைல் உடன் தொடங்கி, இறுதியில் வண்ணப்பூச்சுகள், பிளாஸ்டிக் மற்றும் காகிதம் போன்ற பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் சுத்திகரிக்கப்பட்ட TiO2 ஐ வழங்குகின்றன. இந்தியாவில் உள்ள பல உற்பத்தி அலகுகள் உள்நாட்டிலேயே அகழ்வு செய்யப்பட்ட இல்மனைட் மூலம் டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு நிறமியை உற்பத்தி செய்கின்றன.