Легирующие металлы

Титан - элемент, довольно распространенный в земной коре. Кларк его составляет 0,61%. Известно свыше 60 минералов титана, но основными для промышленного извлечения его являются рутил (TiO₂) и ильменит (FeTiO₃).

Рутил - (лат. "рот" - красный, красноватый) содержит 60% Ti. Желтого, красного, черного цвета. Твердость 6; плотность 4,3.

Ильменит получил название по месту первой находки - Ильменским горам. В настоящее время этот минерал является основным источником титана (Ti 31,6%).

В середине нашего века титан привлек к себе внимание как металл, обладающий уникальными свойствами. Температура его плавления выше, чем у железа и никеля, а плотность почти вдвое меньше. Он отличается более высокой прочностью и коррозионной стойкостью по сравнению с нержавеющими сталями.

Высокие физико-химические и механические свойства титана вызвали большой интерес к нему у создателей новой техники, прежде всего в авиационной и ракетно-космической областях.

В настоящее время уже созданы десятки новых марок высокопрочных, коррозионностойких и жаропрочных сплавов титана с алюминием, кремнием, хромом, железом, медью, марганцем, которые могут служить во многих агрессивных средах, в диапазоне температур от сверхнизких до 500-600°С и выше.

В воздушной среде, в морской воде, во многих агрессивных средах титановые сплавы оказались более стойкими, чем большинство применяемых материалов, включая нержавеющие стали и никелевые сплавы. Даже при активном воздействии некоторых химических сред титан показывает почти нулевую скорость коррозии, приближаясь по этому показателю к платине. Такие свойства титана позволяют называть его "вечным металлом".

Использование титана в промышленности означает повышение надежности конструкции машин и аппаратов.

Распространение титана на Кавказе изучено еще недостаточно.

На Северном Кавказе титан встречается в малкинских железных рудах. Диабазовые породы Джимринского ущелья (Северная Осетия) включают повышенное количество титансодержащих минералов. Титан отмечен в базальтах Карачая и в бассейне р. Большая Лаба в контактных новообразованиях между змеевиками и гранитами. Обнаружены породы с повышенным содержанием титана и в других районах Северного Кавказа. В Армении перспективны на титан титано-магнезитовые руды, связанные с габбро-пироксенитами и оливинитами (Сваранц и Калакар).

При проведении геологоразведочных работ на другие полезные ископаемые следует обращать внимание на проявления титана.

Ванадий в земной коре находится в рассеянном состоянии в рудах и горных породах, очень редко образует промышленные месторождения. Кларк его составляет 0,02%. В промышленном количестве этот металл содержится в следующих минералах: патроните, роскоэлите, деклуазите, карнотите, ванадините и др.

В чистом виде ванадий ковок, легко поддается обработке давлением. Цвет его серо-стальной; плотность 6,11; температура плавления 1900±25°С; температура кипения 3400°С.

Ванадий широко применяется в металлургической промышленности, особенно при изготовлении высококачественных сталей. Стали с добавками ванадия отличаются повышенными механическими свойствами, приобретают вязкость. Такие стали незаменимы в автомобилестроении и в целом ряде других отраслей народного хозяйства. Окислы ванадия используются в химической промышленности в качестве катализаторов, во многих синтетических производствах, в красильном деле, в живописи и фотографии.

Сплавы на основе ниобия, хрома и тантала, содержащие присадки ванадия, имеют большое значение в авиационной, ракетной и других областях техники. С применением ванадия получают различные по составу жаропрочные и коррозионностойкие сплавы.

Чистый металл ванадий используют в атомной энергетике и при производстве электронных приборов.

В Армении при разработке магнетитовых оливинитов (Сваранцское месторождение) установлен ванадий. Имеются проявления ванадия и в других местах Кавказа.

Никель - серебристо-белый металл, ковкий и пластичный. Кларк никеля в земной коре составляет 0,02%. Минералы, богатые никелем, - сульфиды и арсениды никеля, гидросиликаты и другие кислородные соединения - образуются при выветривании некоторых никеленосных пород.

Никель применяется для получения инструментальных легированных сталей и сплавов с другими металлами (Fe, Cr, Cu и др.), отличающихся высокими механическими, антикоррозионными и магнитными свойствами. Эти свойства сплавов обусловливают их применение в реактивной технике и при создании газотурбинных установок. Особенно важны жаропрочные и жаростойкие хромоникелевые сплавы. Сплавы никеля используются в конструкциях атомных реакторов, для производства щелочных аккумуляторов, антикоррозионных покрытий. В химической промышленности они служат материалом для изготовления специальной химической аппаратуры и в качестве катализаторов многих химических процессов.

На территории Армении рудопроявления никеля известны во многих пунктах. В Грузии местами отмечается никелевое оруденение, например, в пределах Дзирульского кристаллического массива у сел. Чорчана. Проявления никеля обнаружены на южном склоне Большого Кавказа на территории Абхазии, Рачи и Сванетии. В небольшом количестве содержится этот металл в Чиатурских марганцевых рудах. На Северном Кавказе никель присутствует в рудах Садонского и соседних с ним месторождений полиметаллов (Северная Осетия). Обнаружен он также на Большой Лабе. Некоторую ценность представляют малкинские никелевые руды (Кабардино-Балкарская АССР), где, по-видимому, имеются небольшие его запасы.

Кобальт - тяжелый металл серебристого цвета с розовым оттенком. Содержание его в земной коре 0,004%. Промышленное значение из минералов кобальта имеют следующие: линнеит Co₃S₄ (40-53% Со); кобальтин CoAsS (до 35% Со); асболан m(Co; Ni)O*MnО₂ *nН₂О (до 32% СоО и 11% NiO); смальтин CoAs_3-2 (до 24% Со); сферокобальтит СоСО₃ (до 50-55% Со).

Кобальт является весьма ценным компонентом при производстве сталей. Его используют для получения сплавов с весьма высокой магнитной индукцией, а также жароупорных и жаропрочных сплавов. Соединения кобальта применяют при изготовлении качественной минеральной краски синего цвета, в стекольной, керамической промышленности и в других отраслях народного хозяйства.

В Азербайджане кобальтин в промышленном количестве выявлен в Северо-Дашкесанском месторождении (рис. 27). Встречается он также в Филизчайском районе, но редко.

Рис. 27. Кобальтин. Месторождение Дашкесан. Азербайджанская ССР

В Армении Сваранцское месторождение кроме магнетитовых оливинов содержит кобальтин и другие ценные элементы. В рудах кварц-сульфидного типа на территории республики попутными являются кобальт и другие ценные примеси.

В Грузии местами отмечаются кобальтовые оруденения, например у сел. Чорчана. Небольшим процентом кобальта характеризуются Чиатурские марганцевые руды, несколько повышенное его количество - до 0,5% - в медно-пирролиновых рудах в верховьях р. Зима (правый приток Кодори).

На Северном Кавказе кобальт установлен в бассейнах рек Теберда и Баксан. Содержится он в рудах Садонского и соседних с ним месторождений полиметаллов (Северная Осетия).

Проявления кобальта на территории Кавказа значительны.

Молибден - (греч. "молибдос" - свинец) по внешнему виду имеет сходство со свинцом. Кларк молибдена в земной коре 0,001%. Связан этот металл с кислыми и умеренно кислыми гранитоидами.

Основным промышленным минералом молибденовых руд является молибденит MoS (50-70% Mo). Плотность его 4,7-4,8.

В промышленности молибден начал использоваться в 30-х гг. текущего столетия при производстве качественных и специальных сплавов. Добавки молибдена резко увеличивают пластичность и прочность стали, в связи с чем она широко применяется в машиностроении, авиации. Сплавы молибдена с никелем, кобальтом, хромом, ванадием, вольфрамом - стеллиты, - а также твердые сплавы, содержащие карбид молибдена, широко распространены в качестве инструментальных и кислотоупорных сталей. Чистый металлический молибден употребляется для изготовления нитей накаливания электроплит, обмоток электропечей (взамен платины), в электро- и радиотехнике. Соединения МоО₃ служат катализаторами при крекинге нефти, в производстве красок и химических реактивов.

В Армянской ССР из медно-молибденовых руд наряду с медью извлекают и молибден. Рудное поле Каджаранского медно-молибденового месторождения сложено монцонитами. Месторождение разрабатывается карьерами с применением мощных экскаваторов и самосвалов. Агарское медно-молибденовое месторождение расположено в Мегринском районе и также разрабатывается карьерами. Дастакертское медно-молибденовое месторождение, разрабатывающееся открытым способом, расположено в Сисианском районе. Молибден установлен и в других районах Армении.

В Грузии на территории Онийского района (Верхняя Рача) ранее разрабатывалось месторождение Короби. Перспективными в республике районами для поисков молибдена являются Храмский кристаллический массив, Хулойский район в Аджарии, центральная часть южного склона Главного Кавказского хребта.

В Азербайджанской республике заслуживают внимания проявления молибдена в Ордубадском районе Нахичеванской АССР.

Кроме того, молибден найден на Северном Кавказе (Кабардино-Балкарская АССР) - высоко в горах Приэльбрусья в узкой долине р. Баксан, где расположен г. Тырныауз. В этой же долине на противоположном берегу Баксана находятся производственные здания обогатительной фабрики.

Основной рудник Тырныауза находится на высоте 2000 м над уровнем моря. А его штольни поднимаются вверх еще на километр. До последнего времени руда отсюда отправлялась вниз на обогатительную фабрику в вагонетках подвесных канатных дорог. Недостаточная пропускная способность этих дорог сдерживала добычу ценнейшей руды. Теперь от вершины молибденовой горы по ее крутым и обрывистым склонам измельченная в тонкий порошок руда потекла вниз по металлическим нитям (трубам) на обогатительную фабрику. Эта артерия заменила сложные в эксплуатации и неустойчивые на ветру канатные дороги.

На Кавказе имеется много проявлений молибдена. Здесь ведутся геологопоисковые и разведочные работы, связанные с выявлением новых месторождений этого металла.

Вольфрам мало распространен в природе - кларк его в земной коре составляет 0,0001%. В свободном состоянии он не встречается. В чистом виде представляет собой металл серебристо-стального цвета с температурой плавления 3400°С.

Основными рудными минералами вольфрама являются вольфрамит (Fe, Mn)*WO₄ (WO₃ до 76,5%, или W до 60,6%) с разностями - гюбнеритом (марганцовистая разность) и ферберитом (железистая разность), и шеелит CaWO₄ (WO₃ до 80,6% или W до 63,9%).

Промышленное использование вольфрама началось с конца XIX в. в связи с развитием черной металлургии. Этот металл широко применяется в современной технике в чистом виде и для получения сплавов, главным образом легированных сталей, твердых сплавов на основе карбида вольфрама, износоустойчивых и жаропрочных сплавов. В авиационной и реактивной технике используют жаропрочные сплавы вольфрама с другими тугоплавкими металлами. Большую роль играет этот металл в электропромышленности, в радиоэлектротехнике и рентгенотехнике, а также при изготовлении деталей электровакуумных приборов. Применяется он в лакокрасочной и текстильной промышленности. Некоторые химические соединения вольфрама используют в качестве катализаторов в органическом синтезе, а также при создании эффективной твердой смазки для деталей трения. Из сплавов с вольфрамом, обладающих высокой твердостью, изготовляют долота для бурения скважин и резцы для металлообрабатывающей промышленности.

Основным районом добычи вольфрама на Северном Кавказе является описанное выше вольфрамо-молибденовое месторождение Тырныауз. Минералы вольфрама на Северном Кавказе распространены довольно широко, следовательно, геологоразведочные работы могут принести интересные данные о возможных новых месторождениях. В Грузии в свое время разрабатывалось небольшое Коробское вольфрамовое месторождение. Проявления минералов вольфрама на территории Закавказских республик установлены во многих пунктах.