在花盆里提炼金属钛

时间:2023-12-11 10:59:01

用几个花盆,利用一些通常的化学品和大量的热,你可以把粗矿石转化为闪亮的金属

一根铁制的撬棍成本约为8美元,但如果用钛来做则需要80美元。一把钛制的剪刀的价格至少为700美元,更不要说钛制的套筒扳手了。这样说来,钛一定是稀有而珍贵的物质了。不是吗?

但事实上,从原矿的角度来看,钛的储量是铜的100倍。几乎所有白色颜料的白色都是来自于矿石中的二氧化钛。这是一种要每年消耗400万吨的,在制造涂料、防晒霜、牙膏甚至纸张中广泛使用的物质。

钛的高昂价格并非因为原料稀缺,而是由于将矿石转化成可利用的钛(例如制造扳手和自行车架需要的钛)非常困难。在可以熔化钛的高温环境中,钛一遇到空气就会氧化变质,所以它必须在真空或惰性气体环境中经过控制、锻造、焊接和铸造而成——这是一个代价高昂的过程。

然而我曾经通过随手可得的这些设备制得了金属钛。我利用的是铝热还原反应。自制钛这个过程通常用于焊接钢轨。在铁铝热反应中,铝和氧化铁反应得到液态铁,我只是将氧化铁换成了氧化钛。但这个反应,在二氧化钛把氧转移给铝的过程中释放的热量不足以熔化这种材料。所以,我在反应中加入了熟石膏(硫酸钙)和更多的铝粉。这些物质的反应产生了大量多余的热量,足以熔化钛并使它在容器底部汇集。此外,我还加入了一些萤石粉,以使熔化的金属更易流动,并且可在钛冷却的过程中阻隔空气。

我使用的是陶土花盆,这是格尔德·麦耶建议的,这个工艺也是他开发的。当把沙子填充到两套陶土花盆之间时,它们能持续足够长的时间,使得钛冷却成固态的金属珠。

可悲的是,这并不是一个可以制取大量钛的实用方法,所以你大可不必寄希望于从事那700美元一把的剪刀业务。

加入熟石膏和更多的铝粉,可使反应产生大量多余的热量,足以熔化钛,并让其冷却在花盆子的底部。

如何在花盆里提炼金属钛

你需要

□ 30克二氧化钛

□ 27克铝粉

□ 2个黏土花盆

□ 用来点火的长棍形烟花

□ 灭火器

□ 25.5克熟石膏粉

□ 17.5克萤石粉

□ 沙子

□ 烤炉手套

□ 安全眼镜

1 将前四种成分在花盆中彻底搅拌均匀。

2 把一个小花盆套到一个大的花盆里,中间的空隙用干燥的沙子填满。(必须是干沙!)

3 用烟花作为导火索将混合物点燃。如果点不着,尝试用纯的铝粉和熟石膏粉作为引燃物(下图中深色的粉末)。

用烟花点燃二氧化钛和铝粉的混合物。

真实的危险警告:

铝热反应是一个极其强烈的放热反应,可使温度达到2200℃,所以请站远一点。