Upotreba i primjena titana

Lanac industrije titana može se podijeliti u sljedeća četiri dijela:

1 Primarno obogaćivanje rude titana, rutila i dr. te dobivanje koncentrata višeg kvaliteta fizikalnim metodama.

2 Titanijev dioksid visoke čistoće priprema se preradom i pročišćavanjem koncentrata i koristi se u industriji titanijevog dioksida.

Titan tetraoksid proizvodi titan triklorid pomoću oksidacije, redukcije i drugih procesa za proizvodnju titan spužve

4. Lijevanje titanijske spužve za dobivanje guste kristalne strukture titanskih ingota, koji se koristi u proizvodnji titana i titanovih legura.

Titanska spužva

Titanska spužva

Titan spužva odnosi se na redukciju titan tetraklorida s magnezijem ili natrijem kako bi se dobila titan spužva čistoće 98,5%-99.7%. Najvažnija je sirovina u proizvodnji titana. Titanska spužva je proces proizvodnje primarnih proizvoda od metala titana, nakon daljnjeg lijevanja industrijskog čistog titana potrebno je dobiti ingot titana i može se preraditi u odgovarajući titan ili leguru titana.

Priprema titanijske spužve: uglavnom metoda toplinske redukcije magnezija (Kroll metoda), metoda redukcije natrija (Hunt metoda) i elektroliza rastaljene soli. Prednost metode redukcije magnezija je u tome što se magnezij može reciklirati. Za usporedbu, kvaliteta proizvoda je bolja i sadržaj metalnih nečistoća je manji, ali je proizvodni kapacitet jedne peći manji, a potrošnja natrija veća. A elektroliza rastaljene soli još uvijek je u poluindustrijskoj eksperimentalnoj fazi.

Titanijev dioksid i njegova primjena

Titanijev dioksid

Titanijev dioksid, znanstveno poznat kao titanijev dioksid (TiO2) vrlo je stabilan oksid izvrsnih optičkih i pigmentnih svojstava, uglavnom se koristi kao bijeli anorganski pigmenti. Nije toksičan, ima najbolju moć prekrivanja, najbolju bjelinu i svjetlinu i smatra se bijelim pigmentom s najboljim performansama na svijetu, koji se široko koristi u industriji premaza, plastike, proizvodnji papira, tiskarskih boja, kemijska vlakna, guma, kozmetika i tako dalje.

Područja primjene titan dioksida u Kini globalna distribucija primjene titan dioksida

Metode industrijske proizvodnje sumporne kiseline i kloriranja titanijevog dioksida: tehnologija proizvodnje sumporne kiseline je zrela, jednostavna oprema, ali nedostatak je što su proces proizvodnje i zagađenje okoliša ozbiljni; tehnologija kloriranja je napredna, veliki proizvodni kapacitet, visoka kvaliteta proizvoda, bjelina i raspon veličine čestica je uzak. U isto vrijeme, klor se također može reciklirati, nedostatak je što su zahtjevi za sirovine prestrogi, sirovina mora biti prirodna ili sintetička rutilna i titanska troska sa sadržajem TiO2 od 90%-95%.

Postupak sumporne kiseline za proizvodnju titanijevog dioksida

Postupak proizvodnje titanovog dioksida sumpornom kiselinom

Postupak proizvodnje titanijevog dioksida metodom kloriranja

Postupak proizvodnje titanijevog dioksida metodom kloriranja

Titanijev dioksid ima tri tipa kristala: rutil, anataz i pločasti. Pločasti tip titana ne može se koristiti kao pigment u industriji, glavni pigmenti koji se koriste su anataz i rutilni titanijev dioksid.

Rutilni titanijev dioksid ima prednosti visoke čistoće, finih i ujednačenih čestica, dobrih optičkih svojstava, jake refrakcijske snage, visoke akromatske moći, jake pokrivne moći, niske apsorpcije ulja, disperzije vode itd. Uglavnom se koristi u industriji premaza, tiskarska boja, kemijska vlakna, guma, staklo, kozmetika, sapun, plastika i proizvodnja papira. Rutilni titanijev dioksid ne samo da ima prednosti anataznog titanijevog dioksida, već ima i bolju otpornost na vremenske uvjete i moć pokrivanja, uglavnom se koristi u visokokvalitetnim industrijskim bojama, sjajnim lateks bojama, plastici, visokoj moći bojenja i brzim zahtjevima za gumenim materijalima, naprednom presvlačenju papira od učinka pigmenta, rutilni titanijev dioksid je bolji od anataznog titanijevog dioksida, rutilni titanijev dioksid na površini proizvoda za obradu premaza većine 2010. godine u Kini. Godine 2010. ukupna količina rutilnog titanijevog dioksida u Kini bila je 57%, daleko ispod svjetske razine od 90%. U budućnosti, udio rutilnog titanijevog dioksida u Kini ima još prostora za poboljšanje.

Trenutačno, industrija titan dioksida doživljava tri velike prilagodbe: (1) rast svjetske proizvodnje titan dioksida je relativno spor, dok je azijsko-pacifička regija, posebno kineska proizvodnja titan dioksida, rast brži, svjetska industrija titan dioksida u Aziji -Pacifička regija, posebno Kina prijenos trenda je očigledan; (2) nizvodno od performansi titanijevog dioksida kako bi se istaknula veća potražnja, postupak presvlačenja titanijevim dioksidom postao je važno sredstvo za sve vrste posebnih vrsta titanijevog dioksida, industrija titanijevog dioksida kontinuirano se razvija od opće robe do obične proizvoda. Specijalni proizvodi (3) upravo su lansirani; titanijev dioksid podijeljen je u dvije vrste: anataz i rutil, anataz titanijev dioksid još uvijek zauzima dio tržišnog udjela zbog svoje više cijene, ali performanse industrije s rutilnim titanijevim dioksidom kao budućim razvojnim trendom i dalje su izvrsne. U strukturi proizvoda titan dioksida u Kini, udio rutilnog titan dioksida raste, čineći oko 57%, ali još uvijek daleko ispod udjela od 90% u svijetu. Kineska struktura proizvoda titan dioksida aktivno se razvija u smjeru rutilnog titan dioksida. Ukratko, kineska industrija titan dioksida, posebno izgledi za poseban rutil titan dioksid, još uvijek su optimistični.

Primjena titana i titanovih legura

Titan je važna metalna struktura razvijena 1950-ih, legure titana niske gustoće, visoke specifične čvrstoće, dobre otpornosti na koroziju, niske toplinske vodljivosti, netoksične i nemagnetske, zavarljive, biokompatibilne, površinske dekoracije itd., široko se koriste u zrakoplovstvu, zrakoplovnoj industriji, kemijskoj industriji, nafti, električnoj energiji, medicinskoj skrbi, građevinarstvu, sportskoj opremi i drugim područjima. Mnoge zemlje u svijetu prepoznale su važnost materijala od legura titana, provele istraživanja i razvoj te ih primijenile u praksi.

Područja primjene titana i titanovih legura

U 2011. godini udio globalne potrošnje komercijalnog zrakoplovstva dosegao je 46%, udio zaštitnog titana je 9% (uglavnom vojnog zrakoplovstva), udio potrošnje titana u području zrakoplovstva je više od 50%; udio industrijske potrošnje titana je 43%, a udio potrošnje titana na tržištima u razvoju je 2%.

Postoje očite razlike u strukturi regionalne potražnje za proizvodima od titana.

Regionalna struktura potražnje za proizvodima od titana postoje očite razlike. U Sjedinjenim Državama i Europskoj uniji, posebno u Sjedinjenim Državama, potražnja za proizvodima od titana u zrakoplovnoj i obrambenoj industriji iznosi oko 50% u zrakoplovnoj i obrambenoj industriji. U Japanu industrijski titan iz kemijske industrije dominira potražnjom. Prema Japanskom udruženju za titan, zrakoplovstvo čini samo 2-3% japanske potražnje za titanom. Vrlo slično situaciji u Japanu, većina potražnje za proizvodima od titana dolazi iz kemijskog i energetskog sektora, pri čemu zrakoplovstvo čini samo 10%. Iako je Kina postala jedan od najvećih svjetskih proizvođača i potrošača titana, velik dio proizvodnje bio je ograničen na niže kvalitete titana za upotrebu u okvirima, palicama za golf ili cjevovodima otpornim na koroziju za samu kemijsku industriju. Međutim, posljednjih godina količina titana koja se koristi u zrakoplovstvu u Aziji dramatično je porasla, pa je jasno da tržište titana ima svjetliju budućnost.

Globalna struktura potrošnje titana Struktura potrošnje titana u Kini

Aerospace

U području zrakoplovstva, titan je koncentriran u zapadnim zemljama, posebno u Sjedinjenim Državama, 60% titanskih materijala koji se koriste u ovom području. Među azijskim zemljama, Japan i Kina ulažu oko 10% u polje titana. Međutim, posljednjih godina, s brzim razvojem azijske zrakoplovne industrije, potrošnja titana u zrakoplovnoj industriji će se povećati. Globalno gledano, zrakoplovna industrija zauzima ključnu poziciju na tržištu titana, a povijesno gledano, promjene u industriji titana bile su usko povezane sa zrakoplovnom industrijom.

Gospodarski rast dodaje novu veliku potražnju, globalna proizvodnja titana dosegla je 14,8 milijuna tona u 2011., od čega oko 6,4 milijuna tona titana u komercijalnom zrakoplovstvu, buduća potražnja za globalnim zračnim prijevozom još uvijek je ogromna, očekuje se u sljedećih 20 godina, potražnja za novi zrakoplov je oko 3 milijuna, u isto vrijeme, novi zrakoplov na starom zrakoplovu zahtijeva titan, očekuje se da će u roku od 20 godina prosječna potražnja za titanom u komercijalnim zrakoplovima biti 40 tona / okvir. Predviđa se da će u sljedećih 20 godina globalna potražnja za materijalima od titana za komercijalno zrakoplovstvo biti oko 120 milijuna tona, sa ukupnom godišnjom stopom rasta od oko 17%, a prosječna godišnja potražnja za materijalima od titana od 6 milijuna tona, Polje civilnog zrakoplovstva titanijski materijali pokazat će brzi rast. Nova prilika bit će i područje vojnog zrakoplovstva; zbog globalnih geopolitičkih napetosti i povećane svjetske vojne potrošnje, očekuje se da će i područje vojnog zrakoplovstva doživjeti novu potražnju.

Civilni zrakoplov

Glavne upotrebe legure titana u zrakoplovima su sljedeće:

(1) Smanjenje strukturne težine i poboljšanje strukturne učinkovitosti: performanse napredne taktičke tehnologije (kao što je nadzvučni zrakoplov) na koeficijentu težine konstrukcije zrakoplova relativno su niske (tj.: strukturna težina trupa / obična težina zrakoplova pri polijetanju)), a legura titana ima čvrstoću blisku karakteristikama jakog čelika, ali malu gustoću, umjesto konstrukcijskog čelika i visokotemperaturnih legura, uvelike smanjujući težinu konstrukcije, ali i uštedu troškova; da uzmemo motor kao primjer. Statistike pokazuju da je kvaliteta motora zrakoplova smanjena za jedan kilogram za svaki kilogram, korištenje troškova može se smanjiti za oko 220-440 američkih dolara.

(2) uz upotrebu visokotemperaturnih zahtjeva za dijelove: legura titana ima dobru otpornost na toplinu, kao što je Ti-6Al-4V za dugotrajan rad na 350 stupnjeva, tako da u ravnini visokotemperaturni dijelovi (kao što je stražnji dio trupa itd.) mogu biti zamjena za visoke temperaturne performanse ne ispunjava zahtjeve aluminijske legure TC11 može biti 500 stupnjeva za dugotrajan rad, u motoru dijelovi pod tlakom mogu biti zamjena za visokotemperaturne legure i nehrđajući čelik.

(3) kako bi se zadovoljili zahtjevi usklađivanja s kompozitnom strukturom: kako bi se smanjila težina i ispunili zahtjevi nevidljivosti, napredni zrakoplovi koriste veliki broj kompozitnih materijala, čvrstoća i krutost legure titana i kompozitnog materijala bolje se podudaraju, možete dobiti dobar učinak smanjenja težine. Istodobno, zbog bližeg potencijala, nije lako proizvesti koroziju galvanske spojke, tako da su odgovarajući dijelovi strukturnih komponenti i pričvrsni elementi prikladni za upotrebu legure titana.

(4) Ispunjava zahtjeve visoke otpornosti na koroziju i dugog vijeka trajanja: legura titana ima visoku otpornost na zamor i izvrsnu otpornost na koroziju, što može poboljšati otpornost na koroziju i vijek trajanja strukture, te zadovoljiti zahtjeve visoke pouzdanosti i dugog vijeka trajanja naprednog zrakoplovstva životni vijek motora.

Vojni zrakoplov

Razvoj i nabava vojnog naoružanja nastavit će se razvijati u smjeru laganog i fleksibilnog, kako bi se zadovoljili zahtjevi borbenih performansi borbenih zrakoplova, osim korištenja napredne tehnologije dizajna, također je potrebno koristiti veliki broj materijala s izvrsnim performansama kao i napredne tehnologije i tehnologije proizvodnje. . Velik broj legura titana, poboljšati razinu primjene naprednih legura titana je jedna od važnih mjera. od 1960-ih, količina titana korištenog u stranim vojnim zrakoplovima povećavala se iz godine u godinu, a količina legura titana u raznim tipovima naprednih vojnih lovaca i bombardera koje su dizajnirali Europa i Sjedinjene Države stabilizirala se iznad 20%, a količina legura titana korištenih u novim modelima stabilizirao se iznad 20%. Potrošnja je značajno porasla.

Automobilska industrija

Smanjenje potrošnje goriva i smanjenje emisija štetnog otpada (CO2, NOX, itd.) postali su jedan od glavnih pokretača i smjerova tehnološkog napretka u automobilskoj industriji. Istraživanja pokazuju da je smanjenje težine učinkovita mjera za uštedu goriva i smanjenje zagađenja. Sa smanjenjem mase automobila od 10%, potrošnja goriva može se smanjiti za 8%-10%, a emisija ispušnih plinova može se smanjiti za 10%. U vožnji se poboljšavaju performanse ubrzanja vozila, poboljšavaju se stabilnost, buka i vibracije vozila. S obzirom na sigurnost sudara, nakon što je težina vozila mala, inercija je mala i put kočenja je smanjen.

Lagani materijali, kao što su aluminij, magnezij, titan i drugi alternativni materijali, kao što su aluminij, magnezij, titan itd., preferirana su metoda olakšavanja. 2009. globalna automobilska upotreba titana dosegla je 3000 tona. Titan u primjeni automobila ima mnogo godina povijesti, a trenutno automobili gotovo svi koriste titan, japanski automobili s titanom imaju više od 600 tona, s razvojem globalne automobilske industrije, automobili s titanom još uvijek brzo rastu.

Prednosti korištenja titana su: smanjenje težine, smanjenje potrošnje goriva; poboljšati učinkovitost prijenosa energije, smanjiti buku; smanjiti vibracije, smanjiti opterećenje; poboljšati trajnost automobila i zaštitu okoliša.

Medicinska industrija

Titanski spojni vijci Titan ima širok raspon primjena u medicinskom polju. Titan je blizak ljudskim kostima, biokompatibilan je i nema toksičnih nuspojava na ljudski organizam. Ljudski implantat je poseban funkcionalni materijal usko vezan uz ljudski život i zdravlje. U usporedbi s drugim metalnim materijalima, uporaba titana i titanovih legura ima sljedeće prednosti: 1. mala težina; nizak modul elastičnosti; 3. nemagnetski; 4. neotrovno; 5. otpornost na koroziju; 6. visoka čvrstoća i žilavost. Upotreba legura titana u kirurškim implantatima raste stopom od 5-7% godišnje. Femur od titana i legure titana, zglobovi kuka, humerus, lubanja, zglobovi koljena, zglobovi lakta, zglobovi ramena, metakarpofalangealni zglobovi, čeljusti i zalisci srca, membrane za diferencijaciju bubrega, vazodilatatori, udlage, proteze, proizvodnja zateznih vijaka bit će transplantirani u ljudsko tijelo stotine metalnih dijelova i postigao dobre rezultate, te stekao visok stupanj ocjene u medicinskoj zajednici.

Kemijska industrija

Titan ima izvrsnu otpornost na koroziju, mehanička svojstva i performanse procesa, naširoko se koristi u mnogim sektorima nacionalnog gospodarstva. Posebno u kemijskoj proizvodnji, titan umjesto nehrđajućeg čelika, legure na bazi nikla i drugi rijetki metali kao materijali otporni na koroziju. To je vrlo važno za povećanje proizvodnje, poboljšanje kvalitete proizvoda, produljenje vijeka trajanja opreme, smanjenje potrošnje, smanjenje potrošnje energije, smanjenje troškova, sprječavanje onečišćenja, poboljšanje uvjeta rada i povećanje produktivnosti rada.

Titan je postao jedan od glavnih antikorozivnih materijala u kemijskoj opremi i utvrdio je svoju otpornost na koroziju u kemijskim postrojenjima. Titan kao idealan materijal u kemijskoj opremi, ali i sve više pozornosti inženjera i tehničara.

Nakon godina promoviranja, titan i njegove legure kao izvrsni materijali otporni na koroziju naširoko su korišteni u kemijskoj proizvodnji. Primjena opreme od titana proširena je s izvorne sode pepela, industrije kaustične sode na klorat, amonijev klorid, ureu, organsku sintezu, boje, anorganske soli, pesticide, sintetička vlakna, gnojiva, finu kemijsku industriju itd., a vrste opreme razvijeni su od malih i pojedinačnih do velikih i raznolikih.

Rezultati istraživanja pokazuju da titanski izmjenjivači topline čine 57%, titanijske anode 20%, titanijski spremnici 16%, a ostali 7%. U kemijskoj industriji s "dvije baze", najveća količina titanskih izmjenjivača topline u kemijskoj opremi.

Posljednjih godina, kineska tehnologija proizvodnje materijala od titana brzo je napredovala, zrakoplovni titan, vojni titan, titan za vozila i drugi vrlo brzi rast, posebno u području zrakoplovne industrije, postoji tendencija da se uhvati korak s kemijskom industrijom. . Sve u svemu, kemijska industrija sa sadržajem tehnologije titana je mala, proizvodi niske dodane vrijednosti, udio kemijske industrije s titanom je dužan postupno opadati.

Pomorska tehnika

S razvojem znanosti i tehnologije i sve većim iscrpljivanjem kopnenih resursa, ljudski razvoj i korištenje oceana stavljeni su na dnevni red. Titan ima izvrsnu otpornost na koroziju morske vode, široko se koristi u desalinizaciji morske vode, brodovima, razvoju toplinske energije oceana i vađenju resursa s morskog dna i drugim poljima.

Ledolomac još 1960-ih, Kina je počela proučavati primjenu titana i titanovih legura u brodovima i pomorskoj strojarskoj opremi, i obavila je puno posla, u osnovi je formirala niz ocjena, različitih svojstava, kompletne specifikacije titanovih legura za brodovi. Sustav. Zbog karakteristika samih titana i titanovih legura imaju jedinstvene prednosti u primjeni brodova i pomorske opreme, naširoko se koriste u nuklearnim podmornicama, podmornicama, atomskim ledolomcima, hidrogliserima, lebdjelicama, minolovcima i propelerima, morskoj vodi, kondenzatorima, izmjenjivačima topline i tako dalje.

U primjenama na brodovima, trenutna upotreba titana u Kini je vrlo mala i čini manje od 1% ukupne težine broda

Titan i titanove legure u području brodske i pomorske strojarske opreme imaju veliki potencijal za razvoj. A u desalinizaciji i obalnim elektranama, zbog trenutne potražnje na tržištu desalinizacije i obalnih elektrana u Kini je ogromna, kako bi se dodatno smanjili troškovi legure titana i poboljšala stabilnost kvalitete proizvoda, tržišni izgledi za primjenu legura titana bit će vrlo široki . Vrlo širok.

Svakodnevni život

Titan se vrlo široko koristi u svakodnevnom životu, može se reći da je posvuda, kao što su glave za golf, okviri za bicikle, teniski reketi, invalidska kolica, okviri za naočale i tako dalje će se primjenjivati ​​na titan.

Na temelju karakteristika titana, lagane i velike čvrstoće koji se koristi u sportu, od najranijeg teniskog reketa, reket za badminton postupno se proširio na palice za golf i utrke sportskih automobila. Potrošnja sportova u slobodno vrijeme u Kini u 2008. iznosila je 13% ukupne potrošnje titana, samo je količina titana korištenog u golf palicama i osovinama veća od 1,000 tona. Okviri bicikala izrađeni od titana također su vrlo popularni, postoji gotovo 50 tvrtki koje proizvode bicikle od titana, Sjedinjene Države su najveći proizvođač i potrošač bicikala od titana. Lagana svojstva titana koriste se u okvirima za naočale, a titan također nije lako izazvati alergije na koži, a površina titana nakon anodnog tretmana može imati efekt boja, pa se koristi u okvirima od 1980-ih.