Uporaba in uporaba titana

Verigo industrije titana lahko razdelimo na naslednje štiri dele:

1 Primarno bogatenje titanove rude, rutila itd. in pridobivanje koncentratov višje kakovosti s fizikalnimi metodami.

2 Titanov dioksid visoke čistosti se pripravi s predelavo in čiščenjem koncentratov in se uporablja v industriji titanovega dioksida.

Titanov tetraoksid proizvaja titanov triklorid z oksidacijo, redukcijo in drugimi postopki za proizvodnjo titanove gobe

4. Ulivanje titanove gobe za pridobitev goste kristalne strukture titanovih ingotov, ki se uporabljajo pri proizvodnji titana in titanovih zlitin.

Goba iz titana

Goba iz titana

Titanova goba se nanaša na redukcijo titanovega tetraklorida z magnezijem ali natrijem, da dobimo titanovo gobo s čistostjo 98,5 %-99.7 %. Je najpomembnejša surovina v proizvodnji titanove industrije. Titanova goba je proizvodni proces primarnih izdelkov iz titanove kovine, ki potrebuje titanov ingot po nadaljnjem litju tega industrijskega čistega titana in ga je mogoče predelati v ustrezen titan ali titanovo zlitino.

Priprava titanove gobe: predvsem metoda toplotne redukcije magnezija (metoda Kroll), metoda redukcije natrija (metoda Hunt) in elektroliza staljene soli. Prednost metode redukcije magnezija je, da je mogoče magnezij reciklirati. Za primerjavo je kakovost izdelka boljša in vsebnost kovinskih nečistoč nižja, vendar je proizvodna zmogljivost ene same peči manjša in poraba natrija večja. In elektroliza staljene soli je še vedno v polindustrijski poskusni fazi.

Titanov dioksid in njegova uporaba

Titanov dioksid

Titanov dioksid, znanstveno znan kot titanov dioksid (TiO2), je zelo stabilen oksid z odličnimi optičnimi in pigmentnimi lastnostmi, ki se uporablja predvsem kot beli anorganski pigmenti. Je netoksičen, ima najboljšo prekrivnost, najboljšo belino in svetlost ter velja za bel pigment z najboljšo zmogljivostjo na svetu, ki se pogosto uporablja v industriji premazov, plastike, izdelavi papirja, tiskarske barve, kemična vlakna, guma, kozmetika in tako naprej.

Kitajska področja uporabe titanovega dioksida Globalna distribucija uporabe titanovega dioksida

Metode industrijske proizvodnje žveplove kisline in kloriranja titanovega dioksida: tehnologija proizvodnje žveplove kisline je zrela, enostavna oprema, vendar je pomanjkljivost v tem, da sta proizvodni proces in onesnaževanje okolja resna; tehnologija kloriranja je napredna, velika proizvodna zmogljivost, visoka kakovost izdelkov, belina in razpon porazdelitve velikosti delcev je ozek. Hkrati je klor mogoče tudi reciklirati, slabost pa je, da so zahteve za surovine prestroge, surovina mora biti naravna ali sintetična rutilna in titanova žlindra z vsebnostjo TiO2 90%-95%.

Postopek z žveplovo kislino za proizvodnjo titanovega dioksida

Postopek proizvodnje titanovega dioksida z žveplovo kislino

Postopek pridobivanja titanovega dioksida z metodo kloriranja

Postopek pridobivanja titanovega dioksida z metodo kloriranja

Titanov dioksid ima tri vrste kristalov: rutil, anataz in ploščo. Ploščastega titana ni mogoče uporabiti kot pigment v industriji, glavna uporabljena pigmenta sta anataz in rutilni titanov dioksid.

Rutilni titanov dioksid ima prednosti visoke čistosti, finih in enakomernih delcev, dobrih optičnih lastnosti, močne lomne moči, visoke akromatske moči, močne pokrivnosti, nizke absorpcije olja, disperzije vode itd. Uporablja se predvsem v industriji premazov, tiskarska barva, kemična vlakna, guma, steklo, kozmetika, milo, plastika in izdelava papirja. Rutilni titanov dioksid nima le prednosti anataznega titanovega dioksida, ampak ima tudi boljšo odpornost proti vremenskim vplivom in pokrivnost, uporablja se predvsem v visokokakovostnih industrijskih barvah, sijajnih barvah iz lateksa, plastiki, visoki barvni moči in hitri zahtevi po gumijastih materialih, naprednem premazu papirja glede na učinkovitost pigmenta je rutilni titanov dioksid boljši od anataznega titanovega dioksida, rutilni titanov dioksid na površini izdelka za obdelavo premazov večine leta 2010 na Kitajskem. Leta 2010 je bila skupna količina rutilnega titanovega dioksida na Kitajskem 57 %, kar je daleč pod svetovno ravnjo 90 %. V prihodnosti ima delež rutilnega titanovega dioksida na Kitajskem še več prostora za izboljšanje.

Trenutno industrija titanovega dioksida doživlja tri velike prilagoditve: (1) svetovna rast proizvodnje titanovega dioksida je relativno počasna, medtem ko je rast proizvodnje titanovega dioksida v azijsko-pacifiški regiji, zlasti na Kitajskem, hitrejša, svetovna industrija titanovega dioksida v Aziji -Pacifiška regija, zlasti prenos trenda na Kitajskem je očiten; (2) z nizvodno učinkovitostjo titanovega dioksida, da bi izpostavili večje povpraševanje, je postopek premazovanja s titanovim dioksidom postal pomembno sredstvo za vse vrste posebnih vrst titanovega dioksida, industrija titanovega dioksida se nenehno razvija od splošnega blaga do navadnega izdelkov. Posebni izdelki (3) so bili pravkar predstavljeni; titanov dioksid je razdeljen na dve vrsti: anataz in rutil, anataz titanov dioksid še vedno zavzema del tržnega deleža zaradi višje cene, vendar je uspešnost industrije z rutilnim titanovim dioksidom kot prihodnjim razvojnim trendom še vedno odlična. V kitajski strukturi izdelkov titanovega dioksida se delež rutilnega titanovega dioksida povečuje in predstavlja približno 57 %, vendar še vedno daleč pod deležem 90 % svetovnega deleža. Kitajska struktura izdelkov titanovega dioksida se aktivno razvija v smeri rutilnega titanovega dioksida. Če povzamemo, kitajska industrija titanovega dioksida, zlasti možnosti za poseben rutilni titanov dioksid, je še vedno optimistična.

Uporaba titana in titanovih zlitin

Titan je pomembna kovinska struktura, razvita v petdesetih letih prejšnjega stoletja, titanove zlitine z nizko gostoto, visoko specifično trdnostjo, dobro korozijsko odpornostjo, nizko toplotno prevodnostjo, nestrupene in nemagnetne, varljive, biokompatibilne, površinsko dekoracijo itd., se pogosto uporabljajo v letalstvu, vesoljski industriji, kemični industriji, nafti, električni energiji, medicinski oskrbi, gradbeništvu, športni opremi in drugih področjih. Številne države po svetu so prepoznale pomen materialov iz titanovih zlitin, izvedle raziskave in razvoj ter jih uporabile v praksi.

Področja uporabe titana in titanovih zlitin

Leta 2011 je delež svetovne porabe komercialnega letalstva dosegel 46 %, delež zaščitnega titana je 9 % (predvsem vojaško letalstvo), delež porabe titana na področju letalstva je več kot 50 %; delež industrijske porabe titana je 43 %, delež porabe titana na trgih v razvoju pa 2 %.

Obstajajo očitne razlike v strukturi regionalnega povpraševanja po izdelkih iz titana.

Med regionalno strukturo povpraševanja po izdelkih iz titana obstajajo očitne razlike. V Združenih državah in Evropski uniji, zlasti v Združenih državah, je povpraševanje vesoljske in obrambne industrije po izdelkih iz titana približno 50 % v vesoljski in obrambni industriji. Na Japonskem prevladuje povpraševanje po industrijskem titanu iz kemične industrije. Po podatkih Japonskega združenja za titan predstavlja letalstvo le 2-3 % japonskega povpraševanja po titanu. Podobno kot na Japonskem večina povpraševanja po izdelkih iz titana izvira iz kemičnega in energetskega sektorja, vesoljski sektor pa le 10 %. Čeprav je Kitajska postala ena največjih proizvajalk in porabnic titana na svetu, je bil velik del proizvodnje omejen na nižje stopnje titana za uporabo v okvirjih, palicah za golf ali ceveh, odpornih proti koroziji, za samo kemično industrijo. Vendar pa se je v zadnjih letih količina titana, ki se uporablja v vesolju v Aziji, močno povečala, zato je jasno, da ima trg titana svetlejšo prihodnost.

Struktura svetovne porabe titana Struktura porabe titana na Kitajskem

Aerospace

Na letalskem in vesoljskem področju je titan koncentriran v zahodnih državah, zlasti v ZDA, 60% titanovih materialov, ki se uporabljajo na tem področju. Med azijskimi državami Japonska in Kitajska vlagata približno 10 % v področje titana. Vendar pa se bo v zadnjih letih s hitrim razvojem azijske vesoljske industrije poraba titana v vesoljskem področju povečala. Globalno ima vesoljska industrija osrednji položaj na trgu titana in zgodovinsko gledano so bile spremembe v industriji titana tesno povezane z letalsko in vesoljsko industrijo.

Gospodarska rast doda novo visoko povpraševanje, svetovna proizvodnja titana je leta 2011 dosegla 14,8 milijona ton, od tega približno 6,4 milijona ton komercialnega letalskega titana, prihodnje povpraševanje po svetovnem zračnem prometu je še vedno ogromno, pričakuje se v naslednjih 20 letih, povpraševanje po novih letal je približno 3 milijone, hkrati pa nova letala na starem letalu povprašujejo po titanu, pričakuje se, da bo v 20 letih povprečno povpraševanje po titanu v komercialnih letalih 40 ton/okvir. Predvideva se, da bo v naslednjih 20 letih svetovno povpraševanje po titanovih materialih za komercialno letalstvo znašalo približno 120 milijonov ton, s skupno letno stopnjo rasti približno 17 % in povprečno letno povpraševanje po titanovih materialih 6 milijonov ton, Na področju civilnega letalstva titanovi materiali bodo pokazali hitro rast. Nova priložnost bo tudi področje vojaškega letalstva; Zaradi globalnih geopolitičnih napetosti in povečanih svetovnih izdatkov za vojsko se pričakuje novo povpraševanje tudi na področju vojaškega letalstva.

Civilno letalo

Glavne uporabe titanove zlitine v letalih so naslednje:

(1) Zmanjšanje strukturne teže in izboljšanje strukturne učinkovitosti: zmogljivost napredne taktične tehnologije (kot je nadzvočno letalo) glede koeficienta teže konstrukcije letala je razmeroma nizka (tj.: strukturna teža trupa/navadna vzletna teža letala)) in titanove zlitine ima trdnost, ki je blizu značilnostim močnega jekla, vendar majhne gostote, namesto konstrukcijskega jekla in visokotemperaturnih zlitin, kar močno zmanjša težo konstrukcije, a tudi prihrani stroške; če vzamem motor za primer. Statistični podatki kažejo, da se kakovost letalskega motorja zmanjša za en kilogram za vsak kilogram, poraba stroškov se lahko zmanjša za približno 220-440 ameriških dolarjev.

(2) z uporabo zahtev za visokotemperaturne dele: titanova zlitina ima dobro toplotno odpornost, kot je Ti-6Al-4V za dolgotrajno delo pri 350 stopinjah, tako da je v ravnini visokotemperaturni deli (kot je zadnji trup itd.) so lahko nadomestek za visokotemperaturno delovanje ne izpolnjuje zahtev aluminijeve zlitine TC11 je lahko 500 stopinj za dolgotrajno delo, v motorju so lahko deli pod tlakom nadomestek za visokotemperaturne zlitine in nerjavno jeklo.

(3) za izpolnjevanje zahtev ujemanja s kompozitno strukturo: da bi zmanjšali težo in izpolnili zahteve glede prikritosti, napredna letala uporabljajo veliko število kompozitnih materialov, titanove zlitine in kompozitni material se trdnost in togost bolje ujemata, lahko dobite dobro učinek zmanjšanja telesne teže. Hkrati zaradi tesnejšega potenciala ni enostavno proizvesti korozije galvanske sklopke, zato so ustrezni deli strukturnih komponent in pritrdilnih elementov primerni za uporabo titanove zlitine.

(4) Izpolnjujejo zahteve visoke odpornosti proti koroziji in dolge življenjske dobe: titanova zlitina ima visoko življenjsko dobo ob utrujenosti in odlično odpornost proti koroziji, kar lahko izboljša odpornost proti koroziji in življenjsko dobo konstrukcije ter izpolnjuje zahteve visoke zanesljivosti in dolge življenjske dobe naprednega letalstva življenjska doba motorja.

Vojaško letalo

Razvoj in nabava vojaškega orožja se bosta še naprej razvijala v smeri lahkega in prilagodljivega, da bi izpolnili zahteve bojnih zmogljivosti lovskih letal, je poleg uporabe napredne tehnologije oblikovanja potrebna tudi uporaba velikega števila materialov z odlično zmogljivostjo ter napredno tehnologijo in tehnologijo izdelave. . Veliko število titanovih zlitin, izboljšanje ravni uporabe naprednih titanovih zlitin je eden od pomembnih ukrepov. od šestdesetih let 20. stoletja se je količina titana, uporabljenega v tujih vojaških letalih, iz leta v leto povečevala, količina titanovih zlitin v različnih vrstah naprednih vojaških lovcev in bombnikov, ki so jih oblikovali Evropa in Združene države, pa se je ustalila nad 20 % in količina titanovih zlitin, uporabljenih v novih modelih, se je ustalil nad 20 %. Znatno se je povečala poraba.

Avtomobilska industrija

Zmanjševanje porabe goriva in zmanjševanje emisij škodljivih odpadkov (CO2, NOX itd.) je postalo eno glavnih gibal in usmeritev tehnološkega napredka v avtomobilski industriji. Raziskave kažejo, da je zmanjšanje teže učinkovit ukrep za varčevanje z gorivom in zmanjšanje onesnaževanja. Z 10 % zmanjšanjem mase avtomobila se lahko poraba goriva zmanjša za 8 %-10 %, emisije izpušnih plinov pa za 10 %. Med vožnjo se izboljša zmogljivost pospeševanja vozila, izboljšajo se stabilnost, hrup in tresljaji vozila. Iz vidika varnosti pred trkom je po tem, ko je teža vozila majhna, vztrajnost majhna in zavorna pot se zmanjša.

Lahki materiali, kot so aluminij, magnezij, titan in drugi alternativni materiali, kot so aluminij, magnezij, titan itd., so prednostna metoda lajšanja. Leta 2009 je svetovna avtomobilska uporaba titana dosegla 3000 ton. Titan pri uporabi avtomobilov je bil dolgoletna zgodovina, trenutno skoraj vsi avtomobili uporabljajo titan, japonski avtomobili s titanom imajo več kot 600 ton, z razvojem svetovne avtomobilske industrije avtomobili s titanom še vedno hitro naraščajo.

Prednosti uporabe titana so: zmanjšana teža, zmanjšana poraba goriva; izboljšati učinkovitost prenosa moči, zmanjšati hrup; zmanjšati vibracije, zmanjšati obremenitev; izboljšati vzdržljivost avtomobila in zaščito okolja.

Medicinska industrija

Spojni vijaki iz titana Titan ima širok spekter uporabe na medicinskem področju. Titan je blizu človeškim kostem, biokompatibilen in nima toksičnih stranskih učinkov na človeško telo. Človeški implantat je poseben funkcionalni material, ki je tesno povezan s človekovim življenjem in zdravjem. V primerjavi z drugimi kovinskimi materiali ima uporaba titana in titanovih zlitin naslednje prednosti: 1. majhna teža; nizek modul elastičnosti; 3. nemagnetni; 4. nestrupen; 5. odpornost proti koroziji; 6. visoka trdnost in žilavost. Uporaba titanovih zlitin v kirurških vsadkih narašča s stopnjo 5-7 % na leto. Stegnenica iz titana in titanove zlitine, kolčni sklepi, nadlahtnica, lobanja, kolenski sklepi, komolčni sklepi, ramenski sklepi, metakarpofalangealni sklepi, čeljusti in zaklopke srce, diferenciacijske membrane ledvic, vazodilatatorji, opornice, proteze, izdelava zateznih vijakov bodo presajeni v človeško telo na stotine kovinskih delov in dosegli dobre rezultate ter pridobili visoko stopnjo ocene v medicinski skupnosti.

Kemična industrija

Titan ima odlično odpornost proti koroziji, mehanske lastnosti in procesno zmogljivost, ki se pogosto uporablja v številnih sektorjih nacionalnega gospodarstva. Zlasti v kemični proizvodnji titan namesto nerjavečega jekla, zlitin na osnovi niklja in drugih redkih kovin kot materialov, odpornih proti koroziji. To je zelo pomembno za povečanje proizvodnje, izboljšanje kakovosti izdelkov, podaljšanje življenjske dobe opreme, zmanjšanje porabe, zmanjšanje porabe energije, zmanjšanje stroškov, preprečevanje onesnaževanja, izboljšanje pogojev dela in povečanje produktivnosti dela.

Titan je postal eden glavnih protikorozijskih materialov v kemični opremi in je uveljavil svojo odpornost proti koroziji v kemičnih obratih. Titan kot idealen material v kemični opremi, a tudi vedno več pozornosti inženirjev in tehnikov.

Po letih promocije so se titan in njegove zlitine kot odlični materiali, odporni proti koroziji, pogosto uporabljali v kemični proizvodnji. Uporaba titanove opreme je bila razširjena iz prvotne industrije natrijevega pepela, kavstične sode na klorat, amonijev klorid, sečnino, organsko sintezo, barvila, anorganske soli, pesticide, sintetična vlakna, gnojila, fino kemično industrijo itd., in vrste opreme so razvili od majhnih in posameznih do velikih in raznolikih.

Rezultati raziskave kažejo, da so titanovi toplotni izmenjevalniki predstavljali 57 %, titanove anode 20 %, titanove posode 16 % in druge 7 %. V kemični industriji z "dvema bazama" je največ titanovih toplotnih izmenjevalcev v kemični opremi.

V zadnjih letih je kitajska tehnologija proizvodnje titanovega materiala hitro napredovala, vesoljski titan, vojaški titan, titan za vozila in druga zelo hitra rast, zlasti na področju vesoljske industrije, obstaja težnja po dohitevanju kemične industrije. . Na splošno je kemična industrija z vsebnostjo titanove tehnologije majhna, izdelki z nizko dodano vrednostjo, delež kemične industrije s titanom bo postopoma upadal.

Pomorska tehnika

Z razvojem znanosti in tehnologije ter vedno večjim izčrpavanjem kopenskih virov sta človekov razvoj in izkoriščanje oceana postavljena na dnevni red. Titan ima odlično odpornost proti koroziji morske vode, pogosto se uporablja pri razsoljevanju morske vode, ladjah, razvoju oceanske toplotne energije in pridobivanju virov morskega dna ter na drugih področjih.

Ledolomilec že v šestdesetih letih prejšnjega stoletja je Kitajska začela preučevati uporabo titana in titanovih zlitin na ladjah in pomorski inženirski opremi ter opravila veliko dela, v bistvu oblikovala številne razrede, različne lastnosti, popolne specifikacije titanovih zlitin za ladje. Sistem. Zaradi značilnosti samega titana in titanovih zlitin imajo edinstvene prednosti pri uporabi ladij in pomorske opreme, se pogosto uporabljajo v jedrskih podmornicah, podvodnih plovilih, atomskih ledolomilcih, hidrogliserjih, plovilih na zračni blazini, minolovcih in propelerjih, morski vodi, kondenzatorjih, izmenjevalnikih toplote in tako naprej

Pri uporabi na ladjah je trenutna uporaba titana na Kitajskem zelo majhna in predstavlja manj kot 1 % skupne teže ladje.

Titan in titanove zlitine na področju ladij in pomorske inženirske opreme imajo velik potencial za razvoj. In v razsoljevanju in obalni elektrarni, zaradi trenutnega kitajskega razsoljevanja in obalnih elektrarn, je povpraševanje na trgu ogromno, da bi še dodatno zmanjšali stroške titanove zlitine in izboljšali stabilnost kakovosti izdelkov, bodo možnosti za uporabo titanove zlitine na trgu zelo široke . Zelo širok.

Vsakodnevno zivljenje

Titan se zelo pogosto uporablja v vsakdanjem življenju, lahko rečemo, da je povsod, kot so glave za golf, okvirji koles, teniški loparji, invalidski vozički, okvirji za očala in tako naprej se bodo uporabljali za titan.

Na podlagi lastnosti lahkega in visoke trdnosti titana, ki se uporablja v športu, se je od prvih teniških loparjev lopar za badminton postopoma razširil na palice za golf in dirke s športnimi avtomobili. Leta 2008 je kitajska poraba športa za prosti čas predstavljala 13 % celotne porabe titana, le količina titana, uporabljenega v palicah za golf in gredi, je bila večja od 1000 ton. Okvirji koles iz titana so prav tako zelo priljubljeni, obstaja skoraj 50 podjetij, ki proizvajajo kolesa iz titana, Združene države so bile največji proizvajalec in potrošnik koles iz titana. Titanove lahke lastnosti se uporabljajo v okvirjih za očala, titan pa tudi ni lahko povzročiti kožnih alergij, titanova površina po anodni obdelavi pa ima lahko barvit učinek, zato se v okvirjih uporablja že od osemdesetih let prejšnjega stoletja.