· Lanț industrial de titan
· Lanțul industriei de titan poate fi împărțit în următoarele patru părți:
·1. Valorificarea mineralelor primare precum ilmenitul și rutilul pentru a obține concentrate de calitate superioară prin metode fizice
·2. Prin reprocesarea și purificarea concentratului, se produce dioxid de titan de înaltă puritate pentru a fi utilizat în industria dioxidului de titan.
Buretele de titan se referă la puritatea de 98,5%-99,7% titan metalic spongios prin reducerea tetraclorurii de titan cu magneziu sau sodiu. Este cea mai importantă materie primă în producția industrială de titan. Buretele de titan este un produs primar în producția de titan metalic, care trebuie turnat în continuare pentru a obține lingoul de titan, și anume titan pur industrial, și apoi prelucrat în materialul de titan sau aliajul de titan corespunzător.
· Prepararea buretelui de titan: În prezent, în industrie există în principal metoda de reducere termică a magneziului (Kroll), metoda de reducere termică a sodiului (metoda Hunter) și metoda de electroliză cu sare topită. Avantajele metodei de reducere termică cu magneziu sunt că agentul reducător de magneziu poate fi reciclat și capacitatea unui singur cuptor este mare. În schimb, calitatea produsului prin metoda de reducere termică a sodiului este mai bună, conținutul de impurități metalice este scăzut, dar capacitatea de producție a unui singur cuptor este mică, consumul de sodiu este mare. Metoda de electroliză a sării topite este încă în stadiul de testare semi-industrială.
· Dioxidul de titan și aplicațiile sale
·
Dioxidul de titan (TiO2), un oxid foarte stabil cu proprietăți optice și pigmentare excelente, este utilizat în principal ca pigment alb anorganic. Non-toxic, cea mai bună opacitate, cea mai bună alb și luminozitate, este considerat a fi cea mai bună performanță a unui pigment alb din lume, utilizat pe scară largă în vopsea, plastic, hârtie, cerneală de imprimare, fibre chimice, cauciuc, produse cosmetice și altele. industrii.
· Există două metode de producție industrială de dioxid de titan, metoda acidului sulfuric și metoda clorurii: metoda acidului sulfuric are un proces de producție matur și un echipament simplu, dar dezavantajul este un proces de producție lung și o poluare gravă a mediului; Tehnologia de clorinare este avansată, capacitate mare, calitate înaltă a produsului, albul și intervalul de distribuție a dimensiunii particulelor este îngust, în același timp, clorul poate fi, de asemenea, reciclat, dezavantajul este că cerințele de materie primă sunt prea stricte, materia primă trebuie să fie TiO2 conținut de 90%-95% rutil natural sau artificial sau zgură de titan.
· Procesul de producere a acidului sulfuric al dioxidului de titan
· Proces de producere a dioxidului de titan clorurat
· Dioxidul de titan este disponibil în trei forme de cristal, și anume rutil, anatază și titan în plăci. Printre acestea, titanul din plăci nu poate fi folosit ca pigment, iar pigmentul principal utilizat în industrie este dioxidul de titan de tip anatază și tip rutil.
· Dioxidul de titan de tip anat are avantajele de înaltă puritate, particule fine și uniforme, proprietăți optice bune, putere de refracție puternică, putere mare de decolorare, putere puternică de acoperire, absorbție scăzută a uleiului, dispersie mare de apă și este utilizat în principal în vopsea, cerneală, substanțe chimice industriile de fabricare a fibrelor, cauciucului, sticlei, cosmeticelor, săpunului, plasticului și hârtiei. Dioxid de titan rutil pe lângă avantajele dioxidului de titan anatase, dar are și o rezistență mai bună la intemperii și o putere de ascundere, utilizat în principal în pigmenți industriali avansați, acoperiri lucioase de latex, materiale plastice, materiale din cauciuc cu decolorare mai mare și cerințe rapide de soare, strat avansat de acoperire cu hârtie și hârtie ceară. Din performanța pigmentului, dioxidul de titan rutil este mai bun decât dioxidul de titan anatază, dioxidul de titan rutil și produsele de acoperire a suprafeței în majoritatea lor. În 2010, dioxidul de titan rutil din țara noastră a reprezentat 57% din totalul dioxidului de titan, mult mai mic decât 90% din nivelul mondial. În viitor, proporția de dioxid de titan rutil din țara noastră are încă loc de îmbunătățire.
· În prezent, industria dioxidului de titan trece prin trei ajustări majore: (1) creșterea producției mondiale de dioxid de titan este relativ lentă, iar regiunea Asia-Pacific, în special creșterea rapidă a producției de dioxid de titan în China, industria mondială de dioxid de titan în regiunea Asia-Pacific, în special în China, pentru transferul situației este foarte evident; (2) Odată cu performanța dioxidului de titan prezentată în aval de cerințe mai mari, tratamentul de acoperire cu dioxid de titan a devenit un mijloc important, continuă să apară o varietate de dioxid de titan special, industria dioxidului de titan de la aprovizionarea generală la direcția de dezvoltare a proviziile speciale sunt în creștere; (3) Dioxidul de titan este împărțit în două tipuri: tip anaton și tip rutil. Deși dioxidul de titan de tip anaton încă ocupă o parte din cota de piață datorită performanței sale ridicate la costuri, dioxidul de titan de tip rutil este încă tendința generală a dezvoltării viitoare a industriei cu performanța sa excelentă. În structura produsului dioxidului de titan din țara noastră, proporția de dioxid de titan rutil este în creștere, reprezentând aproximativ 57%, dar este încă mult mai mică decât 90% din lume. Structura produsului dioxid de titan în țara noastră este activ să rutileze schimbarea direcției dioxidului de titan. Pentru a rezuma, industria dioxidului de titan din țara noastră, în special perspectiva specială a dioxidului de titan rutil este încă promițătoare.
· Aplicații din titan metal și aliaje de titan
· Titanul este un metal structural important dezvoltat în anii 1950. Aliajul de titan are caracteristicile de densitate scăzută, rezistență specifică ridicată, rezistență bună la coroziune, conductivitate termică scăzută, netoxic și nemagnetic, sudabilitate, biocompatibilitate bună, decorabilitate puternică a suprafeței și este utilizat pe scară largă în aviație, aerospațiu, chimie, petrol, energie electrică, medical, construcții, articole sportive și alte domenii. Multe țări din lume și-au dat seama de importanța materialelor din aliaje de titan și au efectuat cercetări și dezvoltare și au fost aplicate în practică.
· În 2011, consumul global de titan în aviația comercială a atins 46%, iar titanul militar a reprezentat 9% (în principal aviația militară), iar consumul total de titan în sectorul aviației a depășit 50%; Consumul industrial de titan a reprezentat 43%, iar piețele emergente au reprezentat 2%.
· Există diferențe regionale clare în structura cererii de produse din titan. În America de Nord și Uniunea Europeană, în special în Statele Unite, unde există industrii aerospațiale și de apărare dezvoltate, aproximativ 50% din cererea de produse din titan provine din industria aerospațială și de apărare. În Japonia, titanul industrial din produse chimice și din alte industrii domină cererea. Aerospațiale reprezintă doar 2-3% din cererea de titan a Japoniei, potrivit Asociației Japoniei de Titan. La fel ca Japonia, cea mai mare parte a cererii Chinei pentru produse din titan provine din sectoarele chimice și energetice, aerospațiale reprezentând doar 10%. În timp ce China a devenit unul dintre cei mai mari producători și consumatori de metal din lume, cea mai mare parte a producției a fost limitată la titanul de calitate inferioară, utilizat în cadre de biciclete, crose de golf sau țevi pentru a proteja împotriva coroziunii în industria chimică. Cu toate acestea, în ultimii ani, cantitatea de titan utilizată în industria aerospațială a crescut semnificativ în Asia, ceea ce arată că perspectiva pieței de titan este relativ strălucitoare.
· Sectorul aerospațial
· Titanul folosit în industria aerospațială este concentrat în țările occidentale, în special în Statele Unite, unde 60% din materialele de titan sunt folosite în acest domeniu. Țările asiatice, Japonia și China reprezintă toate aproximativ 10% din titanul din acest domeniu. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea rapidă a aerospațiului asiatic în ultimii ani, consumul de titan în domeniul aerospațial va crește în consecință. Din punct de vedere global, industria aviației joacă un rol decisiv pe piața titanului. Din punct de vedere istoric, marile cicluri ale industriei titanului sunt strâns legate de răcirea și încălzirea industriei aviației.
· În 2011, producția globală de materiale de titan a atins 148,000 tone, inclusiv aproximativ 64,000 tone de materiale de titan pentru aviația comercială. Cererea de transport aerian este încă uriașă în viitoarea creștere economică globală și este de așteptat ca cererea de aeronave noi să fie de aproximativ 30,000 în următorii 20 de ani. Între timp, cererea de titan a aeronavelor noi este mai mare decât cea a aeronavelor vechi. Se estimează că cererea medie de titan pentru aeronavele comerciale va ajunge la 40 de tone/aeronave în 20 de ani; Conform acestui calcul, în următorii 20 de ani, industria aviației comerciale la nivel mondial va crește cererea de materiale de titan cu aproximativ 1,2 milioane de tone, cu o rată de creștere anuală compusă de aproximativ 17% și o creștere medie anuală de 60,{{ 15}} tone. Industria aviației civile a titanului va avea o creștere rapidă. Noi oportunități vor apărea și în aviația militară; Se așteaptă, de asemenea, că sectorul aviației militare va avea o nouă cerere din cauza creșterii cheltuielilor militare ale țărilor din întreaga lume, din cauza tensiunilor geopolitice globale.
· Aeronave civile de pasageri
· Principalele aplicații ale aliajelor de titan în aeronave sunt următoarele:
·(1) Reducerea greutății structurale și îmbunătățirea eficienței structurale: Performanța avansată a tehnologiei de luptă (cum ar fi aeronava supersonică) necesită ca aeronava să aibă un factor de greutate structurală relativ scăzut (adică greutatea structurii corpului/greutatea normală la decolare a aeronavei), iar aliajul de titan are caracteristicile de rezistență apropiate de oțel de rezistență medie, dar densitate scăzută, în loc de oțel structural și aliaj de temperatură înaltă, pot reduce foarte mult greutatea structurii, dar pot, de asemenea, economisi costuri; Luând motorul ca exemplu, statisticile arată că pentru fiecare kilogram de calitate redusă a motorului de avion, costul de utilizare poate fi redus cu aproximativ 220-440 USD.
·(2) Îndeplinește cerințele pentru utilizarea pieselor la temperaturi înalte: aliajul de titan are caracteristicile unei rezistențe bune la căldură, cum ar fi Ti-6Al{-4V utilizat în mod obișnuit poate funcționa la 350 de grade pentru o mult timp, astfel încât părțile cu temperatură ridicată ale aeronavei (cum ar fi fuzelajul din spate etc.) pot înlocui aliajul de aluminiu care nu poate îndeplini cerințele din cauza performanței la temperaturi ridicate; TC11 poate funcționa la 500 de grade pentru o lungă perioadă de timp și poate înlocui superaliaj și oțel inoxidabil în partea compresorului motorului.
·(3) Îndeplinește cerințele de potrivire cu structuri compozite: Pentru a reduce greutatea structurală și a îndeplini cerințele de ascundere, compozitele sunt utilizate pe scară largă în aeronavele avansate. Rezistența și rigiditatea aliajului de titan și a materialelor compozite sunt bine potrivite, ceea ce poate obține un efect bun de reducere a greutății. În același timp, deoarece potențialul celor două este relativ apropiat, nu este ușor să se producă coroziune galvanică, astfel încât părțile corespunzătoare ale pieselor structurale și elementele de fixare ar trebui să utilizeze aliaj de titan.
·(4) Îndeplinesc cerințele de rezistență ridicată la coroziune și durată lungă de viață: aliajele de titan au o durată mare de viață la oboseală și o rezistență excelentă la coroziune, ceea ce poate îmbunătăți rezistența la coroziune și durata de viață a structurii și poate îndeplini cerințele de înaltă fiabilitate și durată lungă de viață a aeronavelor avansate si motoare.
· Avioane militare
Dezvoltarea și achiziționarea de arme militare se îndreaptă către portabilitate și flexibilitate. Pentru a îndeplini cerințele de performanță de luptă ale aeronavelor de luptă, pe lângă utilizarea tehnologiei avansate de proiectare, este necesar să se utilizeze materiale de performanță superioară și tehnologie avansată de fabricație. Una dintre măsurile importante este alegerea unui număr mare de aliaje de titan și îmbunătățirea nivelului de aplicare al aliajelor avansate de titan. Din anii 1960, cantitatea de titan din aeronavele militare străine a crescut de la an la an. În prezent, cantitatea de aliaj de titan din diverse luptători și bombardiere militare avansate proiectate în Europa și Statele Unite a fost stabilă la peste 20%, iar proporția de titan în modelele noi este în creștere semnificativă.
· Industria auto
· Reducerea consumului de combustibil și a emisiilor de deșeuri periculoase (CO2, NOX etc.) a devenit una dintre principalele forțe motrice și direcții de progres tehnologic în industria auto. Cercetările arată că greutatea ușoară este o măsură eficientă pentru a economisi combustibil și a reduce poluarea. Pentru fiecare reducere cu 10% a calității vehiculului, consumul de combustibil poate fi redus cu 8%-10%, iar emisiile de evacuare pot fi reduse cu 10%. În ceea ce privește conducerea, performanța de accelerație a mașinii este îmbunătățită după greutatea ușoară, iar stabilitatea controlului vehiculului, zgomotul și vibrațiile sunt, de asemenea, îmbunătățite. Din perspectiva siguranței la coliziune, după ce mașina este ușoară, inerția în timpul coliziunii este mică, iar distanța de frânare este redusă.
· Abordarea preferată a ușurării auto este înlocuirea materialelor auto tradiționale (oțel) cu materiale ușoare cu rezistență specifică ridicată, cum ar fi aluminiu, magneziu, titan etc. În 2009, volumul global de titan pentru automobile a atins 3,{{2} } tone. Titanul a fost folosit în mașinile de curse de mulți ani. În prezent, materialele de titan sunt aproape folosite în mașinile de curse. Titanul a fost folosit în Japonia pentru mai mult de 600 de tone.
· Avantajele utilizării titanului în automobile includ: reducerea greutății și consumul redus de combustibil; Îmbunătățiți efectul de transmisie a puterii și reduceți zgomotul; Reduceți vibrațiile, reduceți sarcina componentelor; Îmbunătățiți durabilitatea vehiculului și protecția mediului.
· Sectorul de sănătate
·
Titanul are o gamă largă de aplicații în domeniul medical. Titanul este aproape de osul uman, are o bună biocompatibilitate și nu are efecte secundare toxice asupra țesutului uman. Implanturile umane sunt materiale funcționale speciale strâns legate de viața și sănătatea umană. În comparație cu alte materiale metalice, avantajele utilizării titanului și aliajelor de titan sunt următoarele: 1 greutate redusă; 2. Modul elastic scăzut; 3 Nemagnetice; 4 Fără toxicitate; 5 Rezistenta la coroziune; Rezistență ridicată și duritate bună. Cantitatea de aliaje de titan utilizate în implanturile chirurgicale crește cu o rată de 5%-7% pe an. Titan și aliaj de titan realizat din cap femural, articulație șold, humerus, craniu, articulație genunchi, articulație cot, articulație umăr, articulație metacarpofinger, maxilar, inimă, rinichi, dilatator vascular, atele, proteze, elemente de fixare și alte sute de piese metalice transplantate în organismul uman, a obținut rezultate bune, a primit o evaluare ridicată de către comunitatea medicală.
· Industria chimică
· Titanul este utilizat pe scară largă în multe sectoare ale economiei naționale datorită rezistenței sale excelente la coroziune, proprietăților mecanice și proprietăților de proces. În special în producția chimică, titanul este folosit în loc de oțel inoxidabil, aliaj de bază de nichel și alte metale rare ca materiale rezistente la coroziune. Acest lucru este de mare importanță pentru a crește producția, a îmbunătăți calitatea produsului, a prelungi durata de viață a echipamentelor, a reduce consumul, a reduce consumul de energie, a reduce costurile, a preveni poluarea, a îmbunătăți condițiile de muncă și a îmbunătăți productivitatea muncii.
· Titanul a devenit unul dintre principalele materiale anticorozive în echipamentele chimice și și-a stabilit poziția în rezistența la coroziune în echipamentele chimice. Ca material ideal în echipamentele chimice, titanul atrage tot mai multă atenție din partea inginerilor și tehnicienilor.
· După ani de promovare, titanul și aliajele sale au fost utilizate pe scară largă ca material structural excelent rezistent la coroziune în producția chimică. În prezent, aplicarea echipamentelor cu titan a fost extinsă de la industria inițială a sodei și a sodei caustice la clorat, clorură de amoniu, uree, sinteză organică, coloranți, săruri anorganice, pesticide, fibre sintetice, îngrășăminte chimice și produse chimice fine și alte industrii, iar tipul de echipament s-a dezvoltat de la mic și simplu la mare și diversificat.
· Rezultatele sondajului au indicat că schimbătoarele de căldură din titan au reprezentat 57%, anozii din titan au reprezentat 20%, vasele din titan au reprezentat 16%, iar altele au reprezentat 7%. În industria chimică la "două alcaline", cea mai mare cantitate de schimbător de căldură de titan în echipamente chimice.
· În ultimii ani, tehnologia de producție a materialelor de titan în China s-a îmbunătățit rapid. Titanul folosit în industria aerospațială, titanul folosit în domeniul militar și titanul folosit în automobile au crescut rapid, în special în domeniul aerospațial, cu tendința de a ajunge din urmă cu titanul utilizat în industria chimică. În general, conținutul tehnic al titanului pentru industria chimică este mic, valoarea adăugată a produselor este scăzută, iar proporția de titan pentru industria chimică va scădea inevitabil treptat.
· Inginerie offshore
· Odată cu dezvoltarea științei și tehnologiei și epuizarea resurselor terestre, exploatarea umană și utilizarea oceanelor au fost puse pe ordinea de zi. Titanul are o rezistență excelentă la coroziune la apa de mare și este utilizat pe scară largă în desalinizarea apei de mare, nave, dezvoltarea energiei termice oceanice și exploatarea resurselor fundului mării.
· Încă din anii 1960, țara noastră a început cercetarea aplicativă a titanului și aliajelor de titan în echipamentele de inginerie a navelor și oceanelor și a făcut multă muncă, practic a format o serie de mărci, diferite performanțe, soiuri complete și specificații de Marine. sistem de aliaj de titan. Datorită caracteristicilor titanului și aliajului de titan în sine, are avantaje unice în aplicarea navelor și echipamentelor maritime, deci este utilizat pe scară largă în submarine nucleare, submarine adânci, spărgătoare de gheață cu energie atomică, hidroglisor, hovercraft, dragă mine și elice, apă de mare conductă, condensator, schimbător de căldură etc.
· În ceea ce privește aplicarea navelor, în prezent, cantitatea de titan folosită pentru navele din China este foarte mică, reprezentând mai puțin de 1% din greutatea totală a navelor. Există un potențial mare de dezvoltare în domeniul titanului de rezervă și al aliajului de titan pentru nave și instrumente maritime. În plus, în desalinizarea apei de mare și centralele electrice de coastă, din cauza cererii uriașe de pe piață pentru desalinizarea apei de mare și centralele electrice de coastă din țara noastră, cu condiția reducerii în continuare a costului aliajului de titan și îmbunătățirii stabilității calității produsului, aplicarea pieței perspectiva titanului va fi foarte largă.
· Viața de zi cu zi
· Titanul este utilizat pe scară largă în viața de zi cu zi și poate fi descris ca fiind omniprezent, cum ar fi capete de golf, rame de biciclete, rachete de tenis, scaune cu rotile, rame de ochelari etc.
· Aplicarea titanului în articolele sportive datorită greutății sale ușoare și rezistenței ridicate s-a extins treptat de la cele mai vechi rachete de tenis și rachete de badminton la capete de golf, crose și mașini de curse. În 2008, sportul de agrement a reprezentat 13% din consumul total din China, printre care cantitatea de titan folosită doar în capete și crose de golf a depășit 1,000 tone. Cadrele de biciclete din aliaj de titan sunt de asemenea populare. În prezent, aproape 50 de companii produc biciclete din titan, iar Statele Unite sunt de multă vreme cel mai mare producător și consumator de biciclete din titan. Caracteristicile ușoare ale titanului sunt de asemenea aplicate pe cadru, iar titanul nu este ușor alergic la piele, iar suprafața titanului poate avea o culoare strălucitoare după tratamentul anodic, așa că a fost aplicat pe cadru încă de la începutul anilor 1980.
În ultimii ani, aplicarea titanului în viața de zi cu zi a omului s-a extins, iar viteza de dezvoltare este foarte rapidă, iar tehnologia de aplicare este mai matură și mai perfectă. Statele Unite ale Americii și Japonia sunt în frunte când vine vorba de titan pentru uz zilnic.
