Použití a aplikace titanu

Titanový průmyslový řetězec lze rozdělit do následujících čtyř částí:

1 Primární zpracování titanové rudy, rutilu atd. a získávání koncentrátů vyšší kvality fyzikálními metodami.

2 Vysoce čistý oxid titaničitý se připravuje zpracováním a čištěním koncentrátů a používá se v průmyslu oxidu titaničitého.

Oxid titaničitý produkuje chlorid titaničitý pomocí oxidace, redukce a dalších procesů k výrobě titanové houby

4. Odlévání titanové houby pro získání husté krystalické struktury titanových ingotů, používaných při výrobě titanu a titanových slitin.

Titanová houba

Titanová houba

Titanová houba označuje redukci chloridu titaničitého hořčíkem nebo sodíkem za účelem získání titanové houby o čistotě 98,5 %-99,7 %. Je to nejdůležitější surovina při výrobě titanového průmyslu. Titanová houba je proces výroby primárních produktů z titanového kovu, po dalším odlévání tohoto průmyslového čistého titanu je třeba získat titanový ingot a lze jej zpracovat na odpovídající titan nebo slitinu titanu.

Příprava titanové houby: hlavně metoda tepelné redukce hořčíkem (Krollova metoda), metoda redukce sodíku (metoda Hunt) a elektrolýza roztavené soli. Výhodou metody redukce hořčíku je, že hořčík lze recyklovat. Ve srovnání s tím je kvalita produktu lepší a obsah kovových nečistot je nižší, ale výrobní kapacita jedné pece je menší a spotřeba sodíku je větší. A elektrolýza roztavené soli je stále v poloprůmyslové experimentální fázi.

Oxid titaničitý a jeho aplikace

Oxid titaničitý

Oxid titaničitý, vědecky známý jako oxid titaničitý (TiO2) je velmi stabilní oxid s vynikajícími optickými a pigmentovými vlastnostmi, používaný především jako bílé anorganické pigmenty. Je netoxický, má nejlepší krycí schopnost, nejlepší bělost a jas a je považován za bílý pigment s nejlepším výkonem na světě, který je široce používán v průmyslu nátěrových hmot, plastů, výroby papíru, tiskařských barev, chemická vlákna, guma, kosmetika a tak dále.

Čína oblasti aplikace oxidu titaničitého globální distribuce aplikací oxidu titaničitého

Kyselina sírová a chlorace oxid titaničitý průmyslové výrobní metody: technologie výroby kyseliny sírové je vyspělá, jednoduché zařízení, ale nevýhodou je, že výrobní proces a znečištění životního prostředí je vážné; Technologie chlorace je pokročilá, velká výrobní kapacita, vysoká kvalita produktu, bělost a rozsah distribuce velikosti částic je úzký. Zároveň lze recyklovat i chlór, nevýhodou jsou příliš přísné požadavky na suroviny, surovinou musí být přírodní nebo syntetický rutil a titanová struska s obsahem TiO2 90%-95%.

Proces s kyselinou sírovou pro výrobu oxidu titaničitého

Proces výroby kyseliny sírové oxidu titaničitého

Proces výroby oxidu titaničitého metodou chlorace

Proces výroby oxidu titaničitého metodou chlorace

Oxid titaničitý má tři typy krystalů: rutil, anatas a deskový. Deskový titanový typ nelze použít jako pigment v průmyslu, hlavními používanými pigmenty jsou anatas a rutilový oxid titaničitý.

Rutilový oxid titaničitý má výhody vysoké čistoty, jemných a stejnoměrných částic, dobrých optických vlastností, silné refrakční síly, vysoké achromatické síly, silné krycí schopnosti, nízké absorpce oleje, vodní disperze atd. Používá se hlavně v průmyslu nátěrových hmot, tiskařské barvy, chemická vlákna, pryž, sklo, kosmetika, výroba mýdla, plastů a papíru. Rutilový oxid titaničitý má nejen výhody anatasového oxidu titaničitého, ale má také lepší odolnost vůči povětrnostním vlivům a krycí schopnost, používá se hlavně ve vysoce kvalitních průmyslových barvách, lesklých latexových barvách, plastech, vysoká barvicí schopnost a rychlá potřeba pryžových materiálů, pokročilé potahování papíru z pigmentového výkonu je oxid titaničitý rutil lepší než oxid titaničitý anatas, oxid titaničitý rutil na povrchu výrobku pro povrchovou úpravu po většinu roku 2010 v Číně. V roce 2010 bylo celkové množství rutilového oxidu titaničitého v Číně 57 %, což je hluboko pod světovou úrovní 90 %. V budoucnu má podíl rutilového oxidu titaničitého v Číně stále větší prostor pro zlepšení.

V současné době zažívá průmysl oxidu titaničitého tři hlavní úpravy: (1) světový růst produkce oxidu titaničitého je relativně pomalý, zatímco v asijsko-pacifickém regionu, zejména v Číně, je růst produkce oxidu titaničitého rychlejší, světový průmysl oxidu titaničitého v Asii -Tichomoří, zejména čínský přenos trendu je zřejmý; (2) s následným výkonem oxidu titaničitého, aby se zvýšila poptávka, se proces potahování oxidem titaničitým stal důležitým prostředkem všech druhů speciálních typů oxidu titaničitého, průmysl oxidu titaničitého se neustále rozvíjí od obecného zboží k běžnému produkty. Právě byly uvedeny na trh speciální produkty (3); oxid titaničitý se dělí na dva typy: anatas a rutil, oxid titaničitý anatas stále zaujímá část podílu na trhu kvůli své vyšší ceně, ale výkonnost průmyslu s oxidem titaničitým rutilem jako budoucím vývojovým trendem je stále vynikající. V čínské struktuře produktu oxidu titaničitého se podíl rutilového oxidu titaničitého zvyšuje, tvoří asi 57 %, ale stále je daleko pod podílem 90 % na světě. Čínská struktura produktu oxidu titaničitého se aktivně vyvíjí směrem k rutilovému oxidu titaničitému. Stručně řečeno, čínský průmysl oxidu titaničitého, zejména vyhlídky na speciální rutilový oxid titaničitý, je stále optimistický.

Aplikace titanu a slitiny titanu

Titan je důležitá kovová struktura vyvinutá v 50. letech minulého století, slitiny titanu s nízkou hustotou, vysokou měrnou pevností, dobrou odolností proti korozi, nízkou tepelnou vodivostí, netoxické a nemagnetické, svařitelné, biokompatibilní, povrchové dekorace atd. v letectví, kosmonautice, chemickém průmyslu, ropě, elektroenergetice, lékařské péči, stavebnictví, sportovním zboží a dalších oborech. Mnoho zemí světa uznalo důležitost materiálů slitiny titanu, provedlo výzkum a vývoj a byly aplikovány v praxi.

Oblasti použití titanu a slitin titanu

V roce 2011 dosáhl podíl celosvětové spotřeby komerčního letectví 46 %, podíl ochranného titanu je 9 % (především vojenské letectví), podíl spotřeby titanu v oblasti letectví je více než 50 %; podíl průmyslové spotřeby titanu je 43 % a podíl spotřeby titanu na rozvíjejících se trzích je 2 %.

Existují zjevné rozdíly ve struktuře regionální poptávky po titanových výrobcích.

Regionální struktura poptávky po titanových produktech existují zjevné rozdíly. Ve Spojených státech a Evropské unii, zejména ve Spojených státech, je poptávka leteckého a obranného průmyslu po titanových výrobcích asi 50 % v leteckém a obranném průmyslu. V Japonsku dominuje poptávce průmyslový titan z chemického průmyslu. Podle Japan Titanium Association představuje letecký průmysl pouze 2-3 % japonské poptávky po titanu. Zcela podobně jako v Japonsku pochází většina poptávky po titanových produktech z chemického a energetického sektoru, přičemž letecký průmysl tvoří pouze 10 %. Přestože se Čína stala jedním z největších světových výrobců a spotřebitelů titanu, velká část produkce byla omezena na nižší třídy titanu pro použití v rámech, golfových holích nebo korozivzdorném potrubí pro samotný chemický průmysl. V posledních letech se však množství titanu používaného v kosmonautice v Asii dramaticky zvýšilo, takže je jasné, že trh s titanem čeká světlejší budoucnost.

Globální struktura spotřeby titanu Čína struktura spotřeby titanu

Aerospace

V oblasti letectví a kosmonautiky je titan koncentrován v západních zemích, zejména ve Spojených státech, 60 % titanových materiálů používaných v této oblasti. Z asijských zemí investují do titanového pole asi 10 % Japonsko a Čína. V posledních letech však s rychlým rozvojem asijského leteckého průmyslu spotřeba titanu v leteckém průmyslu poroste. Globálně zaujímá letecký průmysl klíčovou pozici na trhu s titanem a historicky byly změny v průmyslu titanu úzce spjaty s leteckým průmyslem.

Ekonomický růst přidává novou vysokou poptávku, celosvětová produkce titanu dosáhla v roce 2011 14,8 milionu tun, z toho asi 6,4 milionu tun titanu komerčního letectví, budoucí poptávka po globální letecké dopravě je stále obrovská, se očekává v příštích 20 letech, poptávka po nových letadel je asi 3 miliony, ve stejné době, nová letadla na staré letadlo poptávka titanu, se očekává, že do 20 let průměrná poptávka po titanu v komerčních letadlech bude 40 tun / rám . Předpokládá se, že v příštích 20 letech bude celosvětová poptávka po titanových materiálech pro komerční letectví činit asi 120 milionů tun s roční mírou růstu asi 17 % a průměrnou roční poptávkou po titanových materiálech 6 milionů tun. v oblasti titanových materiálů pro civilní letectví bude vykazovat rychlý růst. Novou příležitostí bude také oblast vojenského letectví; v důsledku globálního geopolitického napětí a zvýšených světových vojenských výdajů se očekává, že nová poptávka zaznamená také oblast vojenského letectví.

Civilní letadla

Hlavní použití slitiny titanu v letadlech jsou následující:

(1) Snížení konstrukční hmotnosti a zlepšení konstrukční účinnosti: výkon pokročilých taktických technologií (jako jsou nadzvuková letadla) s ohledem na požadavky na koeficient hmotnosti konstrukce letadla jsou relativně nízké (tj. konstrukční hmotnost trupu / vzletová hmotnost běžného letadla) a slitina titanu má pevnost blízkou charakteristikám silné oceli, ale malou hustotu, namísto konstrukční oceli a vysokoteplotních slitin, výrazně snižuje hmotnost konstrukce, ale také šetří náklady; vzít si jako příklad motor. Statistiky ukazují, že kvalita leteckého motoru se snižuje o jeden kilogram na každý kilogram, využití nákladů lze snížit o přibližně 220-440 amerických dolarů.

(2) s použitím požadavků na díly pro vysoké teploty: slitina titanu má dobrou tepelnou odolnost, jako je Ti-6Al-4V pro dlouhodobou práci při 350 stupních, takže v rovině vysokoteplotní díly (např. zadní část trupu apod.) mohou být náhradou za vysokoteplotní výkon nesplňuje požadavky hliníkové slitiny TC11 může být 500 stupňů pro dlouhodobou práci, v motoru mohou být natlakované díly náhrada za vysokoteplotní slitiny a nerezovou ocel.

(3) pro splnění požadavků na shodu s kompozitní strukturou: za účelem snížení hmotnosti a splnění požadavků na stealth používají pokročilá letadla velké množství kompozitních materiálů, titanové slitiny a kompozitní materiál, pevnost a tuhost lépe odpovídají, můžete získat dobré efekt redukce hmotnosti. Zároveň vzhledem k bližšímu potenciálu není snadné vyrobit korozi galvanické vazby, takže odpovídající části konstrukčních prvků a upevňovacích prvků jsou vhodné pro použití slitiny titanu.

(4) Splňujte požadavky na vysokou odolnost proti korozi a dlouhou životnost: titanová slitina má vysokou únavovou životnost a vynikající odolnost proti korozi, což může zlepšit odolnost proti korozi a životnost konstrukce a splňovat požadavky na vysokou spolehlivost a dlouhou životnost pokročilého letectví životnost motoru.

Vojenská letadla

Vývoj a pořizování vojenských zbraní se bude i nadále vyvíjet směrem lehkých a flexibilních, aby byly splněny požadavky na bojové výkony stíhacích letounů, je kromě využití vyspělých konstrukčních technologií nutné použít také velké množství materiálů s vynikajícím výkonem, stejně jako vyspělé technologie a výrobní technologie. . Velký počet slitin titanu, zlepšit aplikační úroveň pokročilých slitin titanu je jedním z důležitých opatření. od 60. let 20. století se množství titanu používaného v zahraničních vojenských letadlech rok od roku zvyšovalo a množství titanových slitin v různých typech pokročilých vojenských stíhaček a bombardérů navržených Evropou a Spojenými státy se ustálilo nad 20 % a množství titanových slitin používaných v nových modelech se ustálila nad 20 %. Výrazně vzrostla spotřeba.

Automobilový průmysl

Snižování spotřeby paliva a snižování škodlivých emisí (CO2, NOX atd.) se stalo jednou z hlavních hnacích sil a směrů technologického pokroku v automobilovém průmyslu. Výzkum ukazuje, že odlehčení je účinným opatřením k úspoře paliva a snížení znečištění. S 10% snížením hmotnosti automobilu lze spotřebu paliva snížit o 8 %-10 % a emise výfukových plynů lze snížit o 10 %. Při jízdě se zlepšuje akcelerační výkon vozidla a zlepšuje se stabilita, hluk a vibrace vozidla. Z hlediska bezpečnosti při srážce je po nízké hmotnosti vozidla malá setrvačnost a zkrácení brzdné dráhy.

Upřednostňovaným způsobem odlehčování jsou lehké materiály, jako je hliník, hořčík, titan a další alternativní materiály, jako je hliník, hořčík, titan atd. 2009 globální automobilové použití titanu dosáhlo 3000 tun. Titan v aplikacích automobilů má dlouhou historii, v současné době téměř všechny automobily používají titan, japonský automobil s titanem má více než 600 tun, s rozvojem globálního automobilového průmyslu se automobil s titanem stále rychle zvyšuje.

Výhody použití titanu jsou: snížení hmotnosti, snížení spotřeby paliva; zlepšit účinnost přenosu energie, snížit hluk; snížit vibrace, snížit zatížení; zlepšit životnost vozu a ochranu životního prostředí.

Lékařský průmysl

Titanium Splice Screws Titan má širokou škálu aplikací v lékařské oblasti. Titan je blízký lidským kostem, je biokompatibilní a nemá žádné toxické vedlejší účinky na lidský organismus. Lidský implantát je speciální funkční materiál úzce související s lidským životem a zdravím. Ve srovnání s jinými kovovými materiály má použití titanu a titanových slitin následující výhody: 1. nízká hmotnost; nízký modul pružnosti; 3. nemagnetické; 4. netoxické; 5. odolnost proti korozi; 6. vysoká pevnost a houževnatost. Použití titanových slitin v chirurgických implantátech roste tempem 5-7 % ročně. Do lidského těla budou transplantovány titanové a titanové slitiny femur, kyčelní klouby, pažní kost, lebka, kolenní klouby, loketní klouby, ramenní klouby, metakarpofalangeální klouby, čelisti a chlopně srdce, ledvinové diferenciační membrány, vazodilatátory, dlahy, protézy, výroba stahovacích šroubů stovky kovových dílů a dosáhli dobrých výsledků a získali vysoký stupeň hodnocení v lékařské komunitě.

Chemický průmysl

Titan má vynikající odolnost proti korozi, mechanické vlastnosti a výkonnost procesu, široce používaný v mnoha odvětvích národního hospodářství. Zejména v chemické výrobě titan místo nerezové oceli, slitiny na bázi niklu a další vzácné kovy jako materiály odolné proti korozi. To je velmi důležité pro zvýšení výroby, zlepšení kvality výrobků, prodloužení životnosti zařízení, snížení spotřeby, snížení spotřeby energie, snížení nákladů, předcházení znečištění, zlepšení pracovních podmínek a zvýšení produktivity práce.

Titan se stal jedním z hlavních antikorozních materiálů v chemických zařízeních a prokázal svou odolnost proti korozi v chemických závodech. Titan jako ideální materiál v chemických zařízeních, ale také stále více pozornosti inženýrů a techniků.

Po letech propagace se titan a jeho slitiny jako vynikající korozivzdorné materiály široce používají v chemické výrobě. Aplikace titanového zařízení byla rozšířena z původního sody, louhu sodného na chlorečnan, chlorid amonný, močovinu, organickou syntézu, barviva, anorganické soli, pesticidy, syntetická vlákna, hnojiva, jemný chemický průmysl atd., a typy zařízení byly vyvinuty od malých a jednoduchých až po velké a diverzifikované.

Výsledky průzkumu ukazují, že titanové výměníky tepla tvořily 57 %, titanové anody 20 %, titanové nádoby 16 % a ostatní 7 %. V chemickém průmyslu se „dvěma základnami“ největší množství titanových výměníků tepla v chemických zařízeních.

V posledních letech čínská technologie výroby titanového materiálu rychle pokročila, letecký titan, vojenský titan, titan pro vozidla a další velmi rychlý růst, zejména v oblasti letectví, je tendence dohánět chemický průmysl. . Celkově je chemický průmysl s obsahem titanové technologie malé výrobky s nízkou přidanou hodnotou, podíl chemického průmyslu s titanem musí postupně klesat.

Námořní inženýrství

S rozvojem vědy a techniky a zvyšujícím se vyčerpáním zdrojů půdy se na pořad dne dostal lidský rozvoj a využití oceánu. Titan má vynikající odolnost proti korozi mořské vody, široce se používá při odsolování mořské vody, lodích, vývoji oceánské tepelné energie a těžbě zdrojů mořského dna a dalších oblastech.

Icebreaker již v 60. letech 20. století, Čína začala studovat použití titanu a slitin titanu v lodích a zařízeních námořního inženýrství a udělala spoustu práce, v podstatě vytvořila řadu jakostí, různé vlastnosti, kompletní specifikace slitin titanu pro lodí. Systém. Vzhledem k vlastnostem titanu a samotných slitin titanu mají jedinečné výhody při použití lodí a námořního vybavení, jsou široce používány v jaderných ponorkách, ponorkách, atomových ledoborcích, křídlech, vznášedlech, minolovkách a vrtulích, mořské vodě, kondenzátorech, výměnících tepla a již brzy.

V lodních aplikacích je současné použití titanu v Číně velmi malé a představuje méně než 1 % celkové hmotnosti lodi

Titan a titanové slitiny v oblasti lodí a lodních strojírenských zařízení mají velký potenciál pro rozvoj. A v odsolovací a pobřežní elektrárně je vzhledem k současnému čínskému odsolování a pobřežním elektrárnám poptávka na trhu obrovská, aby se dále snížily náklady na slitinu titanu a zlepšila se stabilita kvality produktu, budou vyhlídky na trhu s titanovou slitinou velmi široké. . Velmi široký.

Každodenní život

Titan je velmi široce používán v každodenním životě, dá se říci, že je všude, jako jsou golfové hlavy, rámy jízdních kol, tenisové rakety, invalidní vozíky, rámy brýlí a tak dále.

Na základě vlastností titanové lehké a vysoké pevnosti používané ve sportu se od nejstarší tenisové rakety, badmintonové rakety postupně rozšířily až po golfové hole a závody sportovních aut. V roce 2008 tvořila čínská spotřeba pro rekreační sporty 13 % celkové spotřeby titanu, pouze množství titanu použitého v golfových holích a shaftech přesahovalo 1,000 tuny. Velmi oblíbené jsou také rámy jízdních kol vyrobené z titanu, existuje téměř 50 společností vyrábějících titanová kola, Spojené státy jsou největším výrobcem a spotřebitelem titanových kol. Lehkost titanu se využívá v brýlových obrubách a titan také není snadné vyvolat kožní alergii a titanový povrch po anodické úpravě může mít barevný efekt, proto se v obrubách používá již od 80. let.