Употреби и приложения на титан

Веригата на титанова индустрия може да бъде разделена на следните четири части:

1 Първично обогатяване на титанова руда, рутил и др. и получаване на висококачествени концентрати по физични методи.

2 Титанов диоксид с висока чистота се получава чрез обработка и пречистване на концентрати и се използва в производството на титанов диоксид.

Титановият тетраоксид произвежда титанов трихлорид чрез окисление, редукция и други процеси за производство на титанова гъба

4. Леене на титанова гъба за получаване на плътна кристална структура на титанови блокове, използвани в производството на титан и титанови сплави.

Титанова гъба

Титанова гъба

Титанова гъба се отнася до редукция на титанов тетрахлорид с магнезий или натрий за получаване на титанова гъба с чистота 98,5%-99.7%. Това е най-важната суровина в производството на титанова индустрия. Титановата гъба е процес на производство на първични продукти от титанов метал, който трябва да получи титанов блок след по-нататъшно отливане на този индустриален чист титан и може да бъде преработен в съответния титан или титанова сплав.

Приготвяне на титаниева гъба: основно метод на термична редукция на магнезий (метод на Крол), метод на редукция на натрий (метод на Хънт) и електролиза на разтопена сол. Предимството на метода за намаляване на магнезия е, че магнезият може да бъде рециклиран. За сравнение, качеството на продукта е по-добро и съдържанието на метални примеси е по-ниско, но производственият капацитет на една пещ е по-малък и консумацията на натрий е по-голяма. А електролизата на разтопена сол все още е в полуиндустриален експериментален етап.

Титанов диоксид и неговото приложение

Титанов диоксид

Титановият диоксид, научно известен като титанов диоксид (TiO2), е много стабилен оксид с отлични оптични и пигментни свойства, използван главно като бели неорганични пигменти. Той е нетоксичен, има най-добрата покривна способност, най-добрата белота и яркост и се счита за бял пигмент с най-добра производителност в света, който се използва широко в индустриите на покрития, пластмаси, хартия, печатарско мастило, химически влакна, каучук, козметика и т.н.

Области на приложение на титанов диоксид в Китай Глобално разпространение на приложения на титанов диоксид

Методи за промишлено производство на сярна киселина и хлориране на титанов диоксид: технологията за производство на сярна киселина е зряла, просто оборудване, но недостатъкът е, че производственият процес и замърсяването на околната среда са сериозни; технологията за хлориране е усъвършенствана, голям производствен капацитет, високо качество на продукта, белота и диапазон на разпределение на размера на частиците е тесен. В същото време хлорът може също да бъде рециклиран, като недостатъкът е, че изискванията за суровините са твърде строги, суровината трябва да бъде естествена или синтетична рутилна и титанова шлака със съдържание на TiO2 90%-95%.

Процес със сярна киселина за производство на титанов диоксид

Процес на производство на сярна киселина от титанов диоксид

Процес на производство на титанов диоксид чрез метод на хлориране

Процес на производство на титанов диоксид чрез метод на хлориране

Титановият диоксид има три вида кристали: рутил, анатаз и плоча. Типът плоча от титан не може да се използва като пигмент в промишлеността, основните използвани пигменти са анатаз и рутилов титанов диоксид.

Рутиловият титанов диоксид има предимствата на висока чистота, фини и еднородни частици, добри оптични свойства, силна пречупваща сила, висока ахроматична мощност, силна покривност, ниска абсорбция на масло, водна дисперсия и т.н. Използва се главно в индустриите за покрития, печатарско мастило, химически влакна, каучук, стъкло, козметика, сапун, пластмаси и производство на хартия. Рутилният титанов диоксид не само има предимствата на анатазния титанов диоксид, но също така има по-добра устойчивост на атмосферни влияния и покривна способност, използва се главно във висококачествени промишлени бои, гланцови латексови бои, пластмаси, висока мощност на оцветяване и бързо изискване на гумени материали, усъвършенствано покритие на хартия от производителността на пигмента рутилният титанов диоксид превъзхожда анатазния титанов диоксид, рутилният титанов диоксид в повърхността на продукта за обработка на покритие през по-голямата част от 2010 г. в Китай. През 2010 г. общото количество рутилов титанов диоксид в Китай беше 57%, далеч под световното ниво от 90%. В бъдеще делът на рутилов титанов диоксид в Китай все още има повече място за подобрение.

В момента индустрията за титанов диоксид преживява три основни корекции: (1) растежът на производството на титанов диоксид в света е сравнително бавен, докато азиатско-тихоокеанският регион, особено растежът на производството на титанов диоксид в Китай е по-бърз, световната индустрия за титанов диоксид в Азия -Тихоокеанският регион, особено прехвърлянето на тенденцията от Китай е очевидно; (2) с надолу по веригата на производителността на титановия диоксид за по-високо търсене, процесът на покритие с титанов диоксид се превърна във важно средство за всички видове специални видове титанов диоксид, индустрията за титанов диоксид непрекъснато се развива от общи стоки към обикновени продукти. Специални продукти (3) току-що бяха пуснати на пазара; титановият диоксид е разделен на два вида: анатаз и рутил, анатазният титанов диоксид все още заема част от пазарния дял поради по-високата си цена, но представянето на индустрията с рутилов титанов диоксид като бъдеща тенденция за развитие все още е отлично. В продуктовата структура на титанов диоксид в Китай делът на рутилов титанов диоксид се увеличава, възлизайки на около 57%, но все още далеч под дела от 90% в света. Китайската продуктова структура от титанов диоксид се развива активно в посока на рутилов титанов диоксид. В обобщение, китайската индустрия за титанов диоксид, особено перспективите за специален рутилов титанов диоксид, все още е оптимистична.

Приложение на титан и титанови сплави

Титанът е важна метална структура, разработена през 50-те години на миналия век, широко се използват титанови сплави с ниска плътност, висока специфична якост, добра устойчивост на корозия, ниска топлопроводимост, нетоксични и немагнитни, заваряеми, биосъвместими, повърхностна декорация и др. в авиацията, космонавтиката, химическата промишленост, петрола, електроенергията, медицинските грижи, строителството, спортните стоки и други области. Много страни в света са признали значението на материалите от титанови сплави, извършили са изследвания и разработки и са били приложени на практика.

Области на приложение на титан и титанови сплави

През 2011 г. делът на глобалното потребление на търговска авиация достигна 46%, делът на защитния титан е 9% (главно военна авиация), делът на потреблението на титан в областта на авиацията е повече от 50%; делът на промишленото потребление на титан е 43%, а делът на потреблението на титан в развиващите се пазари е 2%.

Има очевидни различия в структурата на регионалното търсене на титанови продукти.

Регионалната структура на търсенето на титанови продукти има очевидни разлики. В Съединените щати и Европейския съюз, особено в Съединените щати, търсенето на титанови продукти в космическата и отбранителната индустрия е около 50% в космическата и отбранителната индустрия. В Япония индустриалният титан от химическата промишленост доминира търсенето. Според Японската титанова асоциация космонавтиката представлява само 2-3% от търсенето на титан в Япония. Доста подобно на ситуацията в Япония, по-голямата част от търсенето на титанови продукти идва от химическия и енергийния сектор, като космонавтиката представлява само 10%. Въпреки че Китай се превърна в един от най-големите производители и потребители на титан в света, голяма част от производството е ограничено до по-ниски класове титан за използване в рамки, стикове за голф или устойчиви на корозия тръбопроводи за самата химическа промишленост. През последните години обаче количеството титан, използвано в космическото пространство в Азия, се е увеличило драстично, така че е ясно, че пазарът на титан има по-светло бъдеще.

Глобална структура на потреблението на титан Структура на потреблението на титан в Китай

Космонавтика

В аерокосмическата област титанът е концентриран в западните страни, особено в Съединените щати, 60% от титановите материали, използвани в тази област. Сред азиатските страни Япония и Китай инвестират около 10% в областта на титана. Въпреки това през последните години, с бързото развитие на азиатската аерокосмическа индустрия, потреблението на титан в аерокосмическата област ще се увеличи. В световен мащаб аерокосмическата индустрия заема централна позиция на пазара на титан и исторически промените в титановата индустрия са тясно свързани с аерокосмическата индустрия.

Икономическият растеж добавя ново високо търсене, световното производство на титан достигна 14,8 милиона тона през 2011 г., от които около 6,4 милиона тона титан за търговска авиация, бъдещото търсене на глобален въздушен транспорт все още е огромно, очаква се през следващите 20 години търсенето на новите самолети са около 3 милиона, в същото време новите самолети спрямо търсенето на титан на старите самолети се очаква в рамките на 20 години средното търсене на титан в търговските самолети да бъде 40 тона/рамка. Прогнозира се, че през следващите 20 години глобалното търсене на титанови материали за търговската авиация е около 120 милиона тона, с общ годишен темп на растеж от около 17%, и средно годишно търсене на титанови материали от 6 милиона тона, областта на гражданската авиация титанови материали ще покаже бърз растеж. Областта на военната авиация също ще бъде нова възможност; поради глобалното геополитическо напрежение и увеличените световни военни разходи, в областта на военната авиация също се очаква ново търсене.

Граждански самолет

Основните приложения на титановата сплав в самолетите са както следва:

(1) Намаляване на структурното тегло и подобряване на структурната ефективност: усъвършенстваните тактически технологични характеристики (като свръхзвукови самолети) относно коефициента на тегло на конструкцията на самолета са сравнително ниски (т.е.: структурно тегло на фюзелажа / тегло при излитане на обикновен самолет)) и титанова сплав има якост, близка до характеристиките на здравата стомана, но малка плътност, вместо структурна стомана и високотемпературни сплави, което значително намалява теглото на конструкцията, но също така спестява разходи; да вземем двигателя за пример. Статистиката показва, че качеството на двигателя на самолета се намалява с един килограм за всеки килограм, използването на разходите може да бъде намалено с около 220-440 щатски долара.

(2) с използване на изисквания за високотемпературни части: титановата сплав има добра устойчивост на топлина, като Ti-6Al-4V за дългосрочна работа при 350 градуса, така че в равнината на високотемпературни части (като задната част на фюзелажа и т.н.) могат да бъдат заместител на високотемпературна производителност не отговаря на изискванията на алуминиевата сплав TC11 може да бъде 500 градуса за дългосрочна работа, в частите под налягане на двигателя могат да бъдат заместител на високотемпературни сплави и неръждаема стомана.

(3) за да отговарят на изискванията за съвпадение с композитна структура: за да се намали теглото и да се изпълнят изискванията за стелт, модерните самолети използват голям брой композитни материали, титановата сплав и здравината и твърдостта на композитния материал съвпадат по-добре, можете да получите добър ефект на намаляване на теглото. В същото време, поради по-близкия потенциал, не е лесно да се произведе корозия на галванично свързване, така че съответните части на структурните компоненти и крепежни елементи са подходящи за използване на титаниева сплав.

(4) Отговаря на изискванията за висока устойчивост на корозия и дълъг живот: титановата сплав има висок живот на умора и отлична устойчивост на корозия, което може да подобри устойчивостта на корозия и живота на конструкцията и отговаря на изискванията за висока надеждност и дълъг живот на модерната авиация живот на двигателя.

Военен самолет

Разработването и доставките на военни оръжия ще продължат да се развиват в посока на леки и гъвкави, за да отговорят на изискванията за бойни характеристики на изтребителните самолети, в допълнение към използването на усъвършенствана технология за проектиране, е необходимо също да се използват голям брой от материали с отлична производителност, както и усъвършенствана технология и технология на производство. . Голям брой титанови сплави, подобряване на нивото на приложение на напреднали титанови сплави е една от важните мерки. от 60-те години на миналия век количеството титан, използвано в чуждестранни военни самолети, се увеличава всяка година и количеството титанови сплави в различни видове модерни военни изтребители и бомбардировачи, проектирани от Европа и Съединените щати, се стабилизира над 20%, а количеството титанови сплави, използвани в новите модели, се стабилизира над 20%. Потреблението отчете значително увеличение.

Автомобилна индустрия

Намаляването на разхода на гориво и намаляването на емисиите на вредни отпадъци (CO2, NOX и др.) се превърнаха в една от основните движещи сили и насоки за технологичен прогрес в автомобилната индустрия. Изследванията показват, че олекотяването е ефективна мярка за пестене на гориво и намаляване на замърсяването. С 10% намаление на масата на автомобила разходът на гориво може да бъде намален с 8%-10%, а емисиите на отработени газове могат да бъдат намалени с 10%. При шофиране производителността на ускорението на превозното средство се подобрява и стабилността, шумът и вибрациите на превозното средство се подобряват. От гледна точка на безопасността при сблъсък, след като теглото на превозното средство е малко, инерцията е малка и спирачният път е намален.

Леките материали, като алуминий, магнезий, титан и други алтернативни материали, като алуминий, магнезий, титан и др., са предпочитаният метод за олекотяване. През 2009 г. световното използване на титан в автомобилите достигна 3000 тона. Титанът в приложението на автомобилите е многогодишна история, в момента почти всички автомобили използват титан, японският автомобил с титан има повече от 600 тона, с развитието на глобалната автомобилна индустрия автомобилите с титан все още се увеличават бързо.

Предимствата на използването на титан са: намаляване на теглото, намаляване на разхода на гориво; подобряване на ефективността на предаване на енергия, намаляване на шума; намаляване на вибрациите, намаляване на натоварването; подобряване на издръжливостта на автомобила и опазване на околната среда.

Медицинска индустрия

Титаниеви винтове за снаждане Титанът има широк спектър от приложения в областта на медицината. Титанът е близък до човешките кости, биосъвместим и няма токсични странични ефекти върху човешкото тяло. Човешкият имплант е специален функционален материал, тясно свързан с човешкия живот и здраве. В сравнение с други метални материали, използването на титан и титанови сплави има следните предимства: 1. леко тегло; нисък модул на еластичност; 3. немагнитни; 4. нетоксичен; 5. устойчивост на корозия; 6. висока якост и издръжливост. Използването на титанови сплави в хирургическите импланти нараства с 5-7% годишно. Титан и титанова сплав бедрена кост, тазобедрени стави, раменна кост, череп, коленни стави, лакътни стави, раменни стави, метакарпофалангеални стави, челюсти и клапи сърце, мембрани за диференциация на бъбреците, вазодилататори, шини, протези, производство на затягащи винтове ще бъдат трансплантирани в човешкото тяло стотици метални части и постигна добри резултати и получи висока оценка в медицинската общност.

Химическа индустрия

Титанът има отлична устойчивост на корозия, механични свойства и производителност на процеса, широко използвани в много сектори на националната икономика. Особено в химическото производство, титан вместо неръждаема стомана, сплави на основата на никел и други редки метали като устойчиви на корозия материали. Това е много важно за увеличаване на производството, подобряване на качеството на продукта, удължаване на експлоатационния живот на оборудването, намаляване на потреблението, намаляване на потреблението на енергия, намаляване на разходите, предотвратяване на замърсяването, подобряване на условията на труд и повишаване на производителността на труда.

Титанът се превърна в един от основните антикорозионни материали в химическото оборудване и установи своята устойчивост на корозия в химическите заводи. Титанът като идеален материал в химическото оборудване, но и все повече и повече внимание от страна на инженери и техници.

След години на промоция титанът и неговите сплави като отлични устойчиви на корозия материали са широко използвани в химическото производство. Приложението на титаново оборудване е разширено от оригиналната калцинирана сода, сода каустик до хлорат, амониев хлорид, урея, органичен синтез, багрила, неорганични соли, пестициди, синтетични влакна, торове, фина химическа промишленост и др., и видовете оборудването е разработено от малки и единични до големи и разнообразни.

Резултатите от проучването показват, че титаниевите топлообменници представляват 57%, титаниевите аноди представляват 20%, титаниевите контейнери представляват 16%, а други представляват 7%. В химическата промишленост с "две бази", най-голямото количество титанови топлообменници в химическото оборудване.

През последните години технологията за производство на титанов материал в Китай напредна бързо, аерокосмически титан, военен титан, титан за превозни средства и други много бърз растеж, особено в областта на космическата промишленост, има тенденция да се наваксва химическата промишленост. . Като цяло химическата промишленост със съдържание на титанова технология е малка, продукти с ниска добавена стойност, делът на химическата промишленост с титан е длъжен постепенно да намалява.

Морско инженерство

С развитието на науката и технологиите и нарастващото изчерпване на земните ресурси, човешкото развитие и използването на океана бяха поставени на дневен ред. Титанът има отлична устойчивост на корозия в морската вода, широко използван при обезсоляване на морска вода, кораби, развитие на топлинна енергия в океана и добив на ресурси от морското дъно и други области.

Ледоразбивач още през 60-те години на миналия век, Китай започна да изучава приложението на титан и титанови сплави в кораби и морско инженерно оборудване и свърши много работа, основно формира редица степени, различни свойства, пълни спецификации на титанови сплави за кораби. Система. Поради характеристиките на титана и самите титанови сплави имат уникални предимства при прилагането на кораби и морско оборудване, те се използват широко в ядрени подводници, подводници, атомни ледоразбивачи, подводни крила, кораби на въздушна възглавница, миночистачи и витла, морска вода, кондензатори, топлообменници и скоро.

В корабните приложения текущата употреба на титан в Китай е много малка, представляваща по-малко от 1% от общото тегло на кораба

Титанът и титановата сплав в областта на корабното и морското инженерно оборудване имат голям потенциал за развитие. И в обезсоляването и крайбрежната електроцентрала, поради текущото търсене на пазара на обезсоляване и крайбрежни електроцентрали в Китай е огромно, за да се намалят допълнително разходите за титанова сплав и да се подобри стабилността на качеството на продукта, приложението на пазарните перспективи на титановата сплав ще бъде много широко . Много широк.

Вскидневенвие

Титанът е много широко използван в ежедневието, може да се каже, че е навсякъде, като глави за голф, рамки за велосипеди, тенис ракети, инвалидни колички, рамки за очила и т.н. ще бъдат приложени към титан.

Въз основа на характеристиките на лекия титан и висока якост, използвани в спорта, от най-ранната ракета за тенис, ракетата за бадминтон постепенно се разшири до стикове за голф и състезания със спортни коли. Потреблението на спортове за свободното време в Китай през 2008 г. възлиза на 13% от общото потребление на титан, само количеството титан, използвано в стикове за голф и валове, е повече от 1 000 тона. Рамките за велосипеди, изработени от титан, също са много популярни, има близо 50 компании, произвеждащи велосипеди от титан, Съединените щати са най-големият производител и потребител на велосипеди от титан. Леките свойства на титана се използват в рамки за очила, а титанът също не е лесен за предизвикване на кожни алергии, а титаниевата повърхност след анодно третиране може да има цветен ефект, така че се използва в рамки от 80-те години на миналия век.