A titán felhasználása és alkalmazása

A titánipari lánc a következő négy részre osztható:

1 Titánérc, rutil stb. elsődleges dúsítása és magasabb minőségű koncentrátumok előállítása fizikai módszerekkel.

2 A nagy tisztaságú titán-dioxidot koncentrátumok feldolgozásával és tisztításával állítják elő, és a titán-dioxid iparban használják fel.

A titán-tetraoxid titán-trikloridot állít elő oxidációval, redukcióval és más folyamatokkal titánszivacs előállítására

4. Titán szivacs öntése a titán bugák sűrű kristályszerkezetének eléréséhez, amelyet titán és titánötvözetek előállításához használnak.

Titán szivacs

Titán szivacs

A titánszivacs a titán-tetraklorid magnéziummal vagy nátriummal történő redukcióját jelenti, így 98,5%-99,7% tisztaságú titánszivacsot kapnak. A titánipar gyártásában a legfontosabb nyersanyag. A titánszivacs az elsődleges termékek titánfém-előállítási folyamata, titán tuskót kell beszerezni az ipari tiszta titán további öntése után, és feldolgozható a megfelelő titánná vagy titánötvözetté.

Titán szivacs készítése: főként magnézium hőredukciós módszer (Kroll módszer), nátriumredukciós módszer (Hunt módszer) és olvadt só elektrolízis. A magnézium-redukciós módszer előnye, hogy a magnézium újrahasznosítható. Ehhez képest jobb a termékminőség és alacsonyabb a fémszennyeződés-tartalom, de az egykemencék gyártási kapacitása kisebb és a nátriumfogyasztás is nagyobb. Az olvadt só elektrolízise pedig még mindig félipari kísérleti stádiumban van.

A titán-dioxid és alkalmazása

Titán-dioxid

A titán-dioxid, tudományos nevén titán-dioxid (TiO2) egy nagyon stabil oxid, kiváló optikai és pigmenttulajdonságokkal, főként fehér szervetlen pigmentként használják. Nem mérgező, a legjobb fedőképességgel, a legjobb fehérséggel és fényerővel rendelkezik, és a világon a legjobb teljesítményű fehér pigmentnek tekintik, amelyet széles körben használnak a bevonat, műanyag, papírgyártás, nyomdafesték iparban, vegyi rost, gumi, kozmetikumok és így tovább.

Kína a titán-dioxid alkalmazási területei a titán-dioxid globális alkalmazási területei

Kénsav és klórozás titán-dioxid ipari termelési módszerek: a kénsav gyártási technológiája érett, egyszerű berendezés, de a hátránya, hogy a gyártási folyamat és a környezetszennyezés súlyos; A klórozási technológia fejlett, a nagy gyártási kapacitás, a kiváló termékminőség, a fehérség és a szemcseméret-eloszlási tartomány szűk. Ugyanakkor a klór is újrahasznosítható, hátránya, hogy túl szigorúak az alapanyagokra vonatkozó követelmények, az alapanyagnak természetes vagy szintetikus rutilnak és 90%-95%-os TiO2 tartalmú titán salaknak kell lennie.

Kénsav eljárás titán-dioxid előállítására

A titán-dioxid kénsav előállításának folyamata

A titán-dioxid előállítási folyamata klórozási módszerrel

A titán-dioxid előállítási folyamata klórozási módszerrel

A titán-dioxidnak három kristálytípusa van: rutil, anatáz és lemez. A lemezes titán típus nem használható pigmentként az iparban, a fő pigmentek az anatáz és a rutil-titán-dioxid.

A rutil-titán-dioxid előnyei a nagy tisztaság, a finom és egyenletes részecskék, a jó optikai tulajdonságok, az erős törőképesség, a nagy akromatikus erő, az erős rejtőképesség, az alacsony olajabszorpció, a vízdiszperzió stb. Főleg a bevonat iparában használják, nyomdafesték, vegyi rost, gumi, üveg, kozmetikai, szappan-, műanyag- és papírgyártás. A rutil-titán-dioxid nemcsak az anatáz titán-dioxid előnyeivel rendelkezik, hanem jobb időjárás- és fedőképességgel is rendelkezik, főleg kiváló minőségű ipari festékekben, fényes latexfestékekben, műanyagokban, nagy színezőképességgel és gyors gumianyag-igénnyel, fejlett papírbevonattal rendelkezik. A pigment teljesítményéből a rutil-titán-dioxid felülmúlja az anatáz-titán-dioxidot, a rutil-titán-dioxidot a 2010-es év nagy részében Kínában a bevonatkezelésre szolgáló termék felületében. 2010-ben a rutil-titán-dioxid teljes mennyisége Kínában 57% volt, ami messze elmarad a 90%-os világszinttől. A jövőben a rutil-titán-dioxid arányán Kínában még mindig van mit javítani.

Jelenleg a titán-dioxid-ipar három fő kiigazításon megy keresztül: (1) a világ titán-dioxid-termelésének növekedése viszonylag lassú, míg az ázsiai-csendes-óceáni térségben, különösen a kínai titán-dioxid-termelés növekedése gyorsabb, a világ titán-dioxid-ipara Ázsiában -Csendes-óceáni térségben, különösen Kína átadása a tendencia nyilvánvaló; (2) a titán-dioxid teljesítményének lefelé irányuló teljesítményével a nagyobb kereslet előmozdítása érdekében a titán-dioxid bevonat folyamata mindenféle speciális titán-dioxid fontos eszközévé vált, a titán-dioxid ipar folyamatosan fejlődik az általános áruktól a közönséges termékekig Termékek. A speciális termékek (3) most kerültek piacra; A titán-dioxid két típusra oszlik: anatáz és rutil, az anatáz titán-dioxid a magasabb ára miatt továbbra is a piaci részesedés egy részét foglalja el, de a rutil-titán-dioxidot, mint jövőbeli fejlesztési irányt mutató iparág teljesítménye továbbra is kiváló. Kína titán-dioxid termékszerkezetében a rutil-titán-dioxid aránya növekszik, mintegy 57%-ot tesz ki, de még mindig messze elmarad a világ 90%-os arányától. Kína titán-dioxid termékszerkezete aktívan fejlődik a rutil-titán-dioxid irányába. Összefoglalva, Kína titán-dioxid ipar, különösen a kilátások speciális rutil titán-dioxid továbbra is optimista.

Titán és titánötvözet alkalmazása

A titán az 1950-es években kifejlesztett fontos fémszerkezet, széles körben használják az alacsony sűrűségű, nagy fajlagos szilárdságú, jó korrózióállóságú, alacsony hővezető képességű, nem mérgező és nem mágneses, hegeszthető, biokompatibilis, felületdíszítő titánötvözeteket, stb. a repülés, repülőgépipar, vegyipar, kőolaj, elektromos energia, orvosi ellátás, építőipar, sportszerek és más területeken. A világ számos országa felismerte a titánötvözet anyagok fontosságát, kutatást és fejlesztést végzett, és a gyakorlatban is alkalmazták.

A titán és a titánötvözetek felhasználási területei

2011-ben a globális kereskedelmi repülés fogyasztás aránya elérte a 46%-ot, a védőtitán aránya 9% (főleg katonai repülés), a titán felhasználás aránya a repülés területén több mint 50%; az ipari titán felhasználás aránya 43%, a feltörekvő piacokon a titán felhasználás aránya 2%.

Nyilvánvaló különbségek vannak a titántermékek iránti regionális kereslet szerkezetében.

Regionális titán termék keresleti szerkezete nyilvánvaló különbségek vannak. Az Egyesült Államokban és az Európai Unióban, különösen az Egyesült Államokban a repülőgépipar és a védelmi ipar titántermékek iránti kereslete mintegy 50%-a a repülőgépiparban és a védelmi iparban. Japánban a vegyiparból származó ipari titán uralja a keresletet. A Japan Titanium Association szerint az űrrepülés Japán titánszükségletének csak 2-3%-át teszi ki. A japán helyzethez hasonlóan a titántermékek iránti kereslet nagy része a vegyiparból és az energiaszektorból származik, és a repülőgépipar csak 10%-át teszi ki. Bár Kína a világ egyik legnagyobb titángyártója és -fogyasztójává vált, a termelés nagy része alacsonyabb minőségű titánra korlátozódott, amelyet magának a vegyiparnak szánt keretekben, golfütőkben vagy korrózióálló csővezetékekben használnak fel. Az elmúlt években azonban az ázsiai repülőgépiparban használt titán mennyisége drámaian megnőtt, így egyértelmű, hogy a titánpiac szebb jövő előtt áll.

Globális titánfogyasztási struktúra Kína titánfogyasztási szerkezete

Repülőgép

A repülőgépiparban a titán a nyugati országokban koncentrálódik, különösen az Egyesült Államokban, az ezen a területen használt titán anyagok 60%-a. Az ázsiai országok közül Japán és Kína egyaránt körülbelül 10%-ot fektet be a titánmezőbe. Az elmúlt években azonban, az ázsiai repülőgépipar gyors fejlődésével, a titán fogyasztása a repülőgépiparban növekedni fog. Globálisan a repülőgépipar kulcsfontosságú szerepet tölt be a titánpiacon, és a történelem során a titániparban bekövetkezett változások szorosan összefüggenek az űriparral.

A gazdasági növekedés új, nagy keresletet ad, a globális titántermelés 2011-ben elérte a 14,8 millió tonnát, amelyből mintegy 6,4 millió tonna kereskedelmi repülési titán, a globális légi közlekedés iránti jövőbeni kereslet továbbra is hatalmas, várhatóan a következő 20 évben, a kereslet új repülőgépek körülbelül 3 millió, ugyanakkor az új repülőgépek a régi repülőgépek titán iránti kereslet, várhatóan 20 éven belül az átlagos kereslet a titán a kereskedelmi repülőgépek lesz 40 tonna / váz . Az előrejelzések szerint az elkövetkező 20 évben a kereskedelmi repüléshez használt titánanyagok iránti globális kereslet körülbelül 120 millió tonna, az összetett éves növekedési ráta körülbelül 17%, a titánanyagok iránti átlagos éves kereslet pedig 6 millió tonna. A polgári légi közlekedés titánanyagai gyors növekedést mutatnak majd. Új lehetőség lesz a katonai repülés területe is; a globális geopolitikai feszültségek és a megnövekedett katonai kiadások miatt a katonai repülés területén is új kereslet várható.

Polgári Repülőgép

A titánötvözet fő felhasználási területei a repülőgépekben a következők:

(1) A szerkezeti súly csökkentése és a szerkezeti hatékonyság javítása: a fejlett taktikai technológiai teljesítmény (például a szuperszonikus repülőgépek) a repülőgép szerkezetére vonatkozó tömegegyüttható követelményei viszonylag alacsonyak (azaz: a törzs szerkezeti súlya / normál repülőgép felszálló tömege) és titánötvözet szilárdsága közel áll az erős acél jellemzőihez, de kis sűrűségű szerkezeti acél és magas hőmérsékletű ötvözetek helyett, nagymértékben csökkentve a szerkezet súlyát, de költségmegtakarítást is eredményez; hogy a motort vegyük példának. A statisztikák azt mutatják, hogy a repülőgép hajtóművének minősége kilogrammonként egy kilogrammal csökken, a költség pedig körülbelül 220-440 dollárral csökkenthető.

(2) Magas hőmérsékletű alkatrészekkel szemben támasztott követelmények: a titánötvözet jó hőállósággal rendelkezik, mint például a Ti-6Al-4V hosszú távú, 350 fokos munkavégzéshez, tehát a a magas hőmérsékletű alkatrészek (például a hátsó törzs stb.) helyettesíthetik a magas hőmérsékletű teljesítményt nem felel meg az alumíniumötvözet követelményeinek TC11 lehet 500 fokos hosszú távú munkavégzés esetén, a motorban nyomás alatt álló részek lehetnek a magas hőmérsékletű ötvözetek és a rozsdamentes acél helyettesítője.

(3) a kompozit szerkezettel való illeszkedés követelményeinek teljesítése érdekében: a súly csökkentése és a lopakodó követelmények teljesítése érdekében a fejlett repülőgépek nagyszámú kompozit anyagot használnak, a titánötvözet és a kompozit anyagok szilárdsága és merevsége jobban illeszkedik, jó súlycsökkentő hatás. Ugyanakkor a szűkebb potenciál miatt nem könnyű galvanikus tengelykapcsoló korróziót előállítani, így a szerkezeti elemek és a rögzítőelemek megfelelő részei alkalmasak titánötvözet felhasználására.

(4) Megfelel a magas korrózióállóság és a hosszú élettartam követelményeinek: a titánötvözet nagy fáradási élettartammal és kiváló korrózióállósággal rendelkezik, ami javíthatja a szerkezet korrózióállóságát és élettartamát, és megfelel a fejlett repülés nagy megbízhatósága és hosszú élettartama követelményeinek. motor élettartama.

Katonai Repülőgép

A katonai fegyverek fejlesztése és beszerzése továbbra is a könnyű súly és a rugalmasság irányába fog fejlődni, a vadászrepülőgépek harci teljesítménykövetelményeinek teljesítése érdekében a fejlett tervezési technológia alkalmazása mellett nagyszámú felhasználásra is szükség van. kiváló teljesítményű anyagok, valamint fejlett technológia és gyártási technológia. . A titánötvözetek nagy száma, a fejlett titánötvözetek alkalmazási szintjének javítása az egyik fontos intézkedés. az 1960-as évek óta évről évre nőtt a külföldi katonai repülőgépekben felhasznált titán mennyisége, és 20% felett stabilizálódott a titánötvözetek mennyisége az Európa és az Egyesült Államok által tervezett különböző típusú fejlett katonai vadászrepülőgépekben és bombázókban. Az új modellekben használt titánötvözetek aránya 20% fölé stabilizálódott. A fogyasztás jelentős növekedést eredményezett.

Autóipar

Az üzemanyag-fogyasztás csökkentése és a káros hulladékok (CO2, NOX stb.) kibocsátásának csökkentése az autóipar technológiai fejlődésének egyik fő mozgatórugója és iránya lett. A kutatások azt mutatják, hogy a könnyű súlyozás hatékony intézkedés az üzemanyag-megtakarítás és a környezetszennyezés csökkentése érdekében. Az autók tömegének 10%-os csökkentésével az üzemanyag-fogyasztás 8%-kal-10%-kal, a kipufogógáz-kibocsátás pedig 10%-kal csökkenthető. Vezetés közben javul a jármű gyorsulási teljesítménye, és javul a jármű stabilitása, zaja és rezgése. Az ütközésbiztonsági szempontok alapján a jármű kis tömege után kicsi a tehetetlenség és csökken a fékút.

Könnyű anyagok, például alumínium, magnézium, titán és más alternatív anyagok, például alumínium, magnézium, titán stb., az előnyben részesített könnyűsúlyozási módszer. 2009-ben a titán globális autóipari felhasználása elérte a 3000 tonnát. Titán alkalmazása az autók már sok éves történelem jelenleg az autó szinte minden titán, Japán autó titán több mint 600 tonna, a fejlesztés a globális autóipar, autó titán még mindig gyorsan növekszik.

A titán használatának előnyei a következők: súlycsökkentés, üzemanyag-fogyasztás csökkentése; javítja az erőátviteli hatékonyságot, csökkenti a zajt; csökkenti a vibrációt, csökkenti a terhelést; javítja az autó tartósságát és a környezetvédelmet.

Orvosi Ipar

Titán illesztőcsavarok A titán széles körű alkalmazási területtel rendelkezik az orvostudomány területén. A titán közel áll az emberi csontokhoz, biokompatibilis, és nincs mérgező mellékhatása az emberi szervezetre. Az emberi implantátum egy speciális funkcionális anyag, amely szorosan kapcsolódik az emberi élethez és egészséghez. Más fémanyagokhoz képest a titán és titánötvözetek használatának a következő előnyei vannak: 1. könnyű súly; alacsony rugalmassági modulus; 3. nem mágneses; 4. nem mérgező; 5. korrózióállóság; 6. nagy szilárdság és szívósság. A titánötvözetek sebészeti implantátumokban való felhasználása évente 5-7%-kal növekszik. Titán és titánötvözet combcsont, csípőízületek, felkarcsont, koponya, térdízületek, könyökízületek, vállízületek, kézközép ízületek, állkapocs és szívbillentyűk, vese differenciáló membránok, értágítók, sínek, protézisek, szorítócsavarok gyártása kerül az emberi szervezetbe több száz fém alkatrészt és jó eredményeket ért el, és magas fokú értékelést szerzett az orvosi közösségben.

Vegyipar

A titán kiváló korrózióállósággal, mechanikai tulajdonságokkal és folyamatteljesítménnyel rendelkezik, széles körben használják a nemzetgazdaság számos ágazatában. Különösen a vegyi gyártásban, rozsdamentes acél helyett titán, nikkel alapú ötvözetek és egyéb ritka fémek, mint korrózióálló anyagok. Ez nagyon fontos a termelés növelése, a termékminőség javítása, a berendezések élettartamának meghosszabbítása, a fogyasztás csökkentése, az energiafogyasztás csökkentése, a költségek csökkentése, a környezetszennyezés megelőzése, a munkakörülmények javítása és a munkatermelékenység növelése szempontjából.

A titán a vegyi berendezések egyik fő korróziógátló anyagává vált, és korrózióállóságát a vegyi üzemekben is megalapozta. A titán, mint ideális anyag a vegyi berendezésekben, de egyre nagyobb figyelmet fordítanak a mérnökökre és a technikusokra is.

Évekig tartó promóció után a titánt és ötvözeteit, mint kiváló korrózióálló anyagokat széles körben alkalmazták a vegyiparban. A titán berendezések alkalmazása az eredeti szódabikarbóna, nátronlúg iparról a klorátra, ammónium-kloridra, karbamidra, szerves szintézisre, színezékekre, szervetlen sókra, növényvédő szerekre, szintetikus szálakra, műtrágyákra, finom vegyiparra stb., valamint a típusokra bővült. a berendezéseket kicsitől és egyedülállótól a nagyig és változatossá fejlesztették.

A felmérések eredményei azt mutatják, hogy a titán hőcserélők aránya 57%, a titán anódok 20%-ot, a titán tartályok 16%-ot, míg mások 7%-ot. A vegyiparban "két bázissal" a legnagyobb mennyiségű titán hőcserélő a vegyipari berendezésekben.

Az elmúlt években a kínai titán anyaggyártás technológiája gyorsan fejlődött, a repülőgép-titán, a katonai titán, a járművek titánja és más nagyon gyors növekedés, különösen az űrhajózás területén, tendencia van felzárkózni a vegyiparhoz. . Összességében elmondható, hogy a titántechnológiás vegyipar kicsi, alacsony hozzáadott értékű termékek, a titán vegyipar aránya fokozatosan csökkenni fog.

Tengerészeti mérnökség

A tudomány és a technológia fejlődésével és a szárazföldi erőforrások növekvő kimerülésével az emberi fejlesztés és az óceán hasznosítása napirendre került. A titán kiváló tengervíz-korrózióállósággal rendelkezik, széles körben használják a tengervíz sótalanításában, a hajókban, az óceáni hőenergia-fejlesztésben és a tengerfenéki erőforrások kitermelésében és más területeken.

Jégtörő már az 1960-as években, Kína elkezdte tanulmányozni a titán és titánötvözetek alkalmazását hajókban és hajómérnöki berendezésekben, és rengeteg munkát végzett, alapvetően számos minőséget, különböző tulajdonságokat, teljes specifikációkat alakított ki a titánötvözetek számára. hajókat. Rendszer. A titán és a titánötvözetek sajátosságai miatt egyedülálló előnyökkel rendelkeznek a hajók és tengeri felszerelések alkalmazásában, ezért széles körben használják nukleáris tengeralattjárókban, merülőhajókban, atomjégtörőkben, szárnyashajókban, légpárnás járművekben, aknakeresőkben és légcsavarokban, tengervízben, kondenzátorokban, hőcserélőkben és hamar.

Hajós alkalmazásokban a titán jelenlegi felhasználása Kínában nagyon kicsi, a hajó teljes tömegének kevesebb mint 1%-át teszi ki.

A titán és a titánötvözet a hajók és hajómérnöki berendezések területén nagy fejlődési potenciállal rendelkezik. A sótalanító és a part menti erőművekben pedig Kína jelenlegi sótalanítási és part menti erőművek piaci kereslete hatalmas, a titánötvözet költségének további csökkentése és a termékminőség stabilitásának javítása érdekében a titánötvözet piaci kilátásai nagyon szélesek lesznek. . Nagyon széles.

Mindennapi élet

A titánt nagyon széles körben használják a mindennapi életben, elmondható, hogy mindenhol megtalálható, például golffejeket, kerékpárvázakat, teniszütőket, kerekesszékeket, szemüvegkereteket és így tovább alkalmazzák a titánra.

A sportban használt könnyű és nagy szilárdságú titán jellemzői alapján a legkorábbi teniszütőtől a tollaslabda ütő fokozatosan a golfütőkig és a sportautó-versenyzésig terjedt. 2008-ban Kína szabadidősport-fogyasztása a teljes titánfogyasztás 13%-át tette ki, csak a golfütőkben és tengelyekben használt titán mennyisége több mint 1,000 tonna. A titánból készült kerékpárvázak is nagyon népszerűek, közel 50 cég gyárt titán kerékpárokat, az Egyesült Államok volt a titán kerékpárok legnagyobb gyártója és fogyasztója. A titán könnyű tulajdonságait a szemüvegkeretekben használják fel, és a titánt sem könnyű allergiásítani a bőrön, az anódos kezelést követő titán felület pedig színes hatást kelthet, így a 80-as évek óta használják keretekben.