· Сеть титановой промышленности
· Цепочку титановой промышленности можно разделить на следующие четыре части:
·1. Обогащение первичных минералов, таких как ильменит и рутил, для получения концентратов более высокого качества физическими методами.
·2. Путем переработки и очистки концентрата получают диоксид титана высокой чистоты для использования в промышленности диоксида титана.
Под губчатым титаном подразумевается губчатый металлический титан с чистотой 98,5%-99,7% за счет восстановления тетрахлорида титана магнием или натрием. Это важнейшее сырье в промышленном производстве титана. Титановая губка является основным продуктом при производстве металлического титана, который необходимо дополнительно отлить для получения титанового слитка, а именно промышленного чистого титана, а затем переработать в соответствующий титановый материал или титановый сплав.
· Получение губчатого титана: в настоящее время в промышленности в основном используются методы термического восстановления магния (Кролл), метод термического восстановления натрия (метод Хантера) и метод электролиза расплавленных солей. Преимущества метода термического восстановления магния заключаются в том, что восстановитель магний может быть переработан, а производительность одной печи велика. Напротив, качество продукции метода термического восстановления натрия лучше, содержание металлических примесей низкое, но производственная мощность одной печи невелика, потребление натрия велико. Метод электролиза расплавленной соли все еще находится на стадии полупромышленных испытаний.
· Диоксид титана и его применение
·
Диоксид титана (TiO2), очень стабильный оксид с превосходными оптическими и пигментными свойствами, в основном используется в качестве белого неорганического пигмента. Его нетоксичность, лучшая непрозрачность, лучшая белизна и яркость считаются лучшими характеристиками белого пигмента в мире, широко используемого в красках, пластике, бумаге, печатной краске, химическом волокне, резине, косметике и других материалах. отрасли.
· Существует два промышленных метода производства диоксида титана: метод серной кислоты и метод хлорида: метод серной кислоты имеет отработанный производственный процесс и простое оборудование, но недостатком является длительный производственный процесс и серьезное загрязнение окружающей среды; Технология хлорирования передовая, большая производительность, высокое качество продукции, диапазон распределения белизны и размера частиц узкий, в то же время хлор также можно перерабатывать, недостатком является то, что требования к сырью слишком строгие, сырье должно быть TiO2. содержание 90%-95% природного или искусственного рутила или титанового шлака.
· Сернокислотный процесс производства диоксида титана
· Процесс производства хлорированного диоксида титана
· Диоксид титана доступен в трех кристаллических формах: рутил, анатаз и пластинчатый титан. Среди них пластинчатый титан не может использоваться в качестве пигмента, а основным пигментом, используемым в промышленности, является диоксид титана типа анатаза и рутила.
· Диоксид титана Anattype обладает преимуществами высокой чистоты, мелких и однородных частиц, хороших оптических свойств, сильной преломляющей способности, высокой способности к обесцвечиванию, сильной укрывистости, низкого поглощения масла, высокой дисперсии воды и в основном используется в красках, чернилах, химикатах. волокнистая, резиновая, стекольная, косметическая, мыловаренная, пластмассовая и бумажная промышленность. Рутиловый диоксид титана, помимо преимуществ диоксида титана в анатазе, также обладает лучшей устойчивостью к атмосферным воздействиям и укрывистостью, в основном используется в передовых промышленных пигментах, глянцевых латексных покрытиях, пластмассах, резиновых материалах с более высоким обесцвечиванием и быстрыми требованиями к солнцу, улучшенном слое бумажного покрытия. и вощеная бумага. По характеристикам пигмента рутиловый диоксид титана в большинстве случаев лучше, чем анатазный диоксид титана, рутиловый диоксид титана и продукты для поверхностного покрытия. В 2010 году на долю рутилового диоксида титана в нашей стране приходилось 57% от общего объема диоксида титана, что намного ниже 90% мирового уровня. В будущем доля рутилового диоксида титана в нашей стране еще имеет большие возможности для улучшения.
· В настоящее время индустрия диоксида титана претерпевает три основных изменения: (1) рост мирового производства диоксида титана относительно медленный, а в Азиатско-Тихоокеанском регионе, особенно быстрый рост производства диоксида титана в Китае, мировая промышленность диоксида титана в Азиатско-Тихоокеанский регион, особенно в Китае, для передачи ситуации очень очевидна; (2) Поскольку после производительности диоксида титана выдвигаются более высокие требования, обработка покрытия диоксидом титана стала важным средством, продолжает появляться разнообразие специального диоксида титана, промышленность диоксида титана от общих поставок до направления развития растет объем специальных поставок; (3) Диоксид титана делится на два типа: анатоновый и рутиловый. Хотя диоксид титана анатонового типа по-прежнему занимает часть рынка из-за своей высокой себестоимости, диоксид титана рутилового типа по-прежнему остается общей тенденцией будущего развития отрасли благодаря своим превосходным характеристикам. В структуре продукции диоксида титана в нашей стране доля рутилового диоксида титана увеличивается, составляя около 57%, но она все еще значительно ниже 90% мирового. Структура продукции диоксида титана в нашей стране активно меняет направление диоксида титана рутила. Подводя итог, можно сказать, что промышленность диоксида титана в нашей стране, особенно перспектива специального рутилового диоксида титана, по-прежнему остается многообещающей.
· Применение металлического титана и титановых сплавов
· Титан – важный конструкционный металл, разработанный в 1950-х годах. Титановый сплав обладает характеристиками низкой плотности, высокой удельной прочности, хорошей коррозионной стойкости, низкой теплопроводности, нетоксичности и немагнитности, свариваемости, хорошей биосовместимости, высокой декоративности поверхности и широко используется в авиации, аэрокосмической, химической, нефтяной, электроэнергетика, медицина, строительство, спортивные товары и другие области. Многие страны мира осознали важность материалов из титановых сплавов, провели исследования и разработки и применили их на практике.
· В 2011 году мировое потребление титана в гражданской авиации достигло 46%, а на долю военного титана пришлось 9% (в основном военная авиация), а общее потребление титана в авиационной отрасли превысило 50%; Промышленное потребление титана составило 43%, а на развивающиеся рынки – 2%.
· Имеются явные региональные различия в структуре спроса на титановую продукцию. В Северной Америке и Европейском Союзе, особенно в США, где развиты аэрокосмическая и оборонная промышленность, около 50% спроса на титановую продукцию приходится на аэрокосмическую и оборонную промышленность. В Японии доминирует спрос на промышленный титан, производимый в химической и других отраслях промышленности. По данным Японской титановой ассоциации, на аэрокосмическую отрасль приходится лишь 2-3% спроса на титан в Японии. Как и в Японии, большая часть спроса Китая на титановую продукцию приходится на химический и энергетический секторы, причем на аэрокосмическую отрасль приходится лишь 10%. Хотя Китай стал одним из крупнейших в мире производителей и потребителей металла, большая часть производства ограничивается титаном более низкого качества, который используется в велосипедных рамах, клюшках для гольфа или трубах для защиты от коррозии в химической промышленности. Однако в последние годы количество титана, используемого в аэрокосмической отрасли, в Азии значительно возросло, что показывает, что перспективы рынка титана относительно блестящие.
· Аэрокосмический сектор
· Титан, используемый в аэрокосмической отрасли, сконцентрирован в западных странах, особенно в США, где 60% титановых материалов используется в этой области. На азиатские страны, Японию и Китай приходится около 10% титана в этой области. Однако с быстрым развитием азиатской аэрокосмической отрасли в последние годы потребление титана в аэрокосмической области соответственно увеличится. С глобальной точки зрения авиационная промышленность играет решающую роль на рынке титана. Исторически большие циклы титановой промышленности тесно связаны с похолоданием и потеплением авиационной промышленности.
· В 2011 году мировое производство титановых материалов достигло 148,000 тонн, в том числе около 64,000 тонн титановых материалов для гражданской авиации. Спрос на воздушный транспорт по-прежнему огромен в условиях будущего глобального экономического роста, и ожидается, что спрос на новые самолеты составит около 30000 в ближайшие 20 лет. Между тем потребность в титане новых самолетов выше, чем у старых самолетов. Предполагается, что средний спрос на титан для коммерческих самолетов достигнет 40 тонн на самолет через 20 лет; Согласно этому расчету, в ближайшие 20 лет мировая коммерческая авиационная промышленность увеличит спрос на титановые материалы примерно на 1,2 миллиона тонн, при совокупном годовом темпе роста около 17 % и среднегодовом приросте на 60 т.{{ 15}} тонн. Титановая промышленность гражданской авиации будет демонстрировать стремительный рост. Новые возможности появятся и в военной авиации; Ожидается, что в секторе военной авиации также появится новый спрос из-за увеличения военных расходов стран по всему миру из-за глобальной геополитической напряженности.
· Гражданские пассажирские самолеты
· Основные области применения титановых сплавов в авиации:
·(1) Уменьшение веса конструкции и повышение эффективности конструкции. Передовые боевые технологии (например, сверхзвуковые самолеты) требуют, чтобы самолет имел относительно низкий коэффициент конструкционного веса (т. е. вес конструкции корпуса/нормальный взлетный вес самолета), а титановый сплав имел характеристики прочности близки к стали средней прочности, но с низкой плотностью, вместо конструкционной стали и жаропрочных сплавов, что позволяет значительно снизить вес конструкции, а также сэкономить затраты; Если взять в качестве примера двигатель, статистика показывает, что на каждый килограмм снижения качества авиационного двигателя стоимость использования может быть снижена примерно на 220-440 долларов.
·(2) Соответствие требованиям к использованию высокотемпературных деталей: Титановый сплав обладает характеристиками хорошей термостойкости, например, обычно используемый Ti-6Al-4V может работать при температуре 350 градусов в течение долгое время, поэтому в высокотемпературных частях самолета (таких как задняя часть фюзеляжа и т. д.) можно заменить алюминиевый сплав, который не может соответствовать требованиям из-за высоких температур; TC11 может работать при температуре 500 градусов в течение длительного времени и может заменить суперсплав и нержавеющую сталь в компрессорной части двигателя.
·(3) Соответствие требованиям соответствия композитным конструкциям: Чтобы уменьшить вес конструкции и удовлетворить требования к малозаметности, композиты широко используются в современных самолетах. Прочность и жесткость титанового сплава и композитных материалов хорошо сочетаются, что позволяет добиться хорошего эффекта снижения веса. В то же время, поскольку потенциал этих двух материалов относительно близок, вызвать гальваническую коррозию непросто, поэтому в соответствующих частях конструктивных деталей и крепежных деталей следует использовать титановый сплав.
·(4) Соответствие требованиям высокой коррозионной стойкости и длительного срока службы: титановые сплавы имеют высокую усталостную долговечность и отличную коррозионную стойкость, что может улучшить коррозионную стойкость и срок службы конструкции, а также соответствовать требованиям высокой надежности и длительного срока службы современных самолетов. и двигатели.
· Военные самолеты
Разработка и закупки военного оружия движутся в сторону портативности и гибкости. Для удовлетворения требований боевых характеристик истребителей, помимо использования передовых технологий проектирования, необходимо использовать материалы с превосходными характеристиками и передовые технологии производства. Одной из важных мер является выбор большого количества титановых сплавов и повышение уровня применения перспективных титановых сплавов. Начиная с 1960-х годов количество титана в иностранных военных самолетах увеличивалось из года в год. В настоящее время количество титанового сплава в различных современных военных истребителях и бомбардировщиках, разработанных в Европе и США, стабильно составляет более 20%, а доля титана в новых моделях значительно увеличивается.
· Автомобильная промышленность
· Снижение расхода топлива и выбросов опасных отходов (CO2, NOX и др.) стало одной из основных движущих сил и направлений технического прогресса в автомобильной промышленности. Исследования показывают, что легкий вес является эффективной мерой экономии топлива и снижения загрязнения. На каждые 10 % снижения качества автомобиля можно сократить расход топлива на 8 %-10 %, а выбросы выхлопных газов — на 10 %. Что касается вождения, после легкого веса улучшаются характеристики разгона автомобиля, а также улучшаются стабильность управления автомобилем, шум и вибрация. С точки зрения безопасности при столкновении, поскольку автомобиль становится легким, инерция при столкновении мала, а тормозной путь сокращается.
· Предпочтительным подходом к облегчению автомобильного веса является замена традиционных автомобильных материалов (стали) легкими материалами с высокой удельной прочностью, такими как алюминий, магний, титан и т. д. В 2009 году мировой объем автомобильного титана достиг 3,{{2} } тонн. Титан уже много лет используется в гоночных автомобилях. В настоящее время титановые материалы практически используются в гоночных автомобилях. Титан использовался в Японии более 600 тонн.
· Преимущества использования титана в автомобилях: снижение веса и расхода топлива; Улучшите эффект передачи мощности и уменьшите шум; Уменьшите вибрацию, уменьшите нагрузку на компоненты; Повысьте долговечность автомобиля и защиту окружающей среды.
· Сектор здравоохранения
·
Титан имеет широкий спектр применения в медицинской сфере. Титан близок к человеческой кости, обладает хорошей биосовместимостью и не оказывает токсических побочных эффектов на ткани человека. Человеческие имплантаты – это особые функциональные материалы, тесно связанные с жизнью и здоровьем человека. По сравнению с другими металлическими материалами преимущества использования титана и титановых сплавов заключаются в следующем: 1. легкий вес; 2. Низкий модуль упругости; 3 Немагнитный; 4 Нет токсичности; 5 Коррозионная стойкость; Высокая прочность и хорошая ударная вязкость. Количество титановых сплавов, используемых в хирургических имплантатах, растет со скоростью 5%-7% в год. Из титана и титановых сплавов изготовлены головка бедренной кости, тазобедренный сустав, плечевая кость, череп, коленный сустав, локтевой сустав, плечевой сустав, пястно-пальцевый сустав, челюсть, сердце, почка, сосудистый расширитель, шины, протезы, крепления и другие сотни металлических деталей, пересаженных в человеческого тела, добился хороших результатов, получил высокую оценку медицинского сообщества.
· Химическая промышленность
· Титан широко используется во многих отраслях народного хозяйства благодаря своей превосходной коррозионной стойкости, механическим свойствам и технологическим свойствам. В частности, в химическом производстве титан используется вместо нержавеющей стали, сплавов на основе никеля и других редких металлов в качестве коррозионностойких материалов. Это имеет большое значение для увеличения выпуска продукции, улучшения качества продукции, продления срока службы оборудования, снижения расхода, снижения энергопотребления, снижения затрат, предотвращения загрязнения, улучшения условий труда и повышения производительности труда.
· Титан стал одним из основных антикоррозионных материалов в химическом оборудовании и занял свое место в области коррозионной стойкости химического оборудования. Как идеальный материал для химического оборудования, титан также привлекает все больше внимания инженеров и техников.
· После многих лет продвижения титан и его сплавы широко используются в качестве превосходного коррозионностойкого конструкционного материала в химическом производстве. В настоящее время применение титанового оборудования расширено от производства первичной соды и каустической соды до производства хлората, хлорида аммония, мочевины, органического синтеза, красителей, неорганических солей, пестицидов, синтетических волокон, химических удобрений, тонкой химии и других отраслей промышленности. и тип оборудования изменился от маленького и простого до большого и разнообразного.
· Результаты опроса показали, что титановые теплообменники составляют 57%, титановые аноды - 20%, титановые сосуды - 16% и другие - 7%. В химической промышленности «две щелочи» — наибольшее количество титановых теплообменников в химическом оборудовании.
· В последние годы технология производства титановых материалов в Китае быстро улучшилась. Титан, используемый в аэрокосмической промышленности, титан, используемый в военной промышленности, и титан, используемый в автомобилях, быстро растет, особенно в области аэрокосмической промышленности, с тенденцией догонять титан, используемый в химической промышленности. В целом техническое содержание титана для химической промышленности невелико, добавленная стоимость продукции невелика, и доля титана для химической промышленности неизбежно будет постепенно снижаться.
· Морской инжиниринг
· С развитием науки и техники и истощением земельных ресурсов вопрос эксплуатации и использования океанов человеком стал на повестку дня. Титан обладает превосходной коррозионной стойкостью к морской воде и широко используется при опреснении морской воды, на судах, в разработке тепловой энергии океана и при разработке ресурсов морского дна.
· Еще в 1960-х годах наша страна начала исследования по применению титана и титановых сплавов в судовом и океанском инженерном оборудовании и проделала большую работу, в основном сформировав ряд марок, различных характеристик, полных разновидностей и спецификаций морской техники. Система титанового сплава. Благодаря характеристикам титана и самого титанового сплава он обладает уникальными преимуществами при применении на кораблях и морской технике, поэтому он широко используется на атомных подводных лодках, глубоководных подводных лодках, атомных ледоколах, судах на подводных крыльях, судах на воздушной подушке, тральщиках и гребных винтах, морской воде. трубопровод, конденсатор, теплообменник и т. д.
· С точки зрения применения на судах, в настоящее время количество титана, используемого для кораблей в Китае, очень невелико и составляет менее 1% от общего веса судов. Большой потенциал развития имеется в области запасных частей из титана и титановых сплавов для кораблей и морской оснастки. Кроме того, в связи с огромным рыночным спросом на опреснение морской воды и береговыми электростанциями в нашей стране, при условии дальнейшего снижения стоимости титанового сплава и повышения стабильности качества продукции, рыночное применение Перспективы титана будут очень широки.
· Повседневная жизнь
· Титан широко используется в повседневной жизни и его можно назвать вездесущим, например, в головках для гольфа, велосипедных рамах, теннисных ракетках, инвалидных колясках, оправах для очков и т. д.
· Применение титана в спортивных товарах благодаря его легкому весу и высокой прочности постепенно распространилось от самых первых теннисных ракеток и ракеток для бадминтона до головок для гольфа, клюшек и гоночных автомобилей. В 2008 году на спортивный отдых приходилось 13% от общего потребления в Китае, при этом количество титана, используемого только в головках и клюшках для гольфа, превысило 1,000 тонны. Также популярны велосипедные рамы из титанового сплава. В настоящее время около 50 компаний производят титановые велосипеды, а США уже давно являются крупнейшим производителем и потребителем титановых велосипедов. Легкие характеристики титана также применяются к раме, титан не вызывает аллергии на кожу, а поверхность титана может иметь блестящий цвет после анодной обработки, поэтому его наносят на раму с начала 1980-х годов.
В последние годы применение титана в повседневной жизни человека расширяется, скорость разработки очень высока, а технология применения стала более зрелой и совершенной. США и Япония лидируют в производстве титана для повседневного использования.
