· Industrijska veriga titana
· Industrijsko verigo titana lahko razdelimo na naslednje štiri dele:
·1. Oplemenitenje primarnih mineralov, kot sta ilmenit in rutil, za pridobivanje koncentratov višje kakovosti s fizikalnimi metodami
·2. S predelavo in čiščenjem koncentrata se proizvaja titanov dioksid visoke čistosti za uporabo v industriji titanovega dioksida.
Titanova goba se nanaša na čistost 98,5 %-99.7 % gobastega kovinskega titana z redukcijo titanovega tetraklorida z magnezijem ali natrijem. Je najpomembnejša surovina v industrijski proizvodnji titana. Titanova goba je primarni produkt pri proizvodnji kovinskega titana, ki ga je treba nadalje uliti, da dobimo titanov ingot, in sicer industrijsko čistega titana, in nato predelati v ustrezen titanov material ali titanovo zlitino.
· Priprava titanove gobe: Trenutno v industriji obstajajo predvsem metode toplotne redukcije magnezija (Kroll), metode toplotne redukcije natrija (Hunterjeva metoda) in metode elektrolize staljene soli. Prednosti metode termične redukcije z magnezijem so, da je redukcijsko sredstvo magnezij mogoče reciklirati in je zmogljivost ene same peči velika. Nasprotno pa je kakovost izdelka metode termične redukcije natrija boljša, vsebnost kovinskih nečistoč je nizka, vendar je proizvodna zmogljivost ene same peči majhna, poraba natrija je velika. Metoda elektrolize staljene soli je še vedno v fazi polindustrijskega testiranja.
· Titanov dioksid in njegova uporaba
·
Titanov dioksid (TiO2), zelo stabilen oksid z odličnimi optičnimi in pigmentnimi lastnostmi, se uporablja predvsem kot bel anorganski pigment. Njegova netoksičnost, najboljša motnost, najboljša belina in svetlost veljajo za najboljšo učinkovitost belega pigmenta na svetu, ki se pogosto uporablja v barvah, plastiki, papirju, tiskarskem črnilu, kemičnih vlaknih, gumi, kozmetiki in drugih industrije.
· Obstajata dve industrijski metodi proizvodnje titanovega dioksida, metoda žveplove kisline in metoda klorida: metoda žveplove kisline ima zrel proizvodni proces in preprosto opremo, vendar je pomanjkljivost dolg proizvodni proces in resno onesnaževanje okolja; Tehnologija kloriranja je napredna, velika zmogljivost, visoka kakovost izdelkov, belina in razpon porazdelitve velikosti delcev je ozek, hkrati pa je klor mogoče tudi reciklirati, pomanjkljivost je, da so zahteve glede surovin prestroge, surovina mora biti TiO2 vsebnost 90 %-95 % naravnega ali umetnega rutila ali titanove žlindre.
· Postopek žveplove kisline v procesu proizvodnje titanovega dioksida
· Postopek proizvodnje kloriranega titanovega dioksida
· Titanov dioksid je na voljo v treh kristalnih oblikah, in sicer rutil, anataz in ploščati titan. Med njimi ploščastega titana ni mogoče uporabiti kot pigment, glavni pigment, ki se uporablja v industriji, pa je titanov dioksid tipa anataz in rutil.
· Anattip titanovega dioksida ima prednosti visoke čistosti, finih in enakomernih delcev, dobrih optičnih lastnosti, močne lomne moči, visoke moči razbarvanja, močne pokrivnosti, nizke absorpcije olja, visoke disperzije vode in se uporablja predvsem v barvah, črnilu, kemikalijah industrija vlaken, gume, stekla, kozmetike, mila, plastike in papirja. Rutilni titanov dioksid poleg prednosti anataznega titanovega dioksida ima tudi boljšo odpornost na vremenske vplive in pokrivnost, uporablja se predvsem v naprednih industrijskih pigmentih, sijajnih premazih iz lateksa, plastiki, gumijastih materialih z večjim razbarvanjem in zahtevami po hitrem soncu, naprednem premaznem sloju papirja in voščeni papir. Glede na učinkovitost pigmenta je rutilni titanov dioksid v večini boljši od anataznega titanovega dioksida, rutilnega titanovega dioksida in površinskih premazov. Leta 2010 je rutilni titanov dioksid v naši državi predstavljal 57 % celotnega titanovega dioksida, kar je veliko manj kot 90 % svetovne ravni. V prihodnje ima delež rutilnega titanovega dioksida pri nas še več prostora za izboljšave.
· Trenutno je industrija titanovega dioksida podvržena trem velikim prilagoditvam: (1) svetovna rast proizvodnje titanovega dioksida je relativno počasna, azijsko-pacifiška regija, zlasti hitra rast proizvodnje titanovega dioksida na Kitajskem, svetovna industrija titanovega dioksida v azijsko-pacifiško regijo, zlasti na Kitajsko, za prenos razmer je zelo očiten; (2) Z višjimi zahtevami glede učinkovitosti titanovega dioksida je obdelava s prevleko iz titanovega dioksida postala pomembno sredstvo, vrsta posebnega titanovega dioksida se še naprej pojavlja, industrija titanovega dioksida od splošne dobave do smeri razvoja posebno blago je v porastu; (3) Titanov dioksid je razdeljen na dve vrsti: anatonski tip in rutilni tip. Čeprav titanov dioksid anatonskega tipa še vedno zavzema del tržnega deleža zaradi visoke stroškovne učinkovitosti, je titanov dioksid rutilnega tipa še vedno splošen trend prihodnjega razvoja industrije s svojo odlično zmogljivostjo. V produktni strukturi titanovega dioksida pri nas narašča delež rutilnega titanovega dioksida, ki predstavlja okoli 57 %, vendar je še vedno precej nižji od 90 % svetovnega. Struktura izdelka titanovega dioksida v naši državi se aktivno spreminja v smeri rutilnega titanovega dioksida. Če povzamemo, je industrija titanovega dioksida v naši državi, zlasti možnost posebnega rutilnega titanovega dioksida, še vedno obetavna.
· Uporaba kovinskega titana in titanovih zlitin
· Titan je pomembna strukturna kovina, razvita v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Titanova zlitina ima značilnosti nizke gostote, visoke specifične trdnosti, dobre odpornosti proti koroziji, nizke toplotne prevodnosti, ni strupena in nemagnetna, varivost, dobra biokompatibilnost, močna površinska okrasljivost in se pogosto uporablja v letalstvu, vesoljski industriji, kemikalijah, nafti, elektroenergetika, medicina, gradbeništvo, športna oprema in druga področja. Številne države na svetu so spoznale pomen materialov iz titanovih zlitin, izvedle raziskave in razvoj ter jih uporabile v praksi.
· Leta 2011 je svetovna poraba titana v komercialnem letalstvu dosegla 46 %, vojaški titan pa 9 % (predvsem vojaško letalstvo), skupna poraba titana v letalskem sektorju pa je presegla 50 %; Industrijska poraba titana je predstavljala 43 %, trgi v razvoju pa 2 %.
· Obstajajo jasne regionalne razlike v strukturi povpraševanja po izdelkih iz titana. V Severni Ameriki in Evropski uniji, zlasti v ZDA, kjer sta razviti vesoljska in obrambna industrija, približno 50 % povpraševanja po izdelkih iz titana prihaja iz vesoljske in obrambne industrije. Na Japonskem prevladuje povpraševanje po industrijskem titanu iz kemične in drugih industrij. Po podatkih Japonskega združenja za titan predstavlja letalstvo le 2-3 % japonskega povpraševanja po titanu. Podobno kot na Japonskem tudi Kitajska večino povpraševanja po izdelkih iz titana prihaja iz kemičnega in energetskega sektorja, pri čemer vesoljski sektor predstavlja le 10 %. Medtem ko je Kitajska postala ena največjih proizvajalk in porabnic kovine na svetu, je bila večina proizvodnje omejena na titan nižje kakovosti, ki se uporablja v okvirjih koles, palicah za golf ali ceveh za zaščito pred korozijo v kemični industriji. Vendar pa se je v zadnjih letih količina titana, ki se uporablja v vesolju, v Aziji znatno povečala, kar kaže, da je možnost trga titana relativno svetla.
· Aerospace sektor
· Titan, ki se uporablja v vesolju, je skoncentriran v zahodnih državah, zlasti v Združenih državah, kjer se na tem področju uporablja 60 % titanovih materialov. Azijske države, Japonska in Kitajska predstavljajo približno 10 % titana na tem področju. Vendar pa se bo s hitrim razvojem azijskega letalstva v zadnjih letih poraba titana na področju vesolja ustrezno povečala. Z globalnega vidika ima letalska industrija odločilno vlogo na trgu titana. Zgodovinsko gledano so veliki cikli industrije titana tesno povezani z ohlajanjem in segrevanjem letalske industrije.
· Leta 2011 je svetovna proizvodnja materialov iz titana dosegla 148,000 ton, vključno s približno 64,000 ton materialov iz titana za komercialno letalstvo. Povpraševanje po letalskem prometu je v prihodnji svetovni gospodarski rasti še vedno ogromno in pričakuje se, da bo v naslednjih 20 letih povpraševanje po novih letalih okoli 30,000. Medtem je povpraševanje po titanu novih letal večje kot pri starih letalih. Ocenjuje se, da bo povprečno povpraševanje po titanu za komercialna letala v 20 letih doseglo 40 ton/letalo; Po tem izračunu bo v naslednjih 20 letih svetovna industrija komercialnega letalstva povečala povpraševanje po materialih iz titana za približno 1,2 milijona ton, s skupno letno stopnjo rasti približno 17 % in povprečno letno povečanje za 60,{{ 15}} ton. Industrija titana v civilnem letalstvu bo hitro rasla. Nove priložnosti se bodo pojavile tudi v vojaškem letalstvu; Tudi sektor vojaškega letalstva naj bi doživel novo povpraševanje zaradi povečane vojaške porabe držav po vsem svetu zaradi globalnih geopolitičnih napetosti.
· Civilna potniška letala
· Glavne uporabe titanovih zlitin v letalih so naslednje:
·(1) Zmanjšanje strukturne teže in izboljšanje strukturne učinkovitosti: zmogljivost napredne bojne tehnologije (kot je nadzvočno letalo) zahteva, da ima letalo razmeroma nizek faktor strukturne teže (tj. teža strukture telesa/normalna teža pri vzletu letala), titanova zlitina pa ima lastnosti trdnosti, ki so blizu jeklu srednje trdnosti, vendar nizka gostota, namesto konstrukcijskega jekla in visokotemperaturne zlitine, lahko močno zmanjšajo težo konstrukcije, lahko pa tudi prihrani stroške; Če vzamemo za primer motor, statistični podatki kažejo, da se lahko za vsak kilogram zmanjšane kakovosti letalskega motorja stroški uporabe znižajo za približno 220-440 USD.
·(2) Izpolnjujte zahteve za uporabo visokotemperaturnih delov: titanova zlitina ima značilnosti dobre toplotne odpornosti, kot je običajno uporabljeni Ti-6Al-4V, lahko deluje pri 350 stopinjah dolgo časa, tako da lahko v visokotemperaturnih delih letala (kot je zadnji trup itd.) nadomesti aluminijevo zlitino, ki ne more izpolniti zahtev zaradi visokih temperatur; TC11 lahko dolgo časa deluje pri 500 stopinjah in lahko nadomesti superzlitino in nerjavno jeklo v kompresorskem delu motorja.
·(3) Izpolnite zahteve glede ujemanja s kompozitnimi strukturami: da bi zmanjšali strukturno težo in izpolnili zahteve glede prikritosti, se kompoziti pogosto uporabljajo v naprednih letalih. Trdnost in togost titanove zlitine in kompozitnih materialov se dobro ujemajo, kar lahko doseže dober učinek zmanjšanja teže. Hkrati, ker je potencial obeh sorazmerno blizu, ni enostavno ustvariti galvanske korozije, zato bi morali ustrezni deli konstrukcijskih delov in pritrdilni elementi uporabiti titanovo zlitino.
·(4) Izpolnjujejo zahteve glede visoke odpornosti proti koroziji in dolge življenjske dobe: titanove zlitine imajo visoko življenjsko dobo ob utrujenosti in odlično odpornost proti koroziji, kar lahko izboljša odpornost proti koroziji in življenjsko dobo konstrukcije ter izpolnjuje zahteve visoke zanesljivosti in dolge življenjske dobe naprednih letal in motorji.
· Vojaška letala
Razvoj in nabava vojaškega orožja gresta v smeri prenosljivosti in fleksibilnosti. Da bi izpolnili zahteve bojnih zmogljivosti lovskih letal, je poleg uporabe napredne tehnologije oblikovanja potrebna uporaba vrhunskih materialov in napredne tehnologije izdelave. Eden od pomembnih ukrepov je izbira velikega števila titanovih zlitin in izboljšanje ravni uporabe naprednih titanovih zlitin. Od leta 1960 se količina titana v tujih vojaških letalih iz leta v leto povečuje. Trenutno je količina titanove zlitine v različnih naprednih vojaških lovcih in bombnikih, zasnovanih v Evropi in Združenih državah, stabilna pri več kot 20 %, delež titana v novih modelih pa močno narašča.
· Avtomobilska industrija
· Zmanjševanje porabe goriva in emisij nevarnih odpadkov (CO2, NOX, itd.) je postalo eno glavnih gibal in usmeritev tehnološkega napredka v avtomobilski industriji. Raziskave kažejo, da je lahka teža učinkovit ukrep za doseganje varčevanja z gorivom in zmanjšanje onesnaževanja. Za vsakih 10 % zmanjšanja kakovosti vozila je mogoče prihraniti porabo goriva za 8 %-10 %, emisije izpušnih plinov pa za 10 %. Kar zadeva vožnjo, je po lahki teži izboljšana zmogljivost pospeševanja avtomobila, izboljšani pa so tudi stabilnost nadzora nad vozilom, hrup in vibracije. Z vidika varnosti pred trkom je po tem, ko je avtomobil lahek, vztrajnost med trkom majhna in zavorna pot se zmanjša.
· Najprimernejši pristop k zmanjšanju teže avtomobilov je zamenjava tradicionalnih materialov za avtomobile (jeklo) z lahkimi materiali z visoko specifično trdnostjo, kot so aluminij, magnezij, titan itd. Leta 2009 je svetovna količina titana za avtomobile dosegla 3,{{2} } ton. Titan se že vrsto let uporablja v dirkalnih avtomobilih. Trenutno se materiali iz titana skoraj uporabljajo v dirkalnih avtomobilih. Titan je bil na Japonskem uporabljen za več kot 600 ton.
· Prednosti uporabe titana v avtomobilih so: zmanjšanje teže in manjša poraba goriva; Izboljšajte učinek prenosa moči in zmanjšajte hrup; Zmanjšajte vibracije, zmanjšajte obremenitev komponent; Izboljšajte vzdržljivost vozila in zaščito okolja.
· Zdravstveni sektor
·
Titan ima širok spekter uporabe na medicinskem področju. Titan je blizu človeške kosti, ima dobro biokompatibilnost in nima toksičnih stranskih učinkov na človeško tkivo. Človeški vsadki so posebni funkcionalni materiali, ki so tesno povezani s človekovim življenjem in zdravjem. V primerjavi z drugimi kovinskimi materiali so prednosti uporabe titana in titanovih zlitin naslednje: 1 majhna teža; 2. nizek modul elastičnosti; 3 Nemagnetno; 4 Brez toksičnosti; 5 odpornost proti koroziji; Visoka trdnost in dobra žilavost. Količina titanovih zlitin, ki se uporabljajo v kirurških vsadkih, narašča s stopnjo 5 %-7 % na leto. Titan in titanove zlitine iz glave stegnenice, kolčnega sklepa, nadlahtnice, lobanje, kolenskega sklepa, komolčnega sklepa, ramenskega sklepa, metakarpoprstnega sklepa, čeljusti, srca, ledvice, žilnega dilatatorja, opornic, protez, pritrdilnih elementov in drugih stotin kovinskih delov, presajenih v človeškega telesa, je dosegel dobre rezultate, medicinska skupnost ga je visoko ocenila.
· Kemična industrija
· Titan se pogosto uporablja v številnih sektorjih nacionalnega gospodarstva zaradi svoje odlične odpornosti proti koroziji, mehanskih lastnosti in procesnih lastnosti. Zlasti v kemični proizvodnji se titan uporablja namesto nerjavnega jekla, zlitin na osnovi niklja in drugih redkih kovin kot materialov, odpornih proti koroziji. To je zelo pomembno za povečanje proizvodnje, izboljšanje kakovosti izdelkov, podaljšanje življenjske dobe opreme, zmanjšanje porabe, zmanjšanje porabe energije, zmanjšanje stroškov, preprečevanje onesnaževanja, izboljšanje delovnih pogojev in izboljšanje produktivnosti dela.
· Titan je postal eden glavnih protikorozijskih materialov v kemični opremi in je utrdil svoj položaj v odpornosti proti koroziji v kemični opremi. Titan kot idealen material v kemični opremi vzbuja vedno večjo pozornost inženirjev in tehnikov.
· Po letih promocije so se titan in njegove zlitine široko uporabljali kot odličen strukturni material, odporen proti koroziji, v kemični proizvodnji. Trenutno je uporaba opreme iz titana razširjena od začetne industrije sode in kavstične sode na klorat, amonijev klorid, sečnino, organsko sintezo, barvila, anorganske soli, pesticide, sintetična vlakna, kemična gnojila in fine kemikalije ter druge industrije, vrsta opreme pa se je razvila od majhne in preproste do velike in raznolike.
· Rezultati raziskave so pokazali, da titanovi toplotni izmenjevalniki predstavljajo 57 %, titanove anode 20 %, titanove posode 16 % in druge 7 %. V kemični industriji do "dveh alkalij", največje količine titanovega toplotnega izmenjevalnika v kemični opremi.
· V zadnjih letih se je proizvodna tehnologija titanovih materialov na Kitajskem hitro izboljšala. Titan, ki se uporablja v vesolju, titan, ki se uporablja v vojski, in titan, ki se uporablja v avtomobilih, je hitro rasel, zlasti na področju vesolja, s trendom dohitevanja titana, ki se uporablja v kemični industriji. Na splošno je tehnična vsebnost titana za kemično industrijo majhna, dodana vrednost izdelkov je nizka, delež titana za kemično industrijo pa se bo neizogibno postopoma zmanjševal.
· Inženiring na morju
· Z razvojem znanosti in tehnologije ter izčrpavanjem kopenskih virov sta človekovo izkoriščanje in uporaba oceanov postavljena na dnevni red. Titan ima odlično korozijsko odpornost na morsko vodo in se pogosto uporablja pri razsoljevanju morske vode, ladjah, razvoju oceanske toplotne energije in izkoriščanju virov morskega dna.
· Že v šestdesetih letih prejšnjega stoletja je naša država začela raziskave uporabe titana in titanovih zlitin v ladijski in oceanski inženirski opremi ter opravila veliko dela, v bistvu je oblikovala številne blagovne znamke, različne zmogljivosti, popolne sorte in specifikacije marine sistem iz titanove zlitine. Zaradi značilnosti samega titana in titanove zlitine ima edinstvene prednosti pri uporabi na ladjah in pomorski opremi, zato se pogosto uporablja v jedrskih podmornicah, globokomorskih podmornicah, atomskih ledolomilcih, hidrogliserjih, plovilih na zračni blazini, minolovcih in propelerskih propelerjih, morski vodi cevovod, kondenzator, izmenjevalnik toplote itd.
· Kar zadeva uporabo na ladjah, je količina titana, ki se trenutno uporablja za ladje na Kitajskem, zelo majhna in predstavlja manj kot 1 % skupne teže ladij. Velik razvojni potencial obstaja na področju rezervnega titana in titanovih zlitin za ladijska in pomorska orodja. Poleg tega je pri razsoljevanju morske vode in obalni elektrarni zaradi velikega tržnega povpraševanja po razsoljevanju morske vode in obalni elektrarni v naši državi pod pogojem nadaljnjega znižanja stroškov titanove zlitine in izboljšanja stabilnosti kakovosti izdelkov tržna uporaba možnosti za titan bodo zelo široke.
· Vsakdanje življenje
· Titan se pogosto uporablja v vsakdanjem življenju in ga lahko opišemo kot vseprisotnega, kot so glave za golf, okvirji koles, teniški loparji, invalidski vozički, okvirji očal itd.
· Uporaba titana v športnih izdelkih se je zaradi njegove majhne teže in visoke trdnosti postopoma razširila od prvih teniških loparjev in loparjev za badminton do glav za golf, palic in dirkalnih avtomobilov. Leta 2008 je športni prosti čas predstavljal 13 % celotne porabe na Kitajskem, med katerimi je količina titana, uporabljenega samo v glavah in palicah za golf, presegla 1,000 ton. Priljubljeni so tudi kolesarski okvirji iz titanove zlitine. Trenutno skoraj 50 podjetij proizvaja kolesa iz titana, ZDA pa so že dolgo največji proizvajalec in potrošnik koles iz titana. Lahke lastnosti titana se nanašajo tudi na okvir in titan ni zlahka alergičen na koži, površina titana pa ima lahko briljantno barvo po anodni obdelavi, zato se na okvir nanaša že od zgodnjih osemdesetih let.
V zadnjih letih se uporaba titana v vsakdanjem življenju ljudi širi, hitrost razvoja je zelo hitra, tehnologija uporabe pa je bolj zrela in popolna. Združene države in Japonska so vodilne, ko gre za titan za vsakodnevno uporabo.
