Titan användning och tillämpningar

Titanindustrikedjan kan delas in i följande fyra delar:

1 Primär förädling av titanmalm, rutil etc. och erhållande av koncentrat av högre kvalitet med fysikaliska metoder.

2 Högren titandioxid framställs genom bearbetning och rening av koncentrat och används i titandioxidindustrin.

Titantetraoxid producerar titantriklorid med hjälp av oxidation, reduktion och andra processer för att producera titansvamp

4. Gjut titansvamp för att erhålla tät kristallstruktur av titangöt, som används vid tillverkning av titan och titanlegeringar.

Titansvamp

Titansvamp

Titansvamp hänvisar till reduktionen av titantetraklorid med magnesium eller natrium för att erhålla titansvamp med en renhet på 98,5 %-99,7 %. Det är den viktigaste råvaran i produktionen av titanindustrin. Titansvamp är titanmetallproduktionsprocess av primärprodukter, måste få titangöt efter ytterligare gjutning av det industriella rena titanet och kan bearbetas till motsvarande titan eller titanlegering.

Framställning av titansvamp: huvudsakligen magnesium termisk reduktionsmetod (Kroll-metoden), natriumreduktionsmetod (Jaktmetoden) och smält saltelektrolys. Fördelen med magnesiumreduktionsmetoden är att magnesium kan återvinnas. I jämförelse är produktkvaliteten bättre och metallföroreningshalten är lägre, men produktionskapaciteten för en ugn är mindre och natriumförbrukningen är större. Och elektrolys av smält salt är fortfarande i det semi-industriella experimentstadiet.

Titandioxid och dess tillämpning

Titandioxid

Titandioxid, vetenskapligt känd som titandioxid (TiO2) är en mycket stabil oxid med utmärkta optiska och pigmentegenskaper, främst som vita oorganiska pigment. Det är giftfritt, har den bästa täckningsförmågan, den bästa vitheten och ljusheten och anses vara ett vitt pigment med bästa prestanda i världen, som används allmänt inom beläggningsindustrin, plast, papperstillverkning, tryckfärg, kemisk fiber, gummi, kosmetika och så vidare.

Kina titandioxid applikationsområden global titan dioxid applikation distribution

Svavelsyra och klorering titandioxid industriella produktionsmetoder: svavelsyra produktionsteknik är mogen, enkel utrustning, men nackdelen är att produktionsprocessen och miljöföroreningar är allvarliga; kloreringstekniken är avancerad, stor produktionskapacitet, hög produktkvalitet, vithet och partikelstorleksfördelning är smal. Samtidigt kan klor även återvinnas, nackdelen är att kraven på råvaror är för stränga, råvaran ska vara naturlig eller syntetisk rutil och titanslagg med TiO2-halt på 90%-95%.

Svavelsyraprocess för framställning av titandioxid

Svavelsyraproduktionsprocess av titandioxid

Produktionsprocess av titandioxid genom kloreringsmetod

Produktionsprocess av titandioxid genom kloreringsmetod

Titandioxid har tre kristalltyper: rutil, anatas och platta. Platt titan typ kan inte användas som pigment i industrin, de viktigaste pigmenten som används är anatas och rutil titandioxid.

Rutil titandioxid har fördelarna med hög renhet, fina och likformiga partiklar, goda optiska egenskaper, stark brytningskraft, hög akromatisk kraft, stark döljande kraft, låg oljeabsorption, vattendispersion, etc. Det används främst inom beläggningsindustrin, tryckfärg, kemisk fiber, gummi, glas, kosmetika, tvål, plast och papperstillverkning. Rutil titandioxid har inte bara fördelarna med anatas titandioxid, utan har också bättre väder- och täckförmåga, främst använd i högkvalitativa industriella färger, glänsande latexfärger, plaster, hög färgkraft och snabba krav på gummimaterial, avancerad pappersbeläggning från pigmentprestanda är rutil titandioxid överlägsen anatas titandioxid, rutil titandioxid i ytan av produkten för beläggningsbehandling under större delen av året 2010 i Kina. År 2010 var den totala mängden rutil titandioxid i Kina 57 %, långt under världsnivån på 90 %. I framtiden har andelen rutil titandioxid i Kina fortfarande mer utrymme för förbättringar.

För närvarande upplever titandioxidindustrin tre stora justeringar: (1) världens tillväxt av titandioxidproduktion är relativt långsam, medan Asien-Stillahavsområdet, särskilt Kinas produktion av titandioxid är snabbare, världens titandioxidindustri i Asien -Stillahavsområdet, särskilt Kinas överföring av trenden är uppenbar; (2) med nedströms prestanda av titandioxid för att lägga fram en högre efterfrågan, har titandioxidbeläggningsprocessen blivit ett viktigt medel för alla typer av speciella typer av titandioxid, titandioxidindustrin utvecklas kontinuerligt från allmänna varor till vanliga varor Produkter. Specialprodukter (3) har precis lanserats; titandioxid delas in i två typer: anatas och rutil, anatas titandioxid upptar fortfarande en del av marknadsandelen på grund av dess högre pris, men prestanda för industrin med rutil titandioxid som den framtida utvecklingstrenden är fortfarande utmärkt. I Kinas titandioxidproduktstruktur ökar andelen rutil titandioxid och står för cirka 57%, men fortfarande långt under andelen 90% av världen. Kinas titandioxidproduktstruktur utvecklas aktivt i riktning mot rutil titandioxid. Sammanfattningsvis är Kinas titandioxidindustri, särskilt utsikterna för speciell rutil titandioxid fortfarande optimistisk.

Applicering av titan och titanlegering

Titan är en viktig metallstruktur utvecklad på 1950-talet, titanlegeringar med låg densitet, hög specifik hållfasthet, bra korrosionsbeständighet, låg värmeledningsförmåga, giftfri och icke-magnetisk, svetsbar, biokompatibel, ytdekoration, etc., används i stor utsträckning inom flyg, flyg, kemisk industri, petroleum, elkraft, sjukvård, konstruktion, sportartiklar och andra områden. Många länder i världen har insett vikten av titanlegeringsmaterial, har bedrivit forskning och utveckling och har tillämpats i praktiken.

Användningsområden för titan och titanlegering

Under 2011 nådde andelen global kommersiell flygkonsumtion 46%, andelen skyddande titan är 9% (främst militär luftfart), andelen titankonsumtion inom flygfältet är mer än 50%; andelen industriell titanförbrukning är 43 % och andelen titanförbrukning på tillväxtmarknader är 2 %.

Det finns uppenbara skillnader i strukturen för den regionala efterfrågan på titanprodukter.

Regionala titan produkter efterfrågan struktur det finns uppenbara skillnader. I USA och Europeiska unionen, särskilt USA, är flyg- och försvarsindustrins efterfrågan på titanprodukter cirka 50 % inom flyg- och försvarsindustrin. I Japan dominerar industrititan från den kemiska industrin efterfrågan. Enligt Japan Titanium Association står flyg- och rymdindustrin endast för 2-3% av Japans efterfrågan på titan. Ganska likt situationen i Japan kommer det mesta av efterfrågan på titanprodukter från kemi- och energisektorerna, med flyg- och rymdindustrin som bara står för 10 %. Även om Kina har blivit en av världens största tillverkare och konsumenter av titan, har mycket av produktionen begränsats till lägre titankvaliteter för användning i ramar, golfklubbor eller korrosionsbeständiga rör för den kemiska industrin själv. Men de senaste åren har mängden titan som används inom flyg- och rymdindustrin i Asien ökat dramatiskt, så det är tydligt att titanmarknaden har en ljusare framtid.

Global titanförbrukningsstruktur Kinas titankonsumtionsstruktur

Flyg och rymd

Inom flyg- och rymdområdet är titan koncentrerat till västländer, särskilt USA, 60% av titanmaterial som används inom detta område. Bland de asiatiska länderna investerar Japan och Kina båda cirka 10 % i titanfält. Men under de senaste åren, med den snabba utvecklingen av den asiatiska flygindustrin, kommer förbrukningen av titan inom flygområdet att öka. Globalt har flygindustrin en central position på titanmarknaden, och historiskt sett har förändringar i titanindustrin varit nära relaterade till flygindustrin.

Ekonomisk tillväxt tillför ny hög efterfrågan, global titanproduktion nådde 14,8 miljoner ton 2011, varav cirka 6,4 miljoner ton kommersiellt flygtitan, den framtida efterfrågan på globala flygtransporter är fortfarande enorm, förväntas under de kommande 20 åren, efterfrågan på nya flygplan är cirka 3 miljoner, samtidigt, det nya flygplanet på det gamla flygplanet titan efterfrågan, förväntas det att inom 20 år den genomsnittliga efterfrågan på titan i kommersiella flygplan kommer att vara 40 ton / ram. Det förutspås att under de kommande 20 åren är den globala efterfrågan på titanmaterial för kommersiellt flyg cirka 120 miljoner ton, med en sammansatt årlig tillväxttakt på cirka 17 % och en genomsnittlig årlig efterfrågan på titanmaterial på 6 miljoner ton. inom civil luftfart titan material kommer att visa snabb tillväxt. Det militära luftfartsområdet kommer också att vara en ny möjlighet; på grund av globala geopolitiska spänningar och ökade militära utgifter i världen förväntas också det militära luftfartsområdet se ny efterfrågan.

Civila flygplan

De huvudsakliga användningsområdena för titanlegering i flygplan är följande:

(1) Minska strukturell vikt och förbättra strukturell effektivitet: avancerad taktisk teknologiprestanda (som supersoniska flygplan) på flygplanets struktur viktkoefficientkraven är relativt låga (dvs: flygkroppens strukturella vikt / vanliga flygplans startvikt) ), och titanlegering har en styrka nära egenskaperna hos det starka stålet men liten densitet, istället för konstruktionsstål och högtemperaturlegeringar, vilket kraftigt minskar strukturens vikt, men också kostnadsbesparingar; för att ta motorn som exempel. Statistik visar att kvaliteten på flygplansmotorn minskar med ett kilogram för varje kilogram, användningen av kostnaden kan minskas med cirka 220-440 US-dollar.

(2) med användning av högtemperaturdelar krav: titanlegering har god värmebeständighet, såsom Ti-6Al-4V för långvarigt arbete vid 350 grader, så i planet för högtemperaturdelar (som den bakre flygkroppen, etc.) kan ersätta högtemperaturprestanda uppfyller inte kraven i aluminiumlegeringen TC11 kan vara 500 grader för långsiktigt arbete, i motorn trycksatta delar kan vara ett substitut för högtemperaturlegeringar och rostfritt stål.

(3) för att uppfylla kraven för matchning med kompositstruktur: för att minska vikten och möta smygkraven använder avancerade flygplan ett stort antal kompositmaterial, titanlegering och kompositmaterials styrka och styvhet matchar bättre, du kan få en bra viktminskningseffekt. Samtidigt, på grund av den närmare potentialen, är det inte lätt att producera galvanisk kopplingskorrosion, så motsvarande delar av de strukturella komponenterna och fästelementen är lämpliga för användning av titanlegering.

(4) Uppfyller kraven på hög korrosionsbeständighet och lång livslängd: titanlegering har hög utmattningslivslängd och utmärkt korrosionsbeständighet, vilket kan förbättra strukturens korrosionsbeständighet och livslängd och uppfylla kraven på hög tillförlitlighet och lång livslängd för avancerad luftfart motorns livslängd.

Militära flygplan

Utvecklingen och anskaffningen av militära vapen kommer att fortsätta att utvecklas i riktning mot lätta och flexibla, för att möta stridsprestandakraven för stridsflygplan, förutom användningen av avancerad designteknik, är det också nödvändigt att använda ett stort antal av material med utmärkt prestanda samt avancerad teknik och tillverkningsteknik. . Ett stort antal titanlegeringar, förbättra tillämpningsnivån för avancerade titanlegeringar är en av de viktiga åtgärderna. sedan 1960-talet har mängden titan som används i utländska militära flygplan ökat år för år, och mängden titanlegeringar i olika typer av avancerade militära jakt- och bombplan designade av Europa och USA har stabiliserats över 20 %, och mängden av titanlegeringar som används i nya modeller har stabiliserats över 20 %. Konsumtionen stod för en betydande ökning.

Bilindustri

Att minska bränsleförbrukningen och minska utsläppen av skadligt avfall (CO2, NOX, etc.) har blivit en av de främsta drivkrafterna och riktningarna för tekniska framsteg inom fordonsindustrin. Forskning visar att lättvikt är en effektiv åtgärd för att spara bränsle och minska föroreningarna. Med en minskning av bilmassan med 10 % kan bränsleförbrukningen minskas med 8 %-10 % och avgasutsläppen med 10 %. Under körning förbättras fordonets accelerationsprestanda, och fordonets stabilitet, buller och vibrationer förbättras. Med hänsyn till kollisionssäkerheten, efter att fordonets vikt är lätt, är trögheten liten och bromssträckan minskas.

Lättviktsmaterial, såsom aluminium, magnesium, titan och andra alternativa material, såsom aluminium, magnesium, titan, etc., är den föredragna metoden för lättvikt. 2009 globala fordonsanvändningen av titan har nått 3000 ton. Titan i tillämpningen av bilar har varit många års historia för närvarande bilen nästan alla använder titan, Japan bil med titan har mer än 600 ton, med utvecklingen av den globala bilindustrin, bil med titan ökar fortfarande snabbt.

Fördelarna med att använda titan är: minska vikten, minska bränsleförbrukningen; förbättra kraftöverföringseffektiviteten, minska buller; minska vibrationer, minska belastningen; förbättra bilens hållbarhet och miljöskydd.

Medicinsk industri

Titan skarvskruvar Titan har ett brett utbud av applikationer inom det medicinska området. Titan är nära mänskliga ben, biokompatibelt och har inga giftiga biverkningar på människokroppen. Mänskligt implantat är ett speciellt funktionsmaterial som är nära relaterat till människors liv och hälsa. Jämfört med andra metallmaterial har användningen av titan och titanlegeringar följande fördelar: 1. låg vikt; låg elasticitetsmodul; 3. icke-magnetisk; 4. icke-giftig; 5. korrosionsbeständighet; 6. hög hållfasthet och seghet. Användningen av titanlegeringar i kirurgiska implantat växer med en hastighet av 5-7 % per år. Titan och titanlegering lårben, höftleder, humerus, skalle, knäleder, armbågsleder, axelleder, metacarpophalangeal leder, käkar och ventiler hjärta, njurdifferentiering membran, vasodilaterare, skenor, proteser, åtdragande skruvar kommer att tillverkas i människokroppen. hundratals metalldelar och uppnådde goda resultat, och fick en hög grad av utvärdering i det medicinska samfundet.

Kemisk industri

Titan har utmärkt korrosionsbeständighet, mekaniska egenskaper och processprestanda, flitigt använt i många sektorer av den nationella ekonomin. Speciellt vid kemisk produktion, titan istället för rostfritt stål, nickelbaserade legeringar och andra sällsynta metaller som korrosionsbeständiga material. Detta är mycket viktigt för att öka produktionen, förbättra produktkvaliteten, förlänga utrustningens livslängd, minska förbrukningen, minska energiförbrukningen, minska kostnaderna, förhindra föroreningar, förbättra arbetsförhållandena och öka arbetsproduktiviteten.

Titan har blivit ett av de viktigaste antikorrosionsmaterialen i kemisk utrustning och har etablerat sin korrosionsbeständighet i kemiska anläggningar. Titan som ett idealiskt material i kemisk utrustning, men också mer och mer uppmärksamhet av ingenjörer och tekniker.

Efter år av marknadsföring har titan och dess legeringar som ett utmärkt korrosionsbeständigt material använts i stor utsträckning i kemisk produktion. Användningen av titanutrustning har utökats från den ursprungliga soda-, kaustiksodaindustrin till klorat, ammoniumklorid, urea, organisk syntes, färgämnen, oorganiska salter, bekämpningsmedel, syntetiska fibrer, gödningsmedel, finkemisk industri, etc., och typerna av utrustning har utvecklats från liten och enkel till stor och diversifierad.

Undersökningsresultat visar att titanvärmeväxlare stod för 57 %, titananoder stod för 20 %, titanbehållare stod för 16 % och andra stod för 7 %. I den kemiska industrin med "två baser", den största mängden titan värmeväxlare i kemisk utrustning.

Under de senaste åren har Kinas teknik för produktion av titanmaterial avancerat snabbt, flyg-titan, militärt titan, titan för fordon och andra mycket snabba tillväxter, särskilt inom flyg- och rymdområdet, finns det en tendens att komma ikapp den kemiska industrin. . Sammantaget är den kemiska industrin med titan teknik innehåll liten, lågt förädlade produkter, är andelen kemisk industri med titan skyldig att gradvis minska.

Marinteknik

Med utvecklingen av vetenskap och teknik och den ökande utarmningen av landresurser har mänsklig utveckling och utnyttjande av havet satts på agendan. Titan har utmärkt havsvattenkorrosionsbeständighet, används i stor utsträckning inom avsaltning av havsvatten, fartyg, havstermisk energiutveckling och havsbottenresursutvinning och andra områden.

Icebreaker redan på 1960-talet började Kina studera användningen av titan och titanlegeringar i fartyg och marinteknisk utrustning, och har gjort mycket arbete, har i princip bildat ett antal kvaliteter, olika egenskaper, kompletta specifikationer av titanlegeringar för fartyg. Systemet. På grund av egenskaperna hos titan och titanlegeringar i sig har unika fördelar vid tillämpningen av fartyg och marin utrustning, används de i stor utsträckning i kärnubåtar, undervattensfarkoster, atomisbrytare, bärplansbåtar, svävare, minsvepare och propellrar, havsvatten, kondensorer, värmeväxlare och så vidare.

I fartygsapplikationer är den nuvarande användningen av titan i Kina mycket liten och står för mindre än 1% av fartygets totala vikt

Titan och titanlegering inom fartygs- och marinteknisk utrustning har stor potential för utveckling. Och i avsaltning och kustkraftverk, på grund av Kinas nuvarande efterfrågan på avsaltning och kustkraftverk är efterfrågan enorm, för att ytterligare minska kostnaderna för titanlegering och förbättra stabiliteten i produktkvaliteten, kommer tillämpningen av titanlegeringsmarknaden att vara mycket bred . Väldigt bred.

Dagligt liv

Titan används mycket i det dagliga livet, kan sägas finnas överallt, såsom golfhuvuden, cykelramar, tennisracketar, rullstolar, glasögonbågar och så vidare kommer att appliceras på titan.

Baserat på egenskaperna hos titan lätt och hög hållfasthet som används inom sport, från den tidigaste tennisracketen, badmintonracketen utökades gradvis till golfklubbor och sportbilsracing. 2008 Kinas konsumtion av fritidssporter stod för 13 % av den totala förbrukningen av titan, bara mängden titan som används i golfklubbor och skaft på mer än 1,000 ton. Cykelramar av titan är också mycket populära, det finns nästan 50 företag som tillverkar titancyklar, USA har varit den största tillverkaren och konsumenten av titancyklar. Titans lätta egenskaper används i glasögonbågar, och titan är inte heller lätt att göra hudallergierna, och titan yta efter anodisk behandling kan ha en färgstark effekt, så det har använts i bågar sedan 1980-talet.