· Cadena de la indústria del titani
· La cadena de la indústria del titani es pot dividir en les quatre parts següents:
·1. Benefici de minerals primaris com ilmenita i rutil per obtenir concentrats de grau superior mitjançant mètodes físics
·2. Mitjançant el reprocessament i la purificació del concentrat, es produeix diòxid de titani d'alta puresa per al seu ús a la indústria del diòxid de titani.
L'esponja de titani es refereix a la puresa del 98,5%-99,7% de titani metàl·lic esponjós mitjançant la reducció del tetraclorur de titani amb magnesi o sodi. És la matèria primera més important en la producció industrial de titani. L'esponja de titani és un producte primari en la producció de metall de titani, que s'ha de colar més per obtenir un lingot de titani, és a dir, titani pur industrial, i després processar-se en el material de titani o aliatge de titani corresponent.
· Preparació d'esponja de titani: actualment, a la indústria hi ha principalment mètodes de reducció tèrmica de magnesi (Kroll), mètodes de reducció tèrmica de sodi (mètode Hunter) i mètodes d'electròlisi de sal fosa. Els avantatges del mètode de reducció tèrmica de magnesi són que l'agent reductor de magnesi es pot reciclar i la capacitat d'un sol forn és gran. En canvi, la qualitat del producte del mètode de reducció tèrmica de sodi és millor, el contingut d'impureses metàl·liques és baix, però la capacitat de producció d'un sol forn és petita, el consum de sodi és gran. El mètode d'electròlisi de sal fosa encara es troba en fase de prova semiindustrial.
· Diòxid de titani i les seves aplicacions
·
El diòxid de titani (TiO2), un òxid molt estable amb excel·lents propietats òptiques i pigmentàries, s'utilitza principalment com a pigment inorgànic blanc. El seu no tòxic, la millor opacitat, la millor blancor i brillantor, es considera el millor rendiment d'un pigment blanc del món, àmpliament utilitzat en pintura, plàstic, paper, tinta d'impressió, fibra química, cautxú, cosmètics i altres. indústries.
· Hi ha dos mètodes de producció industrial de diòxid de titani, mètode d'àcid sulfúric i mètode de clorur: el mètode d'àcid sulfúric té un procés de producció madur i un equip senzill, però el desavantatge és un procés de producció llarg i una greu contaminació ambiental; La tecnologia de cloració és avançada, la gran capacitat, l'alta qualitat del producte, la blancura i el rang de distribució de la mida de les partícules és estret, al mateix temps, el clor també es pot reciclar, l'inconvenient és que els requisits de la matèria primera són massa estrictes, la matèria primera ha de ser TiO2 contingut en un 90%-95% d'escòria de titani o rutil natural o artificial.
· Procés d'àcid sulfúric del procés de producció de diòxid de titani
· Procés de producció de diòxid de titani clorat
· El diòxid de titani està disponible en tres formes cristal·lines, a saber, rutil, anatasa i titani de plaques. Entre ells, la placa de titani no es pot utilitzar com a pigment, i el principal pigment utilitzat a la indústria és el tipus anatasa i el diòxid de titani de tipus rutil.
· El diòxid de titani Anattype té els avantatges d'una gran puresa, partícules fines i uniformes, bones propietats òptiques, fort poder de refracció, alt poder de decoloració, fort poder d'ocultació, baixa absorció d'oli, alta dispersió d'aigua i s'utilitza principalment en pintura, tinta, productes químics indústries de la fibra, cautxú, vidre, cosmètics, sabó, plàstic i paper. El diòxid de titani rutil a més dels avantatges del diòxid de titani anatasa, però també té una millor resistència a la intempèrie i poder d'ocultació, utilitzat principalment en pigments industrials avançats, recobriments de làtex brillants, plàstics, materials de cautxú amb major decoloració i requeriments solars ràpids, capa de recobriment de paper avançat i paper encerat. Pel rendiment del pigment, el diòxid de titani rutil és millor que el diòxid de titani anatasa, el diòxid de titani rutil i els productes de recobriment de superfícies en la majoria. El 2010, el diòxid de titani rutil del nostre país va representar el 57% del diòxid de titani total, molt inferior al 90% del nivell mundial. En el futur, la proporció de diòxid de titani rutil al nostre país encara té més marge de millora.
· Actualment, la indústria del diòxid de titani està experimentant tres ajustos importants: (1) el creixement mundial de la producció de diòxid de titani és relativament lent i la regió Àsia-Pacífic, especialment el ràpid creixement de la producció de diòxid de titani a la Xina, la indústria mundial del diòxid de titani a la regió Àsia-Pacífic, especialment a la Xina per la transferència de la situació és molt evident; (2) Amb el rendiment del diòxid de titani avançat amb requisits més alts, el tractament de recobriment de diòxid de titani s'ha convertit en un mitjà important, segueix sorgint una varietat de diòxid de titani especial, la indústria del diòxid de titani des de subministraments generals fins a la direcció del desenvolupament de els subministraments especials estan en augment; (3) El diòxid de titani es divideix en dos tipus: tipus anatònic i tipus rutil. Tot i que el diòxid de titani de tipus anatònic encara ocupa part de la quota de mercat a causa del seu alt rendiment de costos, el diòxid de titani de tipus rutil segueix sent la tendència general del desenvolupament futur de la indústria amb el seu excel·lent rendiment. A l'estructura del producte del diòxid de titani al nostre país, la proporció de diòxid de titani rutil està augmentant, representant al voltant del 57%, però encara és molt inferior al 90% del món. L'estructura del producte de diòxid de titani al nostre país és activament per rutilar el canvi de direcció del diòxid de titani. En resum, la indústria del diòxid de titani al nostre país, especialment la perspectiva especial del diòxid de titani rutil, encara és prometedora.
· Aplicacions de titani metall i aliatges de titani
· El titani és un metall estructural important desenvolupat a la dècada de 1950. L'aliatge de titani té les característiques de baixa densitat, alta resistència específica, bona resistència a la corrosió, baixa conductivitat tèrmica, no tòxic i no magnètic, soldabilitat, bona biocompatibilitat, forta adornabilitat superficial i s'utilitza àmpliament en aviació, aeroespacial, química, petroli, energia elèctrica, medicina, construcció, articles esportius i altres camps. Molts països del món s'han adonat de la importància dels materials d'aliatge de titani i han dut a terme investigació i desenvolupament i s'han aplicat a la pràctica.
· El 2011, el consum global de titani a l'aviació comercial va arribar al 46% i el titani militar va representar el 9% (principalment l'aviació militar), i el consum total de titani en el sector de l'aviació va superar el 50%; El consum industrial de titani va representar el 43% i els mercats emergents el 2%.
· Hi ha clares diferències regionals en l'estructura de la demanda de productes de titani. A Amèrica del Nord i la Unió Europea, especialment als Estats Units, on hi ha indústries aeroespacials i de defensa desenvolupades, al voltant del 50% de la demanda de productes de titani prové de la indústria aeroespacial i de defensa. Al Japó, el titani industrial de productes químics i altres indústries domina la demanda. L'aeroespacial només representa el 2-3% de la demanda de titani del Japó, segons la Japan Titanium Association. Igual que el Japó, la major part de la demanda de productes de titani de la Xina prové dels sectors químic i energètic, amb l'aeroespacial només el 10%. Si bé la Xina s'ha convertit en un dels majors productors i consumidors de metall del món, la major part de la producció s'ha limitat al titani de grau inferior, utilitzat en marcs de bicicletes, pals de golf o canonades per protegir-se de la corrosió a la indústria química. Tanmateix, en els darrers anys, la quantitat de titani utilitzada a l'aeroespacial ha augmentat significativament a Àsia, cosa que demostra que la perspectiva del mercat del titani és relativament brillant.
· Sector aeroespacial
· El titani utilitzat en l'aeroespacial es concentra als països occidentals, especialment als Estats Units, on el 60% dels materials de titani s'utilitzen en aquest camp. Els països asiàtics, el Japó i la Xina representen al voltant del 10% del titani en aquest camp. Tanmateix, amb el ràpid desenvolupament de l'aeroespacial asiàtic en els darrers anys, el consum de titani en el camp aeroespacial augmentarà en conseqüència. Des d'un punt de vista global, la indústria de l'aviació juga un paper decisiu en el mercat del titani. Històricament, els grans cicles de la indústria del titani estan estretament relacionats amb el refredament i l'escalfament de la indústria de l'aviació.
· El 2011, la producció mundial de materials de titani va assolir les 148,000 tones, incloses unes 64,000 tones de materials de titani per a l'aviació comercial. La demanda de transport aeri encara és enorme en el futur creixement econòmic mundial, i s'espera que la demanda d'avions nous sigui d'uns 30,000 en els propers 20 anys. Mentrestant, la demanda de titani dels avions nous és superior a la dels avions antics. S'estima que la demanda mitjana de titani per a avions comercials arribarà a les 40 tones/avió en 20 anys; Segons aquest càlcul, en els propers 20 anys, la indústria mundial de l'aviació comercial augmentarà la demanda de materials de titani en uns 1,2 milions de tones, amb una taxa de creixement anual composta d'uns 17% i un augment mitjà anual de 60,{{ 15}} tones. La indústria del titani de l'aviació civil mostrarà un ràpid creixement. També sorgiran noves oportunitats en l'aviació militar; També s'espera que el sector de l'aviació militar vegi una nova demanda a causa de l'augment de la despesa militar dels països d'arreu del món a causa de les tensions geopolítiques globals.
· Avions civils de passatgers
· Les principals aplicacions dels aliatges de titani en aeronaus són les següents:
·(1) Reducció del pes estructural i millora de l'eficiència estructural: el rendiment de la tecnologia de combat avançada (com ara avions supersònics) requereix que l'avió tingui un factor de pes estructural relativament baix (és a dir, pes de l'estructura corporal/pes normal de l'enlairament de l'avió), i l'aliatge de titani té el Les característiques de resistència properes a l'acer de resistència mitjana però de baixa densitat, en lloc de l'acer estructural i l'aliatge d'alta temperatura, poden reduir molt el pes de l'estructura, però també poden estalviar costos; Prenent com a exemple el motor, les estadístiques mostren que per cada quilogram de qualitat del motor d'avions reduït, el cost d'ús es pot reduir en uns 220-440 $.
·(2) Complir els requisits per a l'ús de peces d'alta temperatura: l'aliatge de titani té les característiques d'una bona resistència a la calor, com ara el Ti-6Al{-4V d'ús habitual pot funcionar a 350 graus durant un molt de temps, de manera que a les parts d'alta temperatura de l'aeronau (com ara el fuselatge posterior, etc.) es pot substituir l'aliatge d'alumini que no pot complir els requisits a causa del rendiment d'alta temperatura; TC11 pot funcionar a 500 graus durant molt de temps i pot substituir el superaliatge i l'acer inoxidable a la part del compressor del motor.
·(3) Complir amb els requisits de combinació amb estructures compostes: per reduir el pes estructural i complir els requisits de sigil, els compostos s'utilitzen àmpliament en avions avançats. La força i la rigidesa de l'aliatge de titani i els materials compostos s'ajusten bé, cosa que pot aconseguir un bon efecte de reducció de pes. Al mateix temps, com que el potencial dels dos és relativament proper, no és fàcil produir corrosió galvànica, de manera que les parts corresponents de les peces estructurals i els elements de fixació haurien d'utilitzar aliatge de titani.
·(4) Compleix amb els requisits d'alta resistència a la corrosió i llarga vida: els aliatges de titani tenen una alta vida a la fatiga i una excel·lent resistència a la corrosió, cosa que pot millorar la resistència a la corrosió i la vida útil de l'estructura i complir els requisits d'alta fiabilitat i llarga vida dels avions avançats. i motors.
· Avions militars
El desenvolupament i l'adquisició d'armes militars s'estan avançant cap a la portabilitat i la flexibilitat. Per complir amb els requisits de rendiment de combat dels avions de caça, a més de l'ús de tecnologia de disseny avançada, cal utilitzar materials de rendiment superior i tecnologia de fabricació avançada. Una de les mesures importants és triar un gran nombre d'aliatges de titani i millorar el nivell d'aplicació dels aliatges de titani avançats. Des de la dècada de 1960, la quantitat de titani en avions militars estrangers ha augmentat any rere any. Actualment, la quantitat d'aliatge de titani en diversos caces i bombarders militars avançats dissenyats a Europa i els Estats Units s'ha mantingut estable en més del 20%, i la proporció de titani en els nous models està augmentant molt.
· Indústria de l'automoció
· La reducció del consum de combustible i l'emissió de residus perillosos (CO2, NOX, etc.) s'ha convertit en un dels principals motors i direccions del progrés tecnològic de la indústria de l'automoció. Les investigacions mostren que el pes lleuger és una mesura eficaç per aconseguir l'estalvi de combustible i la reducció de la contaminació. Per cada 10% de reducció de la qualitat del vehicle, el consum de combustible es pot estalviar un 8%-10% i les emissions d'escapament es poden reduir en un 10%. Pel que fa a la conducció, el rendiment d'acceleració del cotxe es millora després del pes lleuger, i també es millora l'estabilitat del control del vehicle, el soroll i la vibració. Des de la perspectiva de la seguretat contra les col·lisions, després que el cotxe sigui lleuger, la inèrcia durant la col·lisió és petita i la distància de frenada es redueix.
· L'enfocament preferit per a la lleugeresa d'automòbils és substituir els materials tradicionals d'automoció (acer) per materials lleugers amb una alta resistència específica, com ara alumini, magnesi, titani, etc. El 2009, el volum global de titani per a automòbils ha arribat a 3,{{2} } tones. El titani s'ha utilitzat en cotxes de carreres durant molts anys. Actualment, els materials de titani s'utilitzen gairebé en els cotxes de carreres. El titani s'ha utilitzat al Japó durant més de 600 tones.
· Els avantatges d'utilitzar titani en automòbils inclouen: reducció de pes i menor consum de combustible; Millorar l'efecte de transmissió d'energia i reduir el soroll; Redueix la vibració, redueix la càrrega dels components; Millorar la durabilitat del vehicle i la protecció del medi ambient.
· Sector sanitari
·
El titani té una àmplia gamma d'aplicacions en l'àmbit mèdic. El titani està a prop de l'os humà, té una bona biocompatibilitat i no té efectes secundaris tòxics en el teixit humà. Els implants humans són materials funcionals especials estretament relacionats amb la vida i la salut humanes. En comparació amb altres materials metàl·lics, els avantatges d'utilitzar titani i aliatges de titani són els següents: 1 pes lleuger; 2. Baix mòdul elàstic; 3 No magnètic; 4 Sense toxicitat; 5 Resistència a la corrosió; Alta resistència i bona tenacitat. La quantitat d'aliatges de titani utilitzats en implants quirúrgics està creixent a un ritme del 5%-7% anual. Aliatge de titani i titani fet de cap femoral, articulació de maluc, húmer, crani, articulació del genoll, articulació del colze, articulació de l'espatlla, articulació del metacarpodit, mandíbula, cor, ronyó, dilatador vascular, fèrules, pròtesis, elements de fixació i altres centenars de peces metàl·liques trasplantades a el cos humà, ha aconseguit bons resultats, ha rebut una alta avaluació per part de la comunitat mèdica.
· Indústria química
· El titani és molt utilitzat en molts sectors de l'economia nacional per la seva excel·lent resistència a la corrosió, propietats mecàniques i propietats de procés. Especialment en la producció química, el titani s'utilitza en lloc de l'acer inoxidable, l'aliatge de base de níquel i altres metalls rars com a materials resistents a la corrosió. Això és de gran importància per augmentar la producció, millorar la qualitat del producte, allargar la vida útil dels equips, reduir el consum, reduir el consum d'energia, reduir costos, prevenir la contaminació, millorar les condicions de treball i millorar la productivitat laboral.
· El titani s'ha convertit en un dels principals materials anticorrosius en equips químics i ha establert la seva posició en resistència a la corrosió en equips químics. Com a material ideal en equips químics, el titani també atrau cada cop més l'atenció d'enginyers i tècnics.
· Després d'anys de promoció, el titani i els seus aliatges s'han utilitzat àmpliament com a excel·lent material estructural resistent a la corrosió en la producció química. Actualment, l'aplicació d'equips de titani s'ha ampliat des de la indústria inicial de la sosa i la sosa càustica fins al clorat, clorur d'amoni, urea, síntesi orgànica, colorants, sals inorgàniques, pesticides, fibres sintètiques, fertilitzants químics i productes químics fins i altres indústries, i el tipus d'equip s'ha desenvolupat de petit i senzill a gran i diversificat.
· Els resultats de l'enquesta van indicar que els intercanviadors de calor de titani representaven el 57%, els ànodes de titani el 20%, els recipients de titani el 16% i els altres el 7%. A la indústria química a "dos àlcalis", la major quantitat d'intercanviador de calor de titani en equips químics.
· En els últims anys, la tecnologia de producció de materials de titani a la Xina ha millorat ràpidament. El titani utilitzat en l'aeroespacial, el titani utilitzat en l'exèrcit i el titani utilitzat en els automòbils ha crescut ràpidament, especialment en el camp aeroespacial, amb una tendència a posar-se al dia amb el titani utilitzat a la indústria química. En general, el contingut tècnic de titani per a la indústria química és petit, el valor afegit dels productes és baix i la proporció de titani per a la indústria química inevitablement disminuirà gradualment.
· Enginyeria offshore
· Amb el desenvolupament de la ciència i la tecnologia i l'esgotament dels recursos terrestres, l'explotació humana i la utilització dels oceans s'ha posat a l'agenda. El titani té una excel·lent resistència a la corrosió a l'aigua de mar i s'utilitza àmpliament en la dessalinització d'aigua de mar, vaixells, desenvolupament d'energia tèrmica oceànica i explotació de recursos del fons marí.
· Ja a la dècada de 1960, el nostre país va començar la investigació d'aplicacions de titani i aliatge de titani en equips d'enginyeria de vaixells i oceànics, i va fer molta feina, bàsicament ha format una sèrie de marques, diferents rendiments, varietats completes i especificacions de Marine sistema d'aliatge de titani. A causa de les característiques del propi aliatge de titani i titani, té avantatges únics en l'aplicació de vaixells i equips marins, de manera que s'utilitza àmpliament en submarins nuclears, submergibles profunds, trencaglaços d'energia atòmica, hidroala, aerodeslizadors, dragamines i hèlixs, aigua de mar. canonada, condensador, intercanviador de calor, etc.
· Pel que fa a l'aplicació dels vaixells, actualment, la quantitat de titani que s'utilitza per als vaixells a la Xina és molt petita, ja que representa menys de l'1% del pes total dels vaixells. Hi ha un gran potencial de desenvolupament en el camp de recanvi de titani i aliatge de titani per a vaixells i eines de mar. A més, a la dessalinització d'aigua de mar i la central elèctrica costanera, a causa de l'enorme demanda del mercat de dessalinització d'aigua de mar i central elèctrica costanera al nostre país, amb la condició de reduir encara més el cost de l'aliatge de titani i millorar l'estabilitat de la qualitat del producte, l'aplicació del mercat La perspectiva del titani serà molt àmplia.
· Vida quotidiana
· El titani és molt utilitzat a la vida diària i es pot descriure com a omnipresent, com ara caps de golf, marcs de bicicletes, raquetes de tennis, cadires de rodes, marcs d'ulleres, etc.
· L'aplicació del titani en articles esportius a causa del seu pes lleuger i alta resistència s'ha ampliat gradualment des de les primeres raquetes de tennis i bàdminton fins a caps de golf, maces i cotxes de carreres. L'any 2008, l'oci esportiu va representar el 13% del consum total a la Xina, entre els quals la quantitat de titani que s'utilitzava només en caps i pals de golf superava les 1,000 tones. Els marcs de bicicletes d'aliatge de titani també són populars. Actualment, prop de 50 empreses produeixen bicicletes de titani i els Estats Units han estat durant molt de temps el major fabricant i consumidor de bicicletes de titani. Les característiques lleugeres del titani també s'apliquen al marc, i el titani no és fàcilment al·lèrgic a la pell, i la superfície del titani pot tenir un color brillant després del tractament anòdic, de manera que s'ha aplicat al marc des de principis dels anys vuitanta.
En els últims anys, l'aplicació del titani a la vida quotidiana humana s'ha anat expandint, la velocitat de desenvolupament és molt ràpida i la tecnologia d'aplicació és més madura i perfecta. Els Estats Units i el Japó estan liderant el camí pel que fa al titani per a l'ús diari.
