· Ланцюг титанової промисловості
· Ланцюг титанової промисловості можна розділити на такі чотири частини:
·1. Збагачення первинних мінералів, таких як ільменіт і рутил, для отримання концентратів вищого сорту фізичними методами
·2. Завдяки переробці та очищенню концентрату виробляється діоксид титану високої чистоти для використання в промисловості двоокису титану.
Титанова губка має чистоту 98,5% -99.7% губчастого металевого титану шляхом відновлення тетрахлориду титану магнієм або натрієм. Це найважливіша сировина для промислового виробництва титану. Губчастий титан є основним продуктом у виробництві металевого титану, який необхідно додатково відлити для отримання титанового зливка, а саме промислового чистого титану, а потім переробити у відповідний титановий матеріал або титановий сплав.
· Підготовка титанової губки: в даний час в промисловості в основному застосовуються метод термічного відновлення магнієм (Кролл), метод термічного відновлення натрієм (метод Хантера) і метод електролізу розплавленої солі. Переваги методу термічного відновлення магнієм полягають у тому, що відновник магній може бути перероблений, а потужність однієї печі велика. Навпаки, якість продукту методу термічного відновлення натрію краща, вміст металевих домішок низький, але виробнича потужність однієї печі невелика, споживання натрію велике. Метод електролізу розплавленої солі все ще знаходиться на стадії напівпромислових випробувань.
· Діоксид титану та його застосування
·
Діоксид титану (TiO2), дуже стабільний оксид із чудовими оптичними та пігментними властивостями, в основному використовується як білий неорганічний пігмент. Його нетоксичність, найкраща непрозорість, найкраща білизна та яскравість, вважаються найкращими характеристиками білого пігменту у світі, широко використовуються у фарбі, пластику, папері, друкарській фарбі, хімічному волокні, гумі, косметиці та інших промисловості.
· Існує два промислових способи виробництва діоксиду титану, метод сірчаної кислоти та метод хлориду: метод сірчаної кислоти має зрілий процес виробництва та просте обладнання, але недоліком є тривалий процес виробництва та серйозне забруднення навколишнього середовища; Технологія хлорування передова, велика потужність, висока якість продукту, діапазон білизни та розподілу частинок за розміром вузький, у той же час хлор також можна переробити, недоліком є те, що вимоги до сировини є занадто суворими, сировина повинна бути TiO2 вміст 90%-95% природного або штучного рутилу або титанового шлаку.
· Сірчанокислотний процес виробництва діоксиду титану
· Процес виробництва хлорованого діоксиду титану
· Діоксид титану доступний у трьох кристалічних формах, а саме: рутил, анатаз і пластинчастий титан. Серед них пластинчастий титан не можна використовувати як пігмент, а основним пігментом, що використовується в промисловості, є діоксид титану типу анатазу та рутилу.
· Діоксид титану анатичного типу має переваги високої чистоти, дрібних і однорідних частинок, хороших оптичних властивостей, сильної заломлюючої здатності, високої здатності до знебарвлення, сильної покривної здатності, низького поглинання олії, високої дисперсії води, і в основному використовується у фарбі, чорнилі, хімічних речовинах. волокниста, гумова, скляна, косметична, миловарна, пластмасова та паперова промисловість. Рутиловий діоксид титану на додаток до переваг анатазного діоксиду титану, але також має кращу стійкість до атмосферних впливів і покривну здатність, в основному використовується в передових промислових пігментах, глянцевих латексних покриттях, пластмасах, гумових матеріалах з більшою знебарвленням і швидкими сонячними вимогами, вдосконаленому шарі паперового покриття і вощений папір. З точки зору продуктивності пігменту, рутиловий діоксид титану кращий, ніж анатазний діоксид титану, рутиловий діоксид титану та продукти поверхневого покриття в більшості. У 2010 році рутиловий діоксид титану в нашій країні становив 57% від загального обсягу діоксиду титану, що набагато нижче, ніж 90% світового рівня. У майбутньому частка рутилового діоксиду титану в нашій країні має ще більше можливостей для покращення.
· Наразі промисловість діоксиду титану зазнає трьох основних змін: (1) світове виробництво діоксиду титану зростає відносно повільно, а Азіатсько-Тихоокеанський регіон, особливо швидке зростання виробництва діоксиду титану в Китаї, світова промисловість діоксиду титану в Азіатсько-Тихоокеанському регіоні, особливо в Китаї, передача ситуації дуже очевидна; (2) Оскільки продуктивність діоксиду титану висуває більш високі вимоги, обробка покриття діоксидом титану стала важливим засобом, різноманітність спеціального діоксиду титану продовжує з’являтися, промисловість діоксиду титану від загальних поставок до напрямку розвитку спеціальні постачання в підйомі; (3) Діоксид титану поділяється на два типи: тип анатону та тип рутилу. Хоча діоксид титану анатонного типу все ще займає частину ринку через його високу вартість, діоксид титану рутилового типу все ще є загальною тенденцією майбутнього розвитку галузі з його відмінними характеристиками. У структурі продукції діоксиду титану в нашій країні зростає частка рутилового діоксиду титану, яка становить близько 57%, але все ще значно нижча, ніж у світі 90%. Структура продукту діоксиду титану в нашій країні активно змінює напрямок рутилового діоксиду титану. Підводячи підсумок, галузь діоксиду титану в нашій країні, особливо перспектива спеціального рутилового діоксиду титану, все ще є перспективною.
· Застосування металевого титану та титанових сплавів
· Титан є важливим конструкційним металом, розробленим у 1950-х роках. Титановий сплав має такі характеристики, як низька щільність, висока питома міцність, хороша корозійна стійкість, низька теплопровідність, нетоксичний і немагнітний, зварюваність, хороша біосумісність, міцна поверхнева декоративність і широко використовується в авіації, аерокосмічній, хімічній, нафтовій промисловості, електроенергетика, медицина, будівництво, спортивні товари та інші галузі. Багато країн світу усвідомили важливість матеріалів із титанових сплавів, провели дослідження та розробки та застосовували їх на практиці.
· У 2011 році світове споживання титану в комерційній авіації досягло 46%, а на військовий титан припадало 9% (переважно у військовій авіації), а загальне споживання титану в авіаційному секторі перевищило 50%; Промислове споживання титану становило 43%, а ринки, що розвиваються, — 2%.
· Є чіткі регіональні відмінності в структурі попиту на титанову продукцію. У Північній Америці та Європейському Союзі, особливо в США, де є розвинені аерокосмічна та оборонна промисловість, близько 50% попиту на титанову продукцію припадає на аерокосмічну та оборонну промисловість. В Японії промисловий титан з хімічної та інших галузей промисловості переважає попит. За даними Японської титанової асоціації, на аерокосмічну промисловість припадає лише 2-3% попиту на титан у Японії. Так само, як і в Японії, більшість попиту на титанову продукцію в Китаї надходить з хімічного та енергетичного секторів, при цьому аерокосмічна промисловість становить лише 10%. Незважаючи на те, що Китай став одним із найбільших у світі виробників і споживачів металу, більша частина виробництва обмежувалася низькоякісним титаном, який використовується у велосипедних рамах, ключках для гольфу чи трубах для захисту від корозії в хімічній промисловості. Однак за останні роки кількість титану, що використовується в аерокосмічній галузі, значно зросла в Азії, що свідчить про відносно яскраву перспективу ринку титану.
· Аерокосмічний сектор
· Титан, який використовується в аерокосмічній галузі, зосереджений у західних країнах, особливо в Сполучених Штатах, де 60% титанових матеріалів використовується в цій галузі. На країни Азії, Японію та Китай припадає близько 10% титану в цьому родовищі. Однак із швидким розвитком азіатської аерокосмічної галузі в останні роки споживання титану в аерокосмічній галузі відповідно зросте. З глобальної точки зору, авіаційна промисловість відіграє вирішальну роль на ринку титану. Історично великі цикли титанової промисловості тісно пов’язані з охолодженням і потеплінням авіаційної промисловості.
· У 2011 році світове виробництво титанових матеріалів досягло 148,000 тонн, у тому числі близько 64,000 тонн титанових матеріалів для комерційної авіації. Попит на повітряний транспорт залишається величезним у майбутньому глобальному економічному зростанні, і очікується, що попит на нові літаки становитиме близько 30{6}} протягом наступних 20 років. При цьому попит на титан нових літаків вищий, ніж на старих. За оцінками, середній попит на титан для комерційних літаків досягне 40 тонн/літак через 20 років; Згідно з цими розрахунками, у наступні 20 років світова промисловість комерційної авіації збільшить попит на титанові матеріали приблизно на 1,2 мільйона тонн із загальним річним темпом зростання приблизно на 17%, а середньорічне збільшення – на 60,{{ 15}} тонн. Титанова промисловість цивільної авіації демонструватиме швидке зростання. Нові можливості з'являться і у військовій авіації; Також очікується, що сектор військової авіації матиме новий попит через збільшення військових витрат країн у всьому світі через глобальну геополітичну напруженість.
· Цивільні пасажирські літаки
· Основні сфери застосування титанових сплавів в літаках наступні:
·(1) Зменшення ваги конструкції та підвищення ефективності конструкції: передові бойові характеристики (наприклад, надзвукові літаки) вимагають, щоб літак мав відносно низький коефіцієнт ваги конструкції (тобто вага конструкції кузова/нормальна злітна вага літака), а титановий сплав має характеристики міцності близькі до сталі середньої міцності, але низька щільність, замість конструкційної сталі та високотемпературного сплаву, може значно зменшити вагу конструкції, але також може заощадити витрати; На прикладі двигуна статистика показує, що за кожний кілограм зниження якості авіаційного двигуна витрати на використання можна зменшити приблизно на 220-440 доларів США.
·(2) Відповідає вимогам щодо використання високотемпературних деталей: титановий сплав має характеристики гарної термостійкості, наприклад, широко використовуваний Ti-6Al-4V може працювати при 350 градусах протягом тривалий час, тому у високотемпературних частинах літака (таких як задня частина фюзеляжу тощо) можна замінити алюмінієвий сплав, який не може відповідати вимогам через високі температурні характеристики; TC11 може працювати при 500 градусах протягом тривалого часу та може замінити суперсплав та нержавіючу сталь у компресорній частині двигуна.
·(3) Відповідає вимогам щодо узгодження з композитними конструкціями: щоб зменшити структурну вагу та відповідати вимогам до непомітності, композити широко використовуються в сучасних літаках. Міцність і жорсткість титанового сплаву та композитних матеріалів добре підібрані, що може досягти хорошого ефекту зменшення ваги. У той же час, оскільки потенціал цих двох є відносно близьким, нелегко виробляти гальванічну корозію, тому відповідні частини структурних частин і кріплення повинні використовувати титановий сплав.
·(4) Відповідає вимогам щодо високої корозійної стійкості та тривалого терміну служби: титанові сплави мають високу стійкість до втоми та відмінну корозійну стійкість, що може покращити корозійну стійкість та термін служби конструкції та відповідати вимогам високої надійності та тривалого терміну служби сучасних літаків і двигуни.
· Військова авіація
Розробка та закупівля військової зброї рухаються до портативності та гнучкості. Щоб задовольнити вимоги до бойових характеристик винищувачів, окрім використання передових технологій проектування, необхідно використовувати високоякісні матеріали та передову технологію виробництва. Одним із важливих заходів є вибір великої кількості титанових сплавів і підвищення рівня застосування сучасних титанових сплавів. З 1960-х років кількість титану в іноземних військових літаках збільшувалася з кожним роком. В даний час кількість титанового сплаву в різних передових військових винищувачах і бомбардувальниках, розроблених у Європі та Сполучених Штатах, стабільно перевищує 20%, а частка титану в нових моделях значно зростає.
· Автомобільна промисловість
· Зменшення споживання палива та викидів шкідливих відходів (CO2, NOX та ін.) стало однією з головних рушійних сил і напрямів технологічного прогресу в автомобільній промисловості. Дослідження показують, що легка вага є ефективним заходом для досягнення економії палива та зменшення забруднення. За кожні 10% зниження якості транспортного засобу можна зменшити споживання палива на 8%-10%, а викиди вихлопних газів — на 10%. Що стосується водіння, характеристики прискорення автомобіля покращуються після полегшення, а також покращується стабільність керування автомобілем, шум і вібрація. З точки зору безпеки при зіткненні, після того, як автомобіль стає легким, інерція під час зіткнення невелика, а гальмівний шлях зменшується.
· Найкращим підходом до полегшення автомобільної промисловості є заміна традиційних автомобільних матеріалів (сталі) легкими матеріалами з високою питомою міцністю, такими як алюміній, магній, титан тощо. У 2009 році світовий обсяг виробництва автомобільного титану досяг 3,{{2} } тонн. Титан використовується в гоночних автомобілях протягом багатьох років. В даний час титанові матеріали майже використовуються в гоночних автомобілях. Титану в Японії використано понад 600 тонн.
· До переваг використання титану в автомобілях відносяться: зменшення ваги і витрата палива; Покращення ефекту передачі потужності та зменшення шуму; Зменшити вібрацію, зменшити навантаження на компоненти; Підвищити довговічність автомобіля та захист навколишнього середовища.
· Сектор охорони здоров'я
·
Титан має широкий спектр застосування в медицині. Титан близький до людської кістки, має хорошу біосумісність і не має токсичної побічної дії на тканини людини. Імплантати людини - це спеціальні функціональні матеріали, тісно пов'язані з життям і здоров'ям людини. Порівняно з іншими металевими матеріалами переваги використання титану та титанових сплавів такі: 1 легка вага; 2. Низький модуль пружності; 3 Немагнітний; 4 Не токсичний; 5 Корозійна стійкість; Висока міцність і хороша міцність. Кількість титанових сплавів, які використовуються в хірургічних імплантатах, зростає зі швидкістю 5%-7% на рік. Титан і титановий сплав, виготовлений із головки стегнової кістки, тазостегнового суглоба, плечової кістки, черепа, колінного суглоба, ліктьового суглоба, плечового суглоба, п’ястно-пальцевого суглоба, щелепи, серця, нирки, судинного розширювача, шин, протезів, кріплень та інших сотень металевих частин, трансплантованих у організму людини, досяг хороших результатів, отримав високу оцінку медичної спільноти.
· Хімічна промисловість
· Титан широко використовується в багатьох галузях національної економіки завдяки його відмінній стійкості до корозії, механічним властивостям і властивостям процесу. Особливо в хімічному виробництві титан використовується замість нержавіючої сталі, сплаву на основі нікелю та інших рідкісних металів як корозійностійких матеріалів. Це має велике значення для збільшення виробництва, покращення якості продукції, продовження терміну служби обладнання, зменшення споживання, зменшення споживання енергії, зниження витрат, запобігання забрудненню, покращення умов праці та підвищення продуктивності праці.
· Титан став одним із основних антикорозійних матеріалів у хімічному обладнанні та закріпив свою позицію щодо стійкості до корозії в хімічному обладнанні. Як ідеальний матеріал для хімічного обладнання, титан також привертає все більше уваги інженерів і техніків.
· Після багатьох років просування титан і його сплави широко використовуються як чудовий корозійно-стійкий конструкційний матеріал у хімічному виробництві. В даний час застосування титанового обладнання було розширено з первинної промисловості соди та каустичної соди до хлорату, хлориду амонію, сечовини, органічного синтезу, барвників, неорганічних солей, пестицидів, синтетичних волокон, хімічних добрив, тонкої хімії та інших галузей промисловості, і тип обладнання розвинувся від малого та простого до великого та різноманітного.
· Результати дослідження показали, що титанові теплообмінники становлять 57%, титанові аноди – 20%, титанові посудини – 16% та інші – 7%. У хімічній промисловості до "двох лугів", найбільша кількість титанового теплообмінника в хімічному обладнанні.
· За останні роки технологія виробництва титанових матеріалів у Китаї швидко вдосконалилася. Титан, який використовується в аерокосмічній промисловості, титан, який використовується у військових цілях, і титан, який використовується в автомобілях, швидко зростають, особливо в галузі аерокосмічної промисловості, з тенденцією наздоганяти титан, який використовується в хімічній промисловості. Загалом технічний вміст титану для хімічної промисловості невеликий, додана вартість продукції низька, і частка титану для хімічної промисловості неминуче поступово зменшуватиметься.
· Морська інженерія
· З розвитком науки і техніки та виснаженням земельних ресурсів на порядок денний постало питання експлуатації та використання океанів людьми. Титан має чудову корозійну стійкість до морської води та широко використовується для опріснення морської води, кораблів, розробки теплової енергії океану та експлуатації ресурсів морського дна.
· Ще в 1960-х роках наша країна розпочала дослідження застосування титану та титанових сплавів у судновому та океанському інженерному обладнанні та виконала багато роботи, в основному сформувала ряд брендів, різних характеристик, повних сортів та специфікацій морського система титанового сплаву. Завдяки характеристикам самого титану та титанового сплаву він має унікальні переваги в застосуванні на кораблях і морському обладнанні, тому він широко використовується в атомних підводних човнах, глибоководних, атомних енергетичних криголамах, на підводних крилах, судах на повітряній подушці, тральщиках і пропелерних гвинтах, морській воді трубопровід, конденсатор, теплообмінник тощо.
· З точки зору застосування на судах, на даний момент кількість титану, що використовується для суден у Китаї, дуже мала, і становить менше 1% від загальної ваги кораблів. Існує великий потенціал розвитку в галузі запасного титану та титанових сплавів для кораблів і морського обладнання. Крім того, у сфері опріснення морської води та берегових електростанцій, через величезний ринковий попит на опріснення морської води та берегові електростанції в нашій країні, за умови подальшого зниження вартості титанового сплаву та підвищення стабільності якості продукції, ринкове застосування перспективи титану будуть дуже широкими.
· Повсякденне життя
· Титан широко використовується в повсякденному житті, і його можна описати як всюдисущий, наприклад, головки для гольфу, велосипедні рами, тенісні ракетки, інвалідні візки, оправи для окулярів тощо.
· Застосування титану в спортивних товарах завдяки його легкій вазі та високій міцності поступово розширилося від найдавніших тенісних ракеток і ракеток для бадмінтону до головок для гольфу, ключок і гоночних автомобілів. У 2008 році на спортивний відпочинок припадало 13% від загального споживання в Китаї, серед яких кількість титану, що використовується тільки в голівках і ключках для гольфу, перевищила 1000 тонни. Велосипедні рами з титанового сплаву також популярні. В даний час близько 50 компаній виробляють титанові велосипеди, і Сполучені Штати вже давно є найбільшим виробником і споживачем титанових велосипедів. Легкі характеристики титану також застосовуються до рами, і титан не викликає алергії на шкірі, а поверхня титану може мати блискучий колір після анодної обробки, тому його наносять на раму з початку 1980-х років.
В останні роки застосування титану в повсякденному житті людини розширюється, і швидкість розвитку є дуже швидкою, а технологія застосування є більш зрілою та досконалою. Сполучені Штати та Японія лідирують у виробництві титану для щоденного використання.
