· Titanový průmyslový řetězec
· Titanový průmyslový řetězec lze rozdělit do následujících čtyř částí:
·1. Zvýhodnění primárních minerálů, jako je ilmenit a rutil, k získání koncentrátů vyšší kvality pomocí fyzikálních metod
·2. Přepracováním a čištěním koncentrátu se vyrábí vysoce čistý oxid titaničitý pro použití v průmyslu oxidu titaničitého.
Titanová houba označuje čistotu 98,5 %-99,7 % houbovitého kovového titanu redukcí chloridu titaničitého hořčíkem nebo sodíkem. Je to nejdůležitější surovina v průmyslové výrobě titanu. Titanová houba je primárním produktem při výrobě titanového kovu, který je třeba dále odlévat, aby se získal titanový ingot, konkrétně průmyslově čistý titan, a poté zpracovat na odpovídající titanový materiál nebo titanovou slitinu.
· Příprava titanové houby: V současné době se v průmyslu používá především metoda tepelné redukce hořčíkem (Kroll), metoda tepelné redukce sodíku (Metoda Hunter) a metoda elektrolýzy roztavené soli. Výhody metody tepelné redukce hořčíku spočívají v tom, že redukční činidlo hořčík lze recyklovat a kapacita jedné pece je velká. Naproti tomu kvalita produktu metody tepelné redukce sodíku je lepší, obsah kovových nečistot je nízký, ale výrobní kapacita jedné pece je malá, spotřeba sodíku je velká. Metoda elektrolýzy roztavené soli je stále ve stádiu poloprůmyslového testování.
· Oxid titaničitý a jeho aplikace
·
Oxid titaničitý (TiO2), velmi stabilní oxid s vynikajícími optickými a pigmentovými vlastnostmi, se používá především jako bílý anorganický pigment. Jeho netoxický, nejlepší neprůhlednost, nejlepší bělost a jas, je považován za nejlepší výkon bílého pigmentu na světě, široce používaný v barvách, plastech, papíru, tiskařských barvách, chemických vláknech, gumě, kosmetice a dalších průmyslová odvětví.
· Existují dvě průmyslové metody výroby oxidu titaničitého, metoda kyseliny sírové a metoda chloridů: metoda kyseliny sírové má vyzrálý výrobní proces a jednoduché zařízení, ale nevýhodou je dlouhý výrobní proces a vážné znečištění životního prostředí; Technologie chlorace je pokročilá, velká kapacita, vysoká kvalita produktu, bělost a rozsah distribuce velikosti částic je úzký, zároveň lze recyklovat i chlór, nevýhodou je, že požadavky na suroviny jsou příliš přísné, surovina musí být TiO2 obsah 90 %-95 % přírodní nebo umělé rutilové nebo titanové strusky.
· Proces výroby oxidu titaničitého pomocí kyseliny sírové
· Proces výroby chlorovaného oxidu titaničitého
· Oxid titaničitý je dostupný ve třech krystalických formách, jmenovitě rutil, anatas a deskový titan. Mezi nimi nelze jako pigment použít deskový titan a hlavním pigmentem používaným v průmyslu je oxid titaničitý anatasového a rutilového typu.
· Oxid titaničitý Anattype má výhody vysoké čistoty, jemných a stejnoměrných částic, dobrých optických vlastností, silné lomivosti, vysoké odbarvovací schopnosti, silné krycí schopnosti, nízké absorpce oleje, vysoké disperze vody a používá se hlavně v barvách, inkoustech, chemikáliích průmysl výroby vláken, gumy, skla, kosmetiky, mýdla, plastů a papíru. Rutilový oxid titaničitý kromě výhod anatasového oxidu titaničitého má také lepší odolnost proti povětrnostním vlivům a krycí schopnost, používá se hlavně v pokročilých průmyslových pigmentech, lesklých latexových nátěrech, plastech, pryžových materiálech s vyšším zabarvením a požadavky na rychlé sluneční záření, pokročilá vrstva potahu papíru a voskový papír. Z hlediska pigmentu je oxid titaničitý rutil lepší než oxid titaničitý anatas, oxid titaničitý rutil a produkty pro povrchovou úpravu. V roce 2010 představoval rutilový oxid titaničitý v naší zemi 57 % celkového oxidu titaničitého, což je mnohem méně než 90 % světové úrovně. Do budoucna má u nás stále větší prostor pro zlepšení podíl rutilového oxidu titaničitého.
· V současné době prochází průmysl oxidu titaničitého třemi hlavními úpravami: (1) světový růst produkce oxidu titaničitého je relativně pomalý a asijsko-pacifický region, zejména rychlý růst produkce oxidu titaničitého v Číně, světový průmysl oxidu titaničitého do asijsko-pacifického regionu, zejména do Číny, je přenos situace velmi zřejmý; (2) Vzhledem k tomu, že výkon oxidu titaničitého předkládá vyšší požadavky, úprava povlaku oxidu titaničitého se stala důležitým prostředkem, stále se objevuje řada speciálního oxidu titaničitého, průmysl oxidu titaničitého od obecných dodávek až po směr vývoje speciální dodávky jsou na vzestupu; (3) Oxid titaničitý se dělí na dva typy: anatonový typ a rutilový typ. Ačkoli oxid titaničitý anatonového typu stále zaujímá část podílu na trhu kvůli své vysoké ceně, oxid titaničitý rutilového typu je stále obecným trendem budoucího rozvoje průmyslu se svým vynikajícím výkonem. V produktové struktuře oxidu titaničitého u nás narůstá podíl rutilového oxidu titaničitého na cca 57 %, ale stále je daleko nižší než 90 % světa. Struktura produktu oxidu titaničitého v naší zemi aktivně rutiluje změnu směru oxidu titaničitého. Suma sumárum, průmysl oxidu titaničitého u nás, zejména speciální rutilový oxid titaničitý, je stále perspektivní.
· Aplikace titanového kovu a slitin titanu
· Titan je důležitý konstrukční kov vyvinutý v 50. letech 20. století. Titanová slitina má vlastnosti nízké hustoty, vysoké měrné pevnosti, dobré odolnosti proti korozi, nízké tepelné vodivosti, netoxické a nemagnetické, svařitelnosti, dobré biokompatibility, silné povrchové zdobnosti a je široce používána v letectví, letectví, chemii, ropě, elektrická energie, lékařství, stavebnictví, sportovní potřeby a další obory. Mnoho zemí světa si uvědomilo důležitost materiálů ze slitin titanu a provedlo výzkum a vývoj a bylo použito v praxi.
· V roce 2011 dosáhla celosvětová spotřeba titanu v komerčním letectví 46 % a vojenský titan 9 % (především vojenské letectví) a celková spotřeba titanu v leteckém sektoru přesáhla 50 %; Průmyslová spotřeba titanu představovala 43 % a rozvíjející se trhy 2 %.
· Existují jasné regionální rozdíly ve struktuře poptávky po titanových výrobcích. V Severní Americe a Evropské unii, zejména ve Spojených státech, kde je rozvinutý letecký a obranný průmysl, pochází asi 50 % poptávky po titanových výrobcích z leteckého a obranného průmyslu. V Japonsku dominuje poptávce průmyslový titan z chemických a jiných průmyslových odvětví. Podle Japan Titanium Association představuje letecký průmysl pouze 2-3 % japonské poptávky po titanu. Podobně jako v Japonsku pochází většina čínské poptávky po titanových produktech z chemického a energetického sektoru, přičemž letecký průmysl představuje pouze 10 %. Zatímco Čína se stala jedním z největších světových producentů a spotřebitelů tohoto kovu, většina produkce se omezila na titan nižší třídy, který se používá v rámech jízdních kol, golfových holí nebo trubek na ochranu proti korozi v chemickém průmyslu. V posledních letech se však množství titanu používaného v letectví v Asii výrazně zvýšilo, což ukazuje, že vyhlídky trhu s titanem jsou poměrně jasné.
· Letecký a kosmický sektor
· Titan používaný v letectví se soustřeďuje v západních zemích, zejména ve Spojených státech, kde se v této oblasti používá 60 % titanových materiálů. Asijské země, Japonsko a Čína tvoří asi 10 % titanu v této oblasti. S rychlým rozvojem asijského letectví v posledních letech se však spotřeba titanu v leteckém průmyslu odpovídajícím způsobem zvýší. Z globálního hlediska hraje na trhu s titanem rozhodující roli letecký průmysl. Historicky velké cykly titanového průmyslu úzce souvisejí s ochlazováním a oteplováním leteckého průmyslu.
· V roce 2011 dosáhla celosvětová produkce titanových materiálů 148,000 tun, z toho asi 64,000 tun titanových materiálů pro komerční letectví. Poptávka po letecké dopravě je v budoucím globálním hospodářském růstu stále obrovská a očekává se, že poptávka po nových letadlech bude v příštích 20 letech činit asi 30000. Poptávka po titanu u nových letadel je přitom vyšší než u starých letadel. Odhaduje se, že průměrná poptávka po titanu pro komerční letadla dosáhne za 20 let 40 tun/letadlo; Podle tohoto výpočtu zvýší globální průmysl komerčního letectví v příštích 20 letech poptávku po titanových materiálech asi o 1,2 milionu tun, přičemž složená roční míra růstu bude asi 17 % a průměrný roční nárůst o 60,{{ 15}} tun. Civilní letecký titanový průmysl bude vykazovat rychlý růst. Nové příležitosti se objeví také ve vojenském letectví; Očekává se také, že sektor vojenského letectví zaznamená novou poptávku kvůli zvýšeným vojenským výdajům zemí po celém světě v důsledku globálního geopolitického napětí.
· Civilní osobní letadla
· Hlavní aplikace slitin titanu v letadlech jsou následující:
·(1) Snížení konstrukční hmotnosti a zlepšení konstrukční účinnosti: Výkonnost pokročilé bojové technologie (jako jsou nadzvuková letadla) vyžaduje, aby letadlo mělo relativně nízký faktor konstrukční hmotnosti (tj. hmotnost konstrukce těla / normální vzletová hmotnost letadla) a slitina titanu má pevnostní charakteristiky blízké oceli střední pevnosti, ale nízká hustota namísto konstrukční oceli a vysokoteplotní slitiny může výrazně snížit hmotnost konstrukce, ale také může ušetřit náklady; Vezmeme-li jako příklad motor, statistiky ukazují, že na každý kilogram snížené kvality leteckého motoru lze snížit náklady na používání přibližně o 220-440 $.
·(2) Splňujte požadavky pro použití vysokoteplotních dílů: Titanová slitina má vlastnosti dobré tepelné odolnosti, jako například běžně používaný Ti-6Al-4V může pracovat při 350 stupních po dobu dlouhou dobu, takže ve vysokoteplotních částech letadla (jako je zadní trup atd.) může být nahrazena hliníková slitina, která nemůže splnit požadavky kvůli vysokým teplotám; TC11 může pracovat při 500 stupních po dlouhou dobu a může nahradit superslitinu a nerezovou ocel v kompresorové části motoru.
·(3) Splňujte požadavky na přizpůsobení kompozitním konstrukcím: Kompozity jsou široce používány v pokročilých letadlech, aby se snížila konstrukční hmotnost a splnily se požadavky na utajení. Pevnost a tuhost titanové slitiny a kompozitních materiálů jsou dobře sladěny, což může dosáhnout dobrého efektu snížení hmotnosti. Zároveň, protože potenciál těchto dvou je relativně blízko, není snadné vytvořit galvanickou korozi, takže odpovídající části konstrukčních dílů a spojovacích prvků by měly používat titanovou slitinu.
·(4) Splňují požadavky na vysokou odolnost proti korozi a dlouhou životnost: Titanové slitiny mají vysokou únavovou životnost a vynikající odolnost proti korozi, což může zlepšit odolnost proti korozi a životnost konstrukce a splnit požadavky na vysokou spolehlivost a dlouhou životnost moderních letadel a motory.
· Vojenská letadla
Vývoj a nákup vojenských zbraní směřuje k přenositelnosti a flexibilitě. Aby byly splněny požadavky na bojové výkony stíhacích letadel, je kromě použití vyspělé konstrukční technologie nutné používat špičkové výkonové materiály a pokročilé výrobní technologie. Jedním z důležitých opatření je výběr velkého množství slitin titanu a zlepšení aplikační úrovně pokročilých slitin titanu. Od 60. let 20. století se množství titanu v zahraničních vojenských letadlech rok od roku zvyšovalo. V současné době je množství titanové slitiny v různých pokročilých vojenských stíhačkách a bombardérech navržených v Evropě a Spojených státech stabilní na více než 20 % a podíl titanu v nových modelech výrazně roste.
· Automobilový průmysl
· Snížení spotřeby paliva a emisí nebezpečných odpadů (CO2, NOX atd.) se stalo jednou z hlavních hnacích sil a směrů technologického pokroku v automobilovém průmyslu. Výzkum ukazuje, že lehkost je účinným opatřením k dosažení úspory paliva a snížení znečištění. Na každých 10 % snížení kvality vozidla lze ušetřit spotřebu paliva o 8 %-10 % a emise výfukových plynů lze snížit o 10 %. Pokud jde o jízdu, po odlehčení se zlepšilo zrychlení vozu a zlepšila se také stabilita ovládání vozidla, hluk a vibrace. Z hlediska bezpečnosti při srážce je poté, co je vůz lehký, setrvačnost při srážce malá a brzdná dráha je zkrácena.
· Preferovaným přístupem k odlehčování automobilů je nahrazení tradičních automobilových materiálů (ocel) lehkými materiály s vysokou měrnou pevností, jako je hliník, hořčík, titan atd. V roce 2009 dosáhl celosvětový objem automobilového titanu 3,{{2} } tun. Titan se v závodních vozech používá již řadu let. V současné době se titanové materiály téměř používají v závodních vozech. Titan se v Japonsku používá na více než 600 tun.
· Výhody použití titanu v automobilech zahrnují: snížení hmotnosti a nižší spotřebu paliva; Zlepšení efektu přenosu energie a snížení hluku; Snížit vibrace, snížit zatížení součástí; Zlepšete životnost vozidla a ochranu životního prostředí.
· Zdravotní sektor
·
Titan má širokou škálu aplikací v lékařské oblasti. Titan je blízko lidské kosti, má dobrou biokompatibilitu a žádné toxické vedlejší účinky na lidskou tkáň. Lidské implantáty jsou speciální funkční materiály úzce související s lidským životem a zdravím. Ve srovnání s jinými kovovými materiály jsou výhody použití titanu a slitin titanu následující: 1 nízká hmotnost; 2. Nízký modul pružnosti; 3 Nemagnetické; 4 Žádná toxicita; 5 Odolnost proti korozi; Vysoká pevnost a dobrá houževnatost. Množství titanových slitin používaných v chirurgických implantátech roste tempem 5 %-7 % ročně. Titan a slitina titanu vyrobené z hlavice stehenní kosti, kyčelního kloubu, pažní kosti, lebky, kolenního kloubu, loketního kloubu, ramenního kloubu, záprstního kloubu, čelisti, srdce, ledvin, cévního dilatátoru, dlahy, protéz, spojovacích prostředků a dalších stovek kovových částí transplantovaných do lidské tělo, dosáhl dobrých výsledků, byl vysoce hodnocen lékařskou komunitou.
· Chemický průmysl
· Titan je široce používán v mnoha odvětvích národního hospodářství díky své vynikající odolnosti proti korozi, mechanickým vlastnostem a procesním vlastnostem. Zejména v chemické výrobě se titan používá místo nerezové oceli, slitiny na bázi niklu a dalších vzácných kovů jako materiálů odolných proti korozi. To má velký význam pro zvýšení výkonu, zlepšení kvality výrobků, prodloužení životnosti zařízení, snížení spotřeby, snížení spotřeby energie, snížení nákladů, předcházení znečištění, zlepšení pracovních podmínek a zlepšení produktivity práce.
· Titan se stal jedním z hlavních antikorozních materiálů v chemických zařízeních a upevnil si své postavení v odolnosti proti korozi v chemických zařízeních. Titan jako ideální materiál v chemických zařízeních také přitahuje stále více pozornosti inženýrů a techniků.
· Po letech propagace se titan a jeho slitiny široce používají jako vynikající konstrukční materiál odolný proti korozi v chemické výrobě. V současné době byla aplikace titanových zařízení rozšířena z počátečního průmyslu výroby sody a louhu na chlorečnan, chlorid amonný, močovinu, organickou syntézu, barviva, anorganické soli, pesticidy, syntetická vlákna, chemická hnojiva a čisté chemikálie a další průmyslová odvětví, a typ zařízení se vyvinul z malých a jednoduchých na velké a diverzifikované.
· Výsledky průzkumu ukázaly, že titanové výměníky tepla tvořily 57 %, titanové anody 20 %, titanové nádoby 16 % a ostatní 7 %. V chemickém průmyslu na "dvě alkálie", největší množství titanového výměníku tepla v chemickém zařízení.
· V posledních letech se technologie výroby titanových materiálů v Číně rychle zlepšila. Titan používaný v letectví, titan používaný ve vojenství a titan používaný v automobilech rychle rostly, zejména v oblasti letectví a kosmonautiky, s trendem dohánění titanu používaného v chemickém průmyslu. Obecně platí, že technický obsah titanu pro chemický průmysl je malý, přidaná hodnota produktů je nízká a podíl titanu pro chemický průmysl bude nevyhnutelně postupně klesat.
· Offshore inženýrství
· S rozvojem vědy a techniky a vyčerpáním zdrojů půdy se lidské vykořisťování a využívání oceánů dostalo na pořad jednání. Titan má vynikající odolnost proti korozi vůči mořské vodě a je široce používán při odsolování mořské vody, na lodích, při vývoji oceánské tepelné energie a při využívání zdrojů mořského dna.
· Již v 60. letech minulého století naše země zahájila aplikační výzkum titanu a titanových slitin v lodních a oceánských strojírenských zařízeních a udělala spoustu práce, v podstatě vytvořila řadu značek, různé výkony, kompletní odrůdy a specifikace Marine systém slitin titanu. Díky vlastnostem samotného titanu a titanové slitiny má jedinečné výhody při použití lodí a námořního vybavení, takže je široce používán v jaderných ponorkách, hlubinných ponorkách, ledoborecech s atomovou energií, křídlech, vznášedlech, minolovkách a vrtulích, mořské vodě potrubí, kondenzátor, výměník tepla atd.
· Pokud jde o lodní aplikace, v současnosti je množství titanu používaného pro lodě v Číně velmi malé a tvoří méně než 1 % celkové hmotnosti lodí. V oblasti náhradního titanu a slitin titanu pro lodě a námořní nářadí je velký potenciál rozvoje. Kromě toho, v odsolování mořské vody a pobřežních elektrárnách, kvůli obrovské poptávce trhu po odsolování mořské vody a pobřežních elektrárnách v naší zemi, pod podmínkou dalšího snižování nákladů na slitinu titanu a zlepšování stability kvality produktů, uplatnění na trhu perspektiva titanu bude velmi široká.
· Každodenní život
· Titan je široce používán v každodenním životě a lze jej popsat jako všudypřítomný, jako jsou golfové hlavy, rámy jízdních kol, tenisové rakety, invalidní vozíky, obruby brýlí atd.
· Použití titanu ve sportovním zboží díky jeho nízké hmotnosti a vysoké pevnosti se postupně rozšířilo od nejstarších tenisových a badmintonových raket na golfové hlavy, hole a závodní auta. V roce 2008 představoval sportovní volný čas 13 % celkové spotřeby v Číně, přičemž množství titanu použitého v samotných golfových hlavách a holích přesáhlo 1,000 tuny. Oblíbené jsou také rámy jízdních kol z titanové slitiny. V současnosti vyrábí titanová kola téměř 50 společností a Spojené státy jsou dlouhodobě největším výrobcem a spotřebitelem titanových kol. Lehké vlastnosti titanu jsou také aplikovány na rám a titan není snadno alergický na kůži a povrch titanu může mít po anodické úpravě brilantní barvu, takže se na rám používá od počátku 80. let.
V posledních letech se aplikace titanu v každodenním životě člověka rozšiřuje a rychlost vývoje je velmi rychlá a aplikační technologie je vyspělejší a dokonalejší. Spojené státy a Japonsko vedou cestu, pokud jde o titan pro každodenní použití.
