· Industrijski lanac titana
· Lanac industrije titana može se podijeliti u sljedeća četiri dijela:
·1. Oplemenjivanje primarnih minerala kao što su ilmenit i rutil za dobivanje koncentrata višeg stupnja fizičkim metodama
·2. Ponovnom preradom i pročišćavanjem koncentrata proizvodi se titan dioksid visoke čistoće za upotrebu u industriji titan dioksida.
Titanska spužva odnosi se na čistoću od 98,5%-99.7% spužvastog metalnog titana redukcijom titanijevog tetraklorida s magnezijem ili natrijem. Najvažnija je sirovina u industrijskoj proizvodnji titana. Titan spužva je primarni proizvod u proizvodnji metalnog titana, koji je potrebno dalje lijevati kako bi se dobio titan ingot, odnosno industrijski čisti titan, a zatim preraditi u odgovarajući titan materijal ili leguru titana.
· Priprema titanske spužve: Trenutno u industriji uglavnom postoje metode termičke redukcije magnezija (Kroll), metode termičke redukcije natrija (Hunterova metoda) i metode elektrolize rastaljene soli. Prednosti metode toplinske redukcije magnezija su u tome što se redukcijski agens magnezij može reciklirati i kapacitet jedne peći je velik. Nasuprot tome, kvaliteta proizvoda metode toplinske redukcije natrija je bolja, sadržaj metalnih nečistoća je nizak, ali proizvodni kapacitet jedne peći je mali, potrošnja natrija je velika. Metoda elektrolize rastaljene soli još uvijek je u fazi poluindustrijskog ispitivanja.
· Titanijev dioksid i njegova primjena
·
Titanijev dioksid (TiO2), vrlo stabilan oksid s izvrsnim optičkim i pigmentnim svojstvima, uglavnom se koristi kao bijeli anorganski pigment. Njegova netoksičnost, najbolja neprozirnost, najbolja bjelina i svjetlina, smatraju se najboljom izvedbom bijelog pigmenta na svijetu, naširoko se koristi u boji, plastici, papiru, tiskarskoj boji, kemijskim vlaknima, gumi, kozmetici i drugom industrije.
· Postoje dvije industrijske metode proizvodnje titanijevog dioksida, metoda sumporne kiseline i metoda klorida: metoda sumporne kiseline ima zreo proizvodni proces i jednostavnu opremu, ali nedostatak je dug proizvodni proces i ozbiljno onečišćenje okoliša; Tehnologija kloriranja je napredna, veliki kapacitet, visoka kvaliteta proizvoda, bjelina i raspon veličine čestica je uzak, u isto vrijeme, klor se također može reciklirati, nedostatak je što su zahtjevi za sirovinu prestrogi, sirovina mora biti TiO2 sadržaj 90%-95% prirodnog ili umjetnog rutila ili troske od titana.
· Postupak sumporne kiseline u procesu proizvodnje titanijevog dioksida
· Proces proizvodnje kloriranog titanijevog dioksida
· Titanijev dioksid dostupan je u tri kristalna oblika, naime rutil, anataz i pločasti titan. Među njima, pločasti titan ne može se koristiti kao pigment, a glavni pigment koji se koristi u industriji je tip anataza i titan dioksid tipa rutila.
· Anattip titan dioksida ima prednosti visoke čistoće, finih i ujednačenih čestica, dobrih optičkih svojstava, jake refrakcijske snage, velike obezbojene moći, jake pokrivne moći, niske apsorpcije ulja, visoke disperzije vode i uglavnom se koristi u bojama, tinti, kemijskim industrija vlakana, gume, stakla, kozmetike, sapuna, plastike i papira. Rutilni titanijev dioksid osim prednosti anataznog titanijevog dioksida, također ima bolju otpornost na vremenske uvjete i pokrivnu moć, uglavnom se koristi u naprednim industrijskim pigmentima, sjajnim lateks premazima, plastici, gumenim materijalima s većom diskoloracijom i brzim zahtjevima za sunce, naprednom sloju premaza papira i voštani papir. Što se tiče učinka pigmenta, rutilni titanijev dioksid bolji je od anataznog titanijevog dioksida, rutilnog titanijevog dioksida i većine proizvoda za površinsko premazivanje. U 2010. godini rutilni titanijev dioksid u našoj zemlji činio je 57% ukupnog titanijevog dioksida, daleko niže od 90% svjetske razine. U budućnosti, udio rutilnog titanijevog dioksida u našoj zemlji ima još više prostora za poboljšanje.
· Trenutno, industrija titan dioksida prolazi kroz tri velike prilagodbe: (1) rast svjetske proizvodnje titan dioksida je relativno spor, a azijsko-pacifička regija, posebno brzi rast proizvodnje titan dioksida u Kini, svjetska industrija titan dioksida u azijsko-pacifičkoj regiji, posebno u Kini za prijenos situacije je vrlo očit; (2) S nizvodno od performansi titan dioksida postavljaju se viši zahtjevi, tretman premaza titan dioksidom postao je važno sredstvo, niz posebnih titan dioksida nastavlja se pojavljivati, industrija titan dioksida od opće opskrbe do smjera razvoja posebne nabave su u porastu; (3) Titanijev dioksid se dijeli na dvije vrste: anatonski tip i rutilni tip. Iako titanijev dioksid anatonskog tipa još uvijek zauzima dio tržišnog udjela zbog svojih visokih troškova, titanijev dioksid rutilnog tipa i dalje je opći trend budućeg razvoja industrije sa svojim izvrsnim performansama. U strukturi proizvoda titanijevog dioksida u našoj zemlji raste udio rutilnog titanijevog dioksida koji iznosi oko 57%, ali je još uvijek daleko niži od svjetskih 90%. Struktura proizvoda titan dioksida u našoj zemlji aktivno se mijenja smjer rutilnog titan dioksida. Ukratko, industrija titan dioksida u našoj zemlji, posebno perspektiva posebnog rutilnog titan dioksida još uvijek obećava.
· Primjena metala titana i legura titana
· Titan je važan strukturni metal razvijen 1950-ih. Legura titana ima karakteristike niske gustoće, visoke specifične čvrstoće, dobre otpornosti na koroziju, niske toplinske vodljivosti, nije toksična i nemagnetska, zavarljivost, dobra biokompatibilnost, jaka površinska privlačnost i naširoko se koristi u zrakoplovstvu, zrakoplovstvu, kemijskoj industriji, nafti, elektroenergetika, medicina, građevinarstvo, sportska oprema i druga područja. Mnoge zemlje u svijetu shvatile su važnost materijala od legura titana, te su provele istraživanja i razvoj, te su primijenjene u praksi.
· U 2011. godini globalna potrošnja titana u komercijalnom zrakoplovstvu dosegnula je 46%, a vojni titan činio je 9% (uglavnom vojno zrakoplovstvo), a ukupna potrošnja titana u zrakoplovnom sektoru premašila je 50%; Industrijska potrošnja titana činila je 43%, a tržišta u razvoju 2%.
· Postoje jasne regionalne razlike u strukturi potražnje za proizvodima od titana. U Sjevernoj Americi i Europskoj uniji, posebice Sjedinjenim Državama, gdje postoji razvijena zrakoplovna i obrambena industrija, oko 50% potražnje za proizvodima od titana dolazi iz zrakoplovne i obrambene industrije. U Japanu industrijski titan iz kemijske i drugih industrija dominira potražnjom. Zrakoplovstvo čini samo 2-3% japanske potražnje za titanom, prema Japanskom udruženju za titan. Slično kao u Japanu, većina kineske potražnje za proizvodima od titana dolazi iz kemijskog i energetskog sektora, pri čemu zrakoplovstvo čini samo 10%. Iako je Kina postala jedan od najvećih svjetskih proizvođača i potrošača metala, većina proizvodnje bila je ograničena na titan niže kvalitete, koji se koristi u okvirima bicikala, palicama za golf ili cijevima za zaštitu od korozije u kemijskoj industriji. Međutim, posljednjih godina, količina titana koji se koristi u zrakoplovstvu značajno je porasla u Aziji, što pokazuje da je perspektiva tržišta titana relativno svijetla.
· Zrakoplovni sektor
· Titan koji se koristi u zrakoplovstvu koncentriran je u zapadnim zemljama, posebno u Sjedinjenim Državama, gdje se 60% materijala od titana koristi u ovom području. Azijske zemlje, Japan i Kina čine oko 10% titana u ovom polju. Međutim, s brzim razvojem azijskog zrakoplovstva posljednjih godina, potrošnja titana u području zrakoplovstva će se u skladu s time povećati. S globalne točke gledišta, zrakoplovna industrija igra odlučujuću ulogu na tržištu titana. Povijesno gledano, veliki ciklusi industrije titana usko su povezani s hlađenjem i zagrijavanjem zrakoplovne industrije.
· U 2011. globalna proizvodnja materijala od titana dosegla je 148,000 tona, uključujući oko 64,000 tona materijala od titana za komercijalno zrakoplovstvo. Potražnja za zračnim prijevozom još uvijek je velika u budućem globalnom gospodarskom rastu, a očekuje se da će potražnja za novim zrakoplovima biti oko 30,000 u sljedećih 20 godina. U međuvremenu, potražnja za titanom za nove zrakoplove veća je nego za stare zrakoplove. Procjenjuje se da će prosječna potražnja za titanom za komercijalne zrakoplove doseći 40 tona po zrakoplovu za 20 godina; Prema ovom izračunu, u sljedećih 20 godina, globalna industrija komercijalnog zrakoplovstva povećat će potražnju za materijalima od titana za oko 1,2 milijuna tona, sa ukupnom godišnjom stopom rasta od oko 17%, i prosječnim godišnjim porastom od 60,{{ 15}} tona. Industrija titana u civilnom zrakoplovstvu pokazat će brzi rast. Nove mogućnosti će se također pojaviti u vojnom zrakoplovstvu; Također se očekuje nova potražnja za sektorom vojnog zrakoplovstva zbog povećane vojne potrošnje zemalja diljem svijeta zbog globalnih geopolitičkih napetosti.
· Civilni putnički zrakoplov
· Glavne primjene legura titana u zrakoplovima su sljedeće:
·(1) Smanjenje strukturne težine i poboljšanje strukturne učinkovitosti: performanse napredne borbene tehnologije (kao što je nadzvučni zrakoplov) zahtijevaju da zrakoplov ima relativno nizak strukturni faktor težine (tj. težina strukture tijela/normalna težina zrakoplova pri polijetanju), a legura titana ima karakteristike čvrstoće bliske čeliku srednje čvrstoće, ali niske gustoće, umjesto konstrukcijskog čelika i visokotemperaturne legure, mogu uvelike smanjiti težinu konstrukcije, ali također može uštedjeti troškove; Uzimajući motor kao primjer, statistika pokazuje da se za svaki kilogram smanjene kvalitete motora zrakoplova trošak upotrebe može smanjiti za oko 220-440 USD.
·(2) Ispunjava zahtjeve za korištenje visokotemperaturnih dijelova: legura titana ima karakteristike dobre otpornosti na toplinu, kao što je uobičajeno korišteni Ti-6Al-4V može raditi na 350 stupnjeva za dugo vremena, tako da se u visokotemperaturnim dijelovima zrakoplova (kao što je stražnji trup itd.) može zamijeniti aluminijska legura koja ne može zadovoljiti zahtjeve zbog visokih temperaturnih performansi; TC11 može raditi na 500 stupnjeva dugo vremena i može zamijeniti superlegure i nehrđajući čelik u kompresorskom dijelu motora.
·(3) Ispuniti zahtjeve usklađivanja s kompozitnim strukturama: Kako bi se smanjila strukturna težina i ispunili zahtjevi za nevidljivost, kompoziti se široko koriste u naprednim zrakoplovima. Čvrstoća i krutost legure titana i kompozitnih materijala dobro su usklađeni, što može postići dobar učinak smanjenja težine. U isto vrijeme, budući da je potencijal njih dvoje relativno blizak, nije lako proizvesti galvansku koroziju, pa bi odgovarajući dijelovi strukturnih dijelova i pričvrsni elementi trebali koristiti leguru titana.
·(4) Ispunjava zahtjeve visoke otpornosti na koroziju i dugog vijeka trajanja: legure titana imaju visoku otpornost na zamor i izvrsnu otpornost na koroziju, što može poboljšati otpornost na koroziju i vijek trajanja strukture i ispuniti zahtjeve visoke pouzdanosti i dugog vijeka trajanja naprednih zrakoplova i motori.
· Vojni zrakoplov
Razvoj i nabava vojnog oružja ide prema prenosivosti i fleksibilnosti. Kako bi se zadovoljili zahtjevi borbenih performansi borbenih zrakoplova, osim korištenja napredne tehnologije dizajna, potrebno je koristiti materijale vrhunskih performansi i naprednu tehnologiju proizvodnje. Jedna od važnih mjera je odabir velikog broja legura titana i poboljšanje razine primjene naprednih legura titana. Od 1960-ih, količina titana u stranim vojnim zrakoplovima povećavala se iz godine u godinu. Trenutačno je količina titanijske legure u raznim naprednim vojnim lovcima i bombarderima dizajniranim u Europi i Sjedinjenim Državama stabilna na više od 20%, a udio titana u novim modelima uvelike raste.
· Automobilska industrija
· Smanjenje potrošnje goriva i emisija opasnog otpada (CO2, NOX, itd.) postalo je jedan od glavnih pokretača i smjerova tehnološkog napretka u automobilskoj industriji. Istraživanja pokazuju da je mala težina učinkovita mjera za postizanje uštede goriva i smanjenja zagađenja. Za svakih 10% smanjenja kvalitete vozila, potrošnja goriva može se uštedjeti za 8%-10%, a emisije ispušnih plinova mogu se smanjiti za 10%. Što se tiče vožnje, performanse ubrzanja automobila su poboljšane nakon smanjene težine, a poboljšana je i stabilnost upravljanja vozilom, buka i vibracije. Iz perspektive sigurnosti u slučaju sudara, nakon što je automobil lagan, inercija tijekom sudara je mala, a put kočenja smanjen.
· Preferirani pristup smanjenju težine automobila je zamjena tradicionalnih materijala za automobile (čelik) laganim materijalima visoke specifične čvrstoće, kao što su aluminij, magnezij, titan itd. U 2009. godini globalna količina titana za automobile dosegla je 3,{{2} } tona. Titan se godinama koristi u trkaćim automobilima. Trenutno se materijali od titana gotovo koriste u trkaćim automobilima. Titan je u Japanu iskorišten za više od 600 tona.
· Prednosti korištenja titana u automobilima uključuju: smanjenje težine i manju potrošnju goriva; Poboljšati učinak prijenosa snage i smanjiti buku; Smanjite vibracije, smanjite opterećenje komponenti; Poboljšajte trajnost vozila i zaštitu okoliša.
· Sektor zdravstva
·
Titan ima širok raspon primjena u medicini. Titan je blizak ljudskoj kosti, ima dobru biokompatibilnost i nema toksičnih nuspojava na ljudsko tkivo. Ljudski implantati su posebni funkcionalni materijali usko povezani sa ljudskim životom i zdravljem. U usporedbi s drugim metalnim materijalima, prednosti korištenja titana i titanovih legura su sljedeće: 1 mala težina; 2. Mali modul elastičnosti; 3 Nemagnetski; 4 Nema toksičnosti; 5 Otpornost na koroziju; Visoka čvrstoća i dobra žilavost. Količina legura titana koje se koriste u kirurškim implantatima raste stopom od 5%-7% godišnje. Titan i legure titana izrađeni od glave bedrene kosti, zgloba kuka, humerusa, lubanje, zgloba koljena, zgloba lakta, ramenog zgloba, zgloba metakarpoprsta, čeljusti, srca, bubrega, vaskularnog dilatatora, udlaga, proteza, spojnica i drugih stotina metalnih dijelova transplantiranih u ljudskog tijela, postigao je dobre rezultate, dobio je visoku ocjenu od strane medicinske zajednice.
· Kemijska industrija
· Titan se široko koristi u mnogim sektorima nacionalnog gospodarstva zbog svoje izvrsne otpornosti na koroziju, mehaničkih svojstava i procesnih svojstava. Posebno u kemijskoj proizvodnji, titan se koristi umjesto nehrđajućeg čelika, legura na bazi nikla i drugih rijetkih metala kao materijala otpornih na koroziju. Ovo je od velike važnosti za povećanje proizvodnje, poboljšanje kvalitete proizvoda, produljenje radnog vijeka opreme, smanjenje potrošnje, smanjenje potrošnje energije, smanjenje troškova, sprječavanje onečišćenja, poboljšanje radnih uvjeta i poboljšanje produktivnosti rada.
· Titan je postao jedan od glavnih antikorozivnih materijala u kemijskoj opremi i utvrdio je svoju poziciju u otpornosti na koroziju u kemijskoj opremi. Kao idealan materijal u kemijskoj opremi, titan također privlači sve više pozornosti inženjera i tehničara.
· Nakon godina promicanja, titan i njegove legure naširoko su korišteni kao izvrstan strukturni materijal otporan na koroziju u kemijskoj proizvodnji. Trenutno je primjena opreme od titana proširena s početne industrije sode i kaustične sode na klorat, amonijev klorid, ureu, organsku sintezu, boje, anorganske soli, pesticide, sintetička vlakna, kemijska gnojiva i fine kemikalije i druge industrije, a vrsta opreme se razvila od male i jednostavne do velike i raznolike.
· Rezultati istraživanja pokazali su da izmjenjivači topline od titana čine 57%, anode od titana 20%, posude od titana 16% i ostale 7%. U kemijskoj industriji do "dvije lužine", najveća količina titanium izmjenjivač topline u kemijskoj opremi.
· Posljednjih godina, proizvodna tehnologija titanskih materijala u Kini brzo se poboljšala. Titan koji se koristi u zrakoplovstvu, titan koji se koristi u vojsci i titan koji se koristi u automobilima brzo je porastao, posebno u području zrakoplovstva, s trendom sustizanja titana koji se koristi u kemijskoj industriji. Općenito, tehnički sadržaj titana za kemijsku industriju je mali, dodana vrijednost proizvoda je niska, a udio titana za kemijsku industriju neizbježno će se postupno smanjivati.
· Inženjering na moru
· S razvojem znanosti i tehnologije i iscrpljivanjem kopnenih resursa, ljudsko iskorištavanje i korištenje oceana stavljeno je na dnevni red. Titan ima izvrsnu otpornost na koroziju morske vode i naširoko se koristi u desalinizaciji morske vode, brodovima, razvoju toplinske energije oceana i iskorištavanju resursa morskog dna.
· Već u 1960-ima, naša je zemlja započela istraživanje primjene titana i titanovih legura u brodskoj i oceanskoj inženjerskoj opremi, te je obavila puno posla, u osnovi je formirala niz robnih marki, različitih izvedbi, potpunih varijanti i specifikacija marine sustav legure titana. Zbog karakteristika samog titana i legure titana, ima jedinstvene prednosti u primjeni brodova i pomorske opreme, tako da se naširoko koristi u nuklearnim podmornicama, dubokim podmornicama, atomskim ledolomcima, hidrogliserima, lebdjelicama, minolovcima i propelerskim propelerima, morskoj vodi cjevovod, kondenzator, izmjenjivač topline itd.
· Što se tiče primjene na brodovima, trenutno je količina titana koja se koristi za brodove u Kini vrlo mala i čini manje od 1% ukupne težine brodova. Veliki razvojni potencijal postoji u području rezervnog titana i titanovih legura za brodske i pomorske alate. Osim toga, u desalinizaciji morske vode i obalnim elektranama, zbog velike potražnje na tržištu za desalinizaciju morske vode i obalne elektrane u našoj zemlji, pod uvjetom daljnjeg smanjenja troškova legure titana i poboljšanja stabilnosti kvalitete proizvoda, tržišna primjena perspektiva titana bit će vrlo široka.
· Svakodnevni život
· Titan se široko koristi u svakodnevnom životu i može se opisati kao sveprisutan, kao što su glave za golf, okviri za bicikle, teniski reketi, invalidska kolica, okviri za naočale itd.
· Primjena titana u sportskoj opremi zbog njegove male težine i velike čvrstoće postupno se proširila od najranijih teniskih reketa i reketa za badminton do glava za golf, palica i trkaćih automobila. U 2008. sportsko slobodno vrijeme činilo je 13% ukupne potrošnje u Kini, među kojima je količina titana korištenog samo u glavama i palicama za golf premašila 1,000 tona. Okviri za bicikle izrađeni od legure titana također su popularni. Trenutačno gotovo 50 tvrtki proizvodi bicikle od titana, a Sjedinjene Države već su dugo najveći proizvođač i potrošač bicikala od titana. Lagane karakteristike titana također se primjenjuju na okvir, a titan nije lako alergičan na koži, a površina titana može imati sjajnu boju nakon anodnog tretmana, tako da se nanosi na okvir od ranih 1980-ih.
Posljednjih godina primjena titana u ljudskom svakodnevnom životu se širi, a brzina razvoja je vrlo brza, a tehnologija primjene je zrelija i savršenija. Sjedinjene Države i Japan prednjače kada je u pitanju titan za svakodnevnu upotrebu.
