Titaniumgebruik en toepassingen

De keten van de titaniumindustrie kan worden onderverdeeld in de volgende vier delen:

1 Primaire verrijking van titaniumerts, rutiel, enz., en het verkrijgen van hoogwaardigere concentraten door middel van fysieke methoden.

2 Hoogzuiver titaandioxide wordt bereid door de verwerking en zuivering van concentraten en gebruikt in de titaandioxide-industrie.

Titaantetraoxide produceert titaniumtrichloride door middel van oxidatie, reductie en andere processen om titaniumspons te produceren

4. Gieten van titaniumspons om een ​​dichte kristalstructuur van titaniumstaven te verkrijgen, gebruikt bij de productie van titanium en titaniumlegeringen.

Titanium spons

Titanium spons

Titaniumspons verwijst naar de reductie van titaniumtetrachloride met magnesium of natrium om titaniumspons te verkrijgen met een zuiverheid van 98,5%-99,7%. Het is de belangrijkste grondstof bij de productie van de titaniumindustrie. Titaniumspons is een titaniummetaalproductieproces van primaire producten, moet titaniumstaaf krijgen na verder gieten van dat industriële zuivere titanium, en kan worden verwerkt tot de overeenkomstige titanium- of titaniumlegering.

Bereiding van titaniumspons: voornamelijk thermische reductiemethode van magnesium (Kroll-methode), natriumreductiemethode (Hunt-methode) en gesmolten-zoutelektrolyse. Het voordeel van de magnesiumreductiemethode is dat magnesium gerecycled kan worden. Ter vergelijking: de productkwaliteit is beter en het gehalte aan metaalonzuiverheden is lager, maar de productiecapaciteit van een enkele oven is kleiner en het natriumverbruik is groter. En gesmolten-zoutelektrolyse bevindt zich nog steeds in het semi-industriële experimentele stadium.

Titaandioxide en de toepassing ervan

Titaandioxide

Titaandioxide, wetenschappelijk bekend als titaniumdioxide (TiO2), is een zeer stabiel oxide met uitstekende optische en pigmenteigenschappen, voornamelijk gebruikt als witte anorganische pigmenten. Het is niet giftig, heeft het beste dekvermogen, de beste witheid en helderheid en wordt beschouwd als een wit pigment met de beste prestaties ter wereld, dat veel wordt gebruikt in de coating-, kunststof-, papierfabricage-, drukinkt-, enz. chemische vezels, rubber, cosmetica enzovoort.

China titaandioxide-applicatiegebieden wereldwijde distributie van titaandioxide-applicaties

Zwavelzuur en chlorering van titaniumdioxide industriële productiemethoden: zwavelzuurproductietechnologie is volwassen, eenvoudige uitrusting, maar het nadeel is dat het productieproces en de milieuvervuiling ernstig zijn; De chloreringstechnologie is geavanceerd, de grote productiecapaciteit, de hoge productkwaliteit, de witheid en het deeltjesgrootteverdelingsbereik zijn smal. Tegelijkertijd kan chloor ook worden gerecycled, het nadeel is dat de eisen aan grondstoffen te streng zijn, de grondstof moet natuurlijk of synthetisch rutiel en titaniumslak zijn met een TiO2-gehalte van 90%-95%.

Zwavelzuurproces voor de productie van titaniumdioxide

Zwavelzuurproductieproces van titaniumdioxide

Productieproces van titaniumdioxide door chloreringsmethode

Productieproces van titaniumdioxide door chloreringsmethode

Titaandioxide heeft drie kristaltypen: rutiel, anataas en plaat. Het type plaattitanium kan in de industrie niet als pigment worden gebruikt. De belangrijkste gebruikte pigmenten zijn anataas en rutiel titaandioxide.

Rutiel titaandioxide heeft de voordelen van hoge zuiverheid, fijne en uniforme deeltjes, goede optische eigenschappen, sterk brekingsvermogen, hoog achromatisch vermogen, sterk dekvermogen, lage olie-absorptie, waterdispersie, enz. Het wordt voornamelijk gebruikt in de coatingindustrie, drukinkt, chemische vezels, rubber, glas, cosmetica, zeep, plastic en papier maken. Rutiel-titaandioxide heeft niet alleen de voordelen van anataastitaandioxide, maar heeft ook een betere verwerings- en dekkracht, voornamelijk gebruikt in hoogwaardige industriële verven, glanzende latexverven, kunststoffen, hoge kleurkracht en snelle behoefte aan rubbermaterialen, geavanceerde papiercoating vanwege de pigmentprestaties is rutiel titaandioxide superieur aan anataas titaandioxide, rutiel titaandioxide in het oppervlak van het product voor coatingbehandeling van het grootste deel van het jaar 2010 in China. In 2010 bedroeg de totale hoeveelheid rutieltitaandioxide in China 57%, ver onder het mondiale niveau van 90%. In de toekomst kan het aandeel rutieltitaandioxide in China nog steeds verder worden verbeterd.

Momenteel ondergaat de titaandioxide-industrie drie grote aanpassingen: (1) de groei van de titaandioxideproductie in de wereld is relatief langzaam, terwijl de regio Azië-Pacific, en vooral de Chinese productie van titaandioxide sneller groeit, terwijl de titaandioxideproductie in de wereld in Azië sneller groeit. -Pacific regio, vooral China's overdracht van de trend is duidelijk; (2) met de stroomafwaartse prestaties van titaniumdioxide om een ​​hogere vraag naar voren te brengen, is het coatingproces van titaniumdioxide een belangrijk middel geworden voor allerlei soorten speciale soorten titaniumdioxide, de titaniumdioxide-industrie ontwikkelt zich voortdurend van algemene goederen tot gewone goederen producten. Speciale producten (3) zijn zojuist gelanceerd; Titaandioxide is verdeeld in twee soorten: anataas en rutiel. Anataas titaandioxide neemt nog steeds een deel van het marktaandeel in beslag vanwege de hogere prijs, maar de prestaties van de industrie met rutiel titaandioxide als toekomstige ontwikkelingstrend zijn nog steeds uitstekend. In de Chinese titaandioxideproductstructuur neemt het aandeel rutieltitaandioxide toe, goed voor ongeveer 57%, maar nog steeds ver onder het aandeel van 90% van de wereldbevolking. De Chinese productstructuur van titaniumdioxide ontwikkelt zich actief in de richting van rutieltitaandioxide. Samenvattend zijn de Chinese titaandioxide-industrie, vooral de vooruitzichten voor speciaal rutieltitaandioxide, nog steeds optimistisch.

Toepassing van titanium en titaniumlegering

Titanium is een belangrijke metaalstructuur ontwikkeld in de jaren vijftig. Titaniumlegeringen met een lage dichtheid, hoge specifieke sterkte, goede corrosieweerstand, lage thermische geleidbaarheid, niet-giftig en niet-magnetisch, lasbaar, biocompatibel, oppervlaktedecoratie, enz., worden veel gebruikt in de luchtvaart, ruimtevaart, chemische industrie, aardolie, elektriciteit, medische zorg, bouw, sportartikelen en andere gebieden. Veel landen in de wereld hebben het belang van titaniumlegeringsmaterialen onderkend, onderzoek en ontwikkeling uitgevoerd en in de praktijk toegepast.

Toepassingsgebieden van titanium en titaniumlegeringen

In 2011 bereikte het aandeel van de mondiale commerciële luchtvaartconsumptie 46%, het aandeel van beschermend titanium is 9% (voornamelijk militaire luchtvaart), het aandeel van titaniumconsumptie in de luchtvaart is meer dan 50%; het aandeel van de industriële titaniumconsumptie bedraagt ​​43%, en het aandeel van de titaniumconsumptie in opkomende markten is 2%.

Er zijn duidelijke verschillen in de structuur van de regionale vraag naar titaniumproducten.

Er zijn duidelijke verschillen in de regionale vraagstructuur van titaniumproducten. In de Verenigde Staten en de Europese Unie, vooral in de Verenigde Staten, bedraagt ​​de vraag van de lucht- en ruimtevaart- en defensie-industrie naar titaniumproducten ongeveer 50% in de lucht- en ruimtevaart- en defensie-industrie. In Japan domineert industrieel titanium uit de chemische industrie de vraag. Volgens de Japan Titanium Association is de lucht- en ruimtevaartsector verantwoordelijk voor slechts 2-3% van de Japanse vraag naar titanium. Vrij gelijkaardig aan de situatie in Japan komt het grootste deel van de vraag naar titaniumproducten uit de chemische en energiesector, waarbij de lucht- en ruimtevaart slechts 10% voor zijn rekening neemt. Hoewel China een van de grootste producenten en consumenten van titanium ter wereld is geworden, is een groot deel van de productie beperkt gebleven tot titanium van lagere kwaliteit voor gebruik in frames, golfclubs of corrosiebestendige leidingen voor de chemische industrie zelf. De afgelopen jaren is de hoeveelheid titanium die in de lucht- en ruimtevaart in Azië wordt gebruikt echter dramatisch toegenomen, dus het is duidelijk dat de titaniummarkt een betere toekomst tegemoet gaat.

Mondiale titaniumconsumptiestructuur China Titaniumconsumptiestructuur

Lucht- en ruimtevaart

Op het gebied van de lucht- en ruimtevaart is titanium geconcentreerd in westerse landen, vooral in de Verenigde Staten, waar 60% van de titaniummaterialen op dit gebied wordt gebruikt. Van de Aziatische landen investeren Japan en China beide ongeveer 10% in titaniumvelden. De laatste jaren, met de snelle ontwikkeling van de Aziatische lucht- en ruimtevaartindustrie, zal het verbruik van titanium in de lucht- en ruimtevaartsector echter toenemen. Wereldwijd neemt de lucht- en ruimtevaartindustrie een centrale positie in op de titaniummarkt, en historisch gezien zijn veranderingen in de titaniumindustrie nauw verwant aan de lucht- en ruimtevaartindustrie.

De economische groei zorgt voor een nieuwe grote vraag, de mondiale titaniumproductie bereikte 14,8 miljoen ton in 2011, waarvan ongeveer 6,4 miljoen ton commercieel luchtvaarttitaan, de toekomstige vraag naar mondiaal luchtvervoer is nog steeds enorm, wordt verwacht in de komende 20 jaar, de vraag naar nieuwe vliegtuigen zijn ongeveer 3 miljoen, terwijl tegelijkertijd de nieuwe vliegtuigen op de vraag naar titanium van oude vliegtuigen rekenen, wordt verwacht dat binnen 20 jaar de gemiddelde vraag naar titanium in commerciële vliegtuigen 40 ton / frame zal bedragen. Er wordt voorspeld dat de mondiale vraag naar titaniummaterialen voor de commerciële luchtvaart de komende twintig jaar ongeveer 120 miljoen ton zal bedragen, met een samengesteld jaarlijks groeipercentage van ongeveer 17% en een gemiddelde jaarlijkse vraag naar titaniummaterialen van 6 miljoen ton. op het gebied van titaniummaterialen voor de burgerluchtvaart zal een snelle groei laten zien. Het gebied van de militaire luchtvaart zal ook een nieuwe kans bieden; Als gevolg van de mondiale geopolitieke spanningen en de toegenomen mondiale militaire uitgaven zal er naar verwachting ook op het gebied van de militaire luchtvaart een nieuwe vraag ontstaan.

Civiele vliegtuigen

De belangrijkste toepassingen van titaniumlegeringen in vliegtuigen zijn als volgt:

(1) Vermindering van het structurele gewicht en verbetering van de structurele efficiëntie: geavanceerde tactische technologische prestaties (zoals supersonische vliegtuigen) op de vliegtuigconstructie. De gewichtscoëfficiëntvereisten zijn relatief laag (dat wil zeggen: structureel gewicht van de romp / startgewicht van gewone vliegtuigen) en titaniumlegering heeft een sterkte die dicht bij de kenmerken van sterk staal ligt, maar met een kleine dichtheid, in plaats van constructiestaal en hogetemperatuurlegeringen, waardoor het gewicht van de constructie aanzienlijk wordt verminderd, maar ook kosten worden bespaard; om de motor als voorbeeld te nemen. Statistieken tonen aan dat de kwaliteit van de vliegtuigmotor met één kilogram per kilogram wordt verminderd. Het gebruik van de kosten kan met ongeveer 220-440 Amerikaanse dollars worden verminderd.

(2) bij gebruik van hoge temperatuur onderdelenvereisten: titaniumlegering heeft een goede hittebestendigheid, zoals Ti-6Al-4V voor langdurig werk bij 350 graden, dus in het vlak van de onderdelen op hoge temperatuur (zoals de achterste romp, enz.) kunnen een vervanging zijn voor prestaties bij hoge temperaturen voldoen niet aan de eisen van de aluminiumlegering TC11 kan 500 graden zijn voor langdurig werk, in de motor kunnen onderdelen onder druk staan een vervanging voor hogetemperatuurlegeringen en roestvrij staal.

(3) om te voldoen aan de eisen van matching met een composietstructuur: om het gewicht te verminderen en aan de stealth-eisen te voldoen, gebruiken geavanceerde vliegtuigen een groot aantal composietmaterialen, de sterkte en stijfheid van titaniumlegering en composietmateriaal passen beter bij elkaar, je kunt een goede krijgen gewichtsverminderend effect. Tegelijkertijd is het vanwege het nauwere potentieel niet eenvoudig om galvanische koppelingscorrosie te veroorzaken, dus de overeenkomstige delen van de structurele componenten en bevestigingsmiddelen zijn geschikt voor het gebruik van een titaniumlegering.

(4) Voldoe aan de eisen van hoge corrosieweerstand en een lange levensduur: titaniumlegering heeft een hoge vermoeidheidslevensduur en uitstekende corrosieweerstand, wat de corrosieweerstand en levensduur van de structuur kan verbeteren, en voldoet aan de eisen van hoge betrouwbaarheid en lange levensduur van geavanceerde luchtvaart levensduur van de motor.

Militair vliegtuig

De ontwikkeling en aanschaf van militaire wapens zullen zich blijven ontwikkelen in de richting van lichtgewicht en flexibel, om te voldoen aan de gevechtsprestatie-eisen van gevechtsvliegtuigen. Naast het gebruik van geavanceerde ontwerptechnologie is het ook noodzakelijk om een ​​groot aantal te gebruiken van materialen met uitstekende prestaties, evenals geavanceerde technologie en productietechnologie. . Een groot aantal titaniumlegeringen, het verbeteren van het toepassingsniveau van geavanceerde titaniumlegeringen is een van de belangrijke maatregelen. Sinds de jaren zestig is de hoeveelheid titanium die in buitenlandse militaire vliegtuigen wordt gebruikt jaar na jaar toegenomen, en de hoeveelheid titaniumlegeringen in verschillende soorten geavanceerde militaire gevechtsvliegtuigen en bommenwerpers, ontworpen door Europa en de Verenigde Staten, is gestabiliseerd boven de 20%, en de hoeveelheid van de titaniumlegeringen die in nieuwe modellen worden gebruikt, is boven de 20% gestabiliseerd. De consumptie zorgde voor een aanzienlijke stijging.

Auto industrie

Het terugdringen van het brandstofverbruik en het terugdringen van de uitstoot van schadelijk afval (CO2, NOX, enz.) zijn een van de belangrijkste drijvende krachten en richtingen voor de technologische vooruitgang in de auto-industrie geworden. Uit onderzoek blijkt dat lichtgewicht een effectieve maatregel is om brandstof te besparen en de vervuiling te verminderen. Met een vermindering van de automassa met 10% kan het brandstofverbruik met 8%-10% worden verminderd, en de uitlaatemissies met 10%. Tijdens het rijden worden de acceleratieprestaties van het voertuig verbeterd en worden de stabiliteit, het geluid en de trillingen van het voertuig verbeterd. Uit het oogpunt van de botsveiligheid is het zo dat nadat het voertuiggewicht licht is, de traagheid klein is en de remweg korter wordt.

Lichtgewicht materialen, zoals aluminium, magnesium, titanium en andere alternatieve materialen, zoals aluminium, magnesium, titanium, enz., zijn de voorkeursmethode voor lichtgewicht. In 2009 heeft het wereldwijde gebruik van titanium in de auto-industrie de 3000 ton bereikt. Titanium in de toepassing van auto's is al vele jaren geschiedenis. Momenteel gebruiken auto's bijna allemaal titanium, de Japanse auto met titanium heeft meer dan 600 ton, met de ontwikkeling van de wereldwijde auto-industrie neemt het aantal auto's met titanium nog steeds snel toe.

De voordelen van het gebruik van titanium zijn: gewicht verminderen, brandstofverbruik verminderen; de efficiëntie van de krachtoverbrenging verbeteren, ruis verminderen; trillingen verminderen, belasting verminderen; Verbeter de duurzaamheid van de auto en de bescherming van het milieu.

Medische industrie

Titanium splitsschroeven Titanium heeft een breed scala aan toepassingen op medisch gebied. Titanium ligt dicht bij menselijke botten, is biocompatibel en heeft geen toxische bijwerkingen op het menselijk lichaam. Menselijk implantaat is een speciaal functioneel materiaal dat nauw verwant is aan het menselijk leven en de gezondheid. Vergeleken met andere metalen materialen heeft het gebruik van titanium en titaniumlegeringen de volgende voordelen: 1. licht van gewicht; lage elasticiteitsmodulus; 3. niet-magnetisch; 4. niet-giftig; 5. corrosiebestendigheid; 6. hoge sterkte en taaiheid. Het gebruik van titaniumlegeringen in chirurgische implantaten groeit met een snelheid van 5-7% per jaar. Titanium en titaniumlegering dijbeen, heupgewrichten, opperarmbeen, schedel, kniegewrichten, ellebooggewrichten, schoudergewrichten, metacarpofalangeale gewrichten, kaken en hartkleppen, nierdifferentiatiemembranen, vaatverwijders, spalken, prothesen, productie van aanhaalschroeven zullen in het menselijk lichaam worden getransplanteerd honderden metalen onderdelen en behaalde goede resultaten, en kreeg een hoge mate van evaluatie in de medische gemeenschap.

Chemische industrie

Titanium heeft uitstekende corrosieweerstand, mechanische eigenschappen en procesprestaties en wordt veel gebruikt in veel sectoren van de nationale economie. Vooral bij de chemische productie worden titanium in plaats van roestvrij staal, legeringen op nikkelbasis en andere zeldzame metalen als corrosiebestendige materialen gebruikt. Dit is van groot belang voor het verhogen van de productie, het verbeteren van de productkwaliteit, het verlengen van de levensduur van apparatuur, het verminderen van het verbruik, het verminderen van het energieverbruik, het verlagen van de kosten, het voorkomen van vervuiling, het verbeteren van de arbeidsomstandigheden en het verhogen van de arbeidsproductiviteit.

Titanium is een van de belangrijkste corrosiewerende materialen in chemische apparatuur geworden en heeft zijn corrosieweerstand in chemische fabrieken bewezen. Titanium als ideaal materiaal in chemische apparatuur, maar ook steeds meer aandacht van ingenieurs en technici.

Na jaren van promotie worden titanium en zijn legeringen als uitstekende corrosiebestendige materialen op grote schaal gebruikt in de chemische productie. De toepassing van titaniumapparatuur is uitgebreid van de oorspronkelijke natriumcarbonaat- en natronloogindustrie naar chloraat, ammoniumchloride, ureum, organische synthese, kleurstoffen, anorganische zouten, pesticiden, synthetische vezels, meststoffen, fijne chemische industrie, enz., en de soorten van apparatuur is ontwikkeld van klein en enkelvoudig tot groot en gediversifieerd.

Onderzoeksresultaten tonen aan dat titaniumwarmtewisselaars 57% voor hun rekening namen, titaniumanodes 20%, titaniumcontainers 16% en andere 7%. In de chemische industrie met "twee basen", de grootste hoeveelheid titaniumwarmtewisselaars in chemische apparatuur.

In de afgelopen jaren is de productietechnologie voor titaniummateriaal in China snel vooruitgegaan, titanium in de ruimtevaart, militair titanium, titanium voor voertuigen en andere zeer snelle groei, vooral op het gebied van de lucht- en ruimtevaart, is er een tendens om de chemische industrie in te halen. . Over het geheel genomen is de chemische industrie met titaniumtechnologie-inhoud kleine producten met een lage toegevoegde waarde, het aandeel van de chemische industrie met titanium zal geleidelijk afnemen.

Maritieme techniek

Met de ontwikkeling van wetenschap en technologie en de toenemende uitputting van landbronnen is de menselijke ontwikkeling en het gebruik van de oceaan op de agenda komen te staan. Titanium heeft een uitstekende weerstand tegen zeewatercorrosie en wordt veel gebruikt bij de ontzilting van zeewater, schepen, de ontwikkeling van thermische energie in de oceaan en de winning van hulpbronnen op de zeebodem en op andere gebieden.

Icebreaker al in de jaren zestig begon China de toepassing van titanium en titaniumlegeringen in schepen en scheepsbouwapparatuur te bestuderen, en heeft veel werk verricht, in feite een aantal kwaliteiten, verschillende eigenschappen en volledige specificaties van titaniumlegeringen gevormd voor schepen. Systeem. Vanwege de eigenschappen van titanium en titaniumlegeringen hebben ze zelf unieke voordelen bij de toepassing van schepen en maritieme uitrusting. Ze worden veel gebruikt in kernonderzeeërs, duikboten, atoomijsbrekers, draagvleugelboten, hovercrafts, mijnenvegers en propellers, zeewater, condensors, warmtewisselaars en spoedig.

Bij scheepstoepassingen is het huidige gebruik van titanium in China erg klein, goed voor minder dan 1% van het totale gewicht van het schip

Titanium en titaniumlegeringen op het gebied van schepen en scheepsbouwapparatuur hebben een groot ontwikkelingspotentieel. En in de ontziltings- en kustkrachtcentrales is de vraag naar de markt voor ontziltings- en kustkrachtcentrales in China enorm. Om de kosten van titaniumlegeringen verder te verlagen en de stabiliteit van de productkwaliteit te verbeteren, zullen de marktvooruitzichten voor titaniumlegeringen zeer breed zijn. . Heel breed.

Dagelijks leven

Titanium wordt op grote schaal gebruikt in het dagelijks leven en kan overal worden gebruikt, zoals golfkoppen, fietsframes, tennisrackets, rolstoelen, brilmonturen enzovoort. Het wordt op titanium toegepast.

Gebaseerd op de kenmerken van titanium, lichtgewicht en hoge sterkte, gebruikt in de sport, vanaf het vroegste tennisracket, breidde het badmintonracket zich geleidelijk uit tot golfclubs en sportwagenraces. In 2008 was de Chinese consumptie van vrijetijdssporten goed voor 13% van de totale consumptie van titanium, terwijl de hoeveelheid titanium die in de golfclubs en schachten wordt gebruikt slechts ruim 1,000 ton bedraagt. Fietsframes gemaakt van titanium zijn ook erg populair; er zijn bijna 50 bedrijven die titaniumfietsen produceren, de Verenigde Staten zijn de grootste producent en consument van titaniumfietsen. De lichtgewicht eigenschappen van titanium worden gebruikt in brilmonturen, en titanium is ook niet gemakkelijk om huidallergieën te veroorzaken, en het titaniumoppervlak kan na anodische behandeling een kleurrijk effect hebben, daarom wordt het sinds de jaren tachtig in monturen gebruikt.