· Cadeia da indústria de titânio
· A cadeia da indústria do titânio pode ser dividida nas seguintes quatro partes:
·1. Beneficiamento de minerais primários como ilmenita e rutilo para obtenção de concentrados de maior qualidade através de métodos físicos
·2. Através do reprocessamento e purificação do concentrado, o dióxido de titânio de alta pureza é produzido para uso na indústria de dióxido de titânio.
A esponja de titânio refere-se à pureza de 98,5% -99 0,7% de titânio metálico esponjoso, reduzindo o tetracloreto de titânio com magnésio ou sódio. É a matéria-prima mais importante na produção industrial de titânio. A esponja de titânio é um produto primário na produção de metal de titânio, que precisa ser posteriormente fundido para obter lingotes de titânio, ou seja, titânio puro industrial, e depois processado no material de titânio ou liga de titânio correspondente.
· Preparação de esponja de titânio: Atualmente, existem principalmente métodos de redução térmica de magnésio (Kroll), métodos de redução térmica de sódio (método Hunter) e métodos de eletrólise de sal fundido na indústria. As vantagens do método de redução térmica do magnésio são que o agente redutor magnésio pode ser reciclado e a capacidade de um único forno é grande. Em contraste, a qualidade do produto do método de redução térmica de sódio é melhor, o teor de impurezas metálicas é baixo, mas a capacidade de produção de forno único é pequena, o consumo de sódio é grande. O método de eletrólise do sal fundido ainda está em fase de testes semi-industriais.
· Dióxido de titânio e suas aplicações
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O dióxido de titânio (TiO2), um óxido muito estável com excelentes propriedades ópticas e pigmentares, é usado principalmente como pigmento inorgânico branco. Seu atóxico, a melhor opacidade, a melhor brancura e brilho, é considerado o melhor desempenho de um pigmento branco do mundo, amplamente utilizado em tintas, plásticos, papel, tinta de impressão, fibras químicas, borracha, cosméticos e outros indústrias.
· Existem dois métodos de produção industrial de dióxido de titânio, método do ácido sulfúrico e método do cloreto: o método do ácido sulfúrico possui um processo de produção maduro e equipamentos simples, mas a desvantagem é o longo processo de produção e a grave poluição ambiental; A tecnologia de cloração é avançada, grande capacidade, alta qualidade do produto, alvura e faixa de distribuição de tamanho de partícula é estreita, ao mesmo tempo, o cloro também pode ser reciclado, a desvantagem é que os requisitos de matéria-prima são muito rigorosos, a matéria-prima deve ser TiO2 conteúdo 90%-95% de rutilo natural ou artificial ou escória de titânio.
· Processo de ácido sulfúrico do processo de produção de dióxido de titânio
· Processo de produção de dióxido de titânio clorado
· O dióxido de titânio está disponível em três formas cristalinas, nomeadamente rutilo, anatásio e placa de titânio. Dentre eles, o titânio em placa não pode ser utilizado como pigmento, e o principal pigmento utilizado na indústria é o dióxido de titânio do tipo anatase e do tipo rutilo.
· O dióxido de titânio Anattype tem as vantagens de alta pureza, partículas finas e uniformes, boas propriedades ópticas, forte poder de refração, alto poder de descoloração, forte poder de cobertura, baixa absorção de óleo, alta dispersão de água e é usado principalmente em tintas, tintas, produtos químicos indústrias de fibra, borracha, vidro, cosméticos, sabão, plástico e papel. Dióxido de titânio rutilo, além das vantagens do dióxido de titânio anatase, mas também tem melhor resistência às intempéries e poder de cobertura, usado principalmente em pigmentos industriais avançados, revestimentos de látex brilhantes, plásticos, materiais de borracha com maior descoloração e requisitos rápidos de sol, camada avançada de revestimento de papel e papel manteiga. A partir do desempenho do pigmento, o dióxido de titânio rutilo é melhor que o dióxido de titânio anatase, o dióxido de titânio rutilo e os produtos de revestimento de superfície na maioria. Em 2010, o dióxido de titânio rutilo do nosso país foi responsável por 57% do dióxido de titânio total, muito inferior a 90% do nível mundial. No futuro, a proporção de dióxido de titânio rutilo em nosso país ainda tem maior espaço para melhorias.
· Atualmente, a indústria de dióxido de titânio está passando por três grandes ajustes: (1) o crescimento mundial da produção de dióxido de titânio é relativamente lento e a região Ásia-Pacífico, especialmente o rápido crescimento da produção de dióxido de titânio na China, a indústria mundial de dióxido de titânio para a região Ásia-Pacífico, especialmente na China para a transferência da situação é muito óbvia; (2) Com a jusante do desempenho do dióxido de titânio apresentados requisitos mais elevados, o tratamento de revestimento de dióxido de titânio tornou-se um meio importante, uma variedade de dióxido de titânio especial continua a surgir, a indústria de dióxido de titânio desde suprimentos gerais até a direção do desenvolvimento de os suprimentos especiais estão em alta; (3) O dióxido de titânio é dividido em dois tipos: tipo anatone e tipo rutilo. Embora o dióxido de titânio tipo anatone ainda ocupe parte da participação de mercado devido ao seu alto desempenho de custo, o dióxido de titânio tipo rutilo ainda é a tendência geral do desenvolvimento futuro da indústria com seu excelente desempenho. Na estrutura do produto do dióxido de titânio em nosso país, a proporção de dióxido de titânio rutilo está aumentando, representando cerca de 57%, mas ainda é muito inferior a 90% do mundo. A estrutura do produto de dióxido de titânio em nosso país está ativamente mudando a direção do dióxido de titânio rutilo. Resumindo, a indústria de dióxido de titânio em nosso país, especialmente a perspectiva especial de dióxido de titânio rutilo, ainda é promissora.
· Aplicações de metal de titânio e ligas de titânio
· O titânio é um importante metal estrutural desenvolvido na década de 1950. A liga de titânio tem características de baixa densidade, alta resistência específica, boa resistência à corrosão, baixa condutividade térmica, não tóxica e não magnética, soldabilidade, boa biocompatibilidade, forte adornabilidade de superfície e é amplamente utilizada na aviação, aeroespacial, química, petróleo, energia elétrica, medicina, construção, artigos esportivos e outros campos. Muitos países no mundo perceberam a importância dos materiais de liga de titânio, realizaram pesquisa e desenvolvimento e foram aplicados na prática.
· Em 2011, o consumo global de titânio na aviação comercial atingiu 46% e o titânio militar representou 9% (principalmente aviação militar), e o consumo total de titânio no setor da aviação ultrapassou 50%; O consumo industrial de titânio representou 43% e os mercados emergentes representaram 2%.
· Existem diferenças regionais claras na estrutura da procura de produtos de titânio. Na América do Norte e na União Europeia, especialmente nos Estados Unidos, onde existem indústrias aeroespaciais e de defesa desenvolvidas, cerca de 50% da procura de produtos de titânio provém da indústria aeroespacial e de defesa. No Japão, o titânio industrial proveniente de produtos químicos e outras indústrias domina a procura. A indústria aeroespacial é responsável por apenas 2-3% da demanda de titânio do Japão, de acordo com a Associação Japonesa de Titânio. Tal como o Japão, a maior parte da procura chinesa por produtos de titânio provém dos sectores químico e energético, com o aeroespacial a representar apenas 10%. Embora a China tenha se tornado um dos maiores produtores e consumidores mundiais do metal, a maior parte da produção tem sido limitada ao titânio de qualidade inferior, usado em quadros de bicicletas, tacos de golfe ou tubos para proteção contra a corrosão na indústria química. No entanto, nos últimos anos, a quantidade de titânio utilizado na indústria aeroespacial aumentou significativamente na Ásia, o que mostra que a perspectiva do mercado de titânio é relativamente brilhante.
· Setor aeroespacial
· O titânio utilizado na indústria aeroespacial está concentrado nos países ocidentais, especialmente nos Estados Unidos, onde 60% dos materiais de titânio são utilizados nesta área. Os países asiáticos, o Japão e a China representam cerca de 10% do titânio neste campo. No entanto, com o rápido desenvolvimento da indústria aeroespacial asiática nos últimos anos, o consumo de titânio no campo aeroespacial aumentará proporcionalmente. Do ponto de vista global, a indústria da aviação desempenha um papel decisivo no mercado do titânio. Historicamente, os grandes ciclos da indústria do titânio estão intimamente relacionados com o arrefecimento e o aquecimento da indústria da aviação.
· Em 2011, a produção global de materiais de titânio atingiu 148,000 toneladas, incluindo cerca de 64,000 toneladas de materiais de titânio para aviação comercial. A procura de transporte aéreo ainda é enorme no futuro crescimento económico global, e espera-se que a procura de novas aeronaves seja de cerca de 30,000 nos próximos 20 anos. Enquanto isso, a demanda por titânio em aeronaves novas é maior do que em aeronaves antigas. Estima-se que a demanda média de titânio para aeronaves comerciais chegará a 40 toneladas/aeronave em 20 anos; De acordo com esse cálculo, nos próximos 20 anos, a indústria global de aviação comercial aumentará a demanda por materiais de titânio em cerca de 1,2 milhão de toneladas, com uma taxa composta de crescimento anual de cerca de 17% e um aumento médio anual de 60,{{ 15}} toneladas. A indústria de titânio da aviação civil apresentará rápido crescimento. Novas oportunidades surgirão também na aviação militar; Espera-se também que o sector da aviação militar registe uma nova procura devido ao aumento dos gastos militares por parte de países de todo o mundo devido às tensões geopolíticas globais.
· Aeronaves civis de passageiros
· As principais aplicações das ligas de titânio em aeronaves são as seguintes:
·(1) Reduzir o peso estrutural e melhorar a eficiência estrutural: O desempenho da tecnologia de combate avançada (como aeronaves supersônicas) exige que a aeronave tenha um fator de peso estrutural relativamente baixo (ou seja, peso da estrutura corporal/peso normal de decolagem da aeronave), e a liga de titânio tem o características de resistência próximas ao aço de média resistência, mas de baixa densidade, em vez de aço estrutural e liga de alta temperatura, podem reduzir bastante o peso da estrutura, mas também podem economizar custos; Tomando o motor como exemplo, as estatísticas mostram que para cada quilograma de qualidade do motor de aeronave reduzida, o custo de uso pode ser reduzido em cerca de US$220-440.
·(2) Atender aos requisitos para o uso de peças de alta temperatura: A liga de titânio tem as características de boa resistência ao calor, como o comumente usado Ti-6Al-4V pode trabalhar a 350 graus por um muito tempo, portanto, nas partes de alta temperatura da aeronave (como a fuselagem traseira, etc.) pode substituir a liga de alumínio que não pode atender aos requisitos devido ao desempenho em alta temperatura; O TC11 pode trabalhar a 500 graus por um longo tempo e pode substituir superliga e aço inoxidável na parte do compressor do motor.
·(3) Atender aos requisitos de combinação com estruturas compostas: Para reduzir o peso estrutural e atender aos requisitos furtivos, os compósitos são amplamente utilizados em aeronaves avançadas. A resistência e a rigidez da liga de titânio e dos materiais compósitos são bem combinadas, o que pode alcançar um bom efeito de redução de peso. Ao mesmo tempo, como o potencial dos dois é relativamente próximo, não é fácil produzir corrosão galvânica, portanto as partes correspondentes das peças estruturais e fixadores devem utilizar liga de titânio.
·(4) Atender aos requisitos de alta resistência à corrosão e longa vida: As ligas de titânio têm alta resistência à fadiga e excelente resistência à corrosão, o que pode melhorar a resistência à corrosão e a vida útil da estrutura e atender aos requisitos de alta confiabilidade e longa vida útil de aeronaves avançadas e motores.
· Aeronaves militares
O desenvolvimento e a aquisição de armas militares estão a evoluir no sentido da portabilidade e da flexibilidade. Para atender aos requisitos de desempenho de combate das aeronaves de combate, além do uso de tecnologia de projeto avançada, é necessário o uso de materiais de desempenho superior e tecnologia de fabricação avançada. Uma das medidas importantes é escolher um grande número de ligas de titânio e melhorar o nível de aplicação de ligas de titânio avançadas. Desde a década de 1960, a quantidade de titânio em aeronaves militares estrangeiras tem aumentado ano após ano. Actualmente, a quantidade de liga de titânio em vários caças e bombardeiros militares avançados concebidos na Europa e nos Estados Unidos tem-se mantido estável em mais de 20%, e a proporção de titânio em novos modelos está a aumentar consideravelmente.
· Indústria automotiva
· A redução do consumo de combustível e da emissão de resíduos perigosos (CO2, NOX, etc.) tornou-se uma das principais forças motrizes e direcções do progresso tecnológico na indústria automóvel. A investigação mostra que o peso leve é uma medida eficaz para conseguir poupança de combustível e redução da poluição. Para cada 10% de redução na qualidade do veículo, o consumo de combustível pode ser reduzido em 8%-10% e as emissões de gases de escape podem ser reduzidas em 10%. Em termos de condução, o desempenho de aceleração do carro é melhorado após o peso leve, e a estabilidade do controle do veículo, ruído e vibração também são melhorados. Do ponto de vista da segurança de colisão, depois que o carro fica leve, a inércia durante a colisão é pequena e a distância de frenagem é reduzida.
· A abordagem preferida para a redução de peso automotivo é substituir os materiais automotivos tradicionais (aço) por materiais leves com alta resistência específica, como alumínio, magnésio, titânio, etc. Em 2009, o volume global de titânio automotivo atingiu 3,{{2} } toneladas. O titânio tem sido usado em carros de corrida há muitos anos. Atualmente, os materiais de titânio são quase utilizados em carros de corrida. O titânio tem sido usado no Japão há mais de 600 toneladas.
· As vantagens da utilização do titânio nos automóveis incluem: redução de peso e menor consumo de combustível; Melhore o efeito de transmissão de energia e reduza o ruído; Reduza a vibração, reduza a carga dos componentes; Melhore a durabilidade do veículo e a proteção ambiental.
· Setor de saúde
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O titânio tem uma ampla gama de aplicações na área médica. O titânio está próximo do osso humano, tem boa biocompatibilidade e não tem efeitos colaterais tóxicos no tecido humano. Os implantes humanos são materiais funcionais especiais intimamente relacionados com a vida e a saúde humanas. Em comparação com outros materiais metálicos, as vantagens do uso de titânio e ligas de titânio são as seguintes: 1 peso leve; 2. Baixo módulo de elasticidade; 3 Não magnético; 4 Sem toxicidade; 5 Resistência à corrosão; Alta resistência e boa tenacidade. A quantidade de ligas de titânio utilizadas em implantes cirúrgicos está crescendo a uma taxa de 5%-7% ao ano. Liga de titânio e titânio feita de cabeça femoral, articulação do quadril, úmero, crânio, articulação do joelho, articulação do cotovelo, articulação do ombro, articulação do metacarpo, mandíbula, coração, rim, dilatador vascular, talas, próteses, fixadores e outras centenas de peças metálicas transplantadas para o corpo humano, alcançou bons resultados, recebeu alta avaliação da comunidade médica.
· Indústria química
· O titânio é amplamente utilizado em diversos setores da economia nacional devido à sua excelente resistência à corrosão, propriedades mecânicas e propriedades de processo. Especialmente na produção química, o titânio é usado em vez de aço inoxidável, ligas à base de níquel e outros metais raros como materiais resistentes à corrosão. Isto é de grande importância para aumentar a produção, melhorar a qualidade do produto, prolongar a vida útil dos equipamentos, reduzir o consumo, reduzir o consumo de energia, reduzir custos, prevenir a poluição, melhorar as condições de trabalho e melhorar a produtividade do trabalho.
· O titânio tornou-se um dos principais materiais anticorrosivos em equipamentos químicos e estabeleceu sua posição na resistência à corrosão em equipamentos químicos. Como material ideal em equipamentos químicos, o titânio também atrai cada vez mais a atenção de engenheiros e técnicos.
· Após anos de promoção, o titânio e suas ligas têm sido amplamente utilizados como um excelente material estrutural resistente à corrosão na produção química. Atualmente, a aplicação de equipamentos de titânio foi estendida da indústria inicial de soda e soda cáustica para clorato, cloreto de amônio, ureia, síntese orgânica, corantes, sais inorgânicos, pesticidas, fibras sintéticas, fertilizantes químicos e produtos químicos finos e outras indústrias, e o tipo de equipamento evoluiu de pequeno e simples para grande e diversificado.
· Os resultados da pesquisa indicaram que os trocadores de calor de titânio representaram 57%, os ânodos de titânio representaram 20%, os vasos de titânio representaram 16% e outros representaram 7%. Na indústria química, "dois álcalis", a maior quantidade de trocador de calor de titânio em equipamentos químicos.
· Nos últimos anos, a tecnologia de produção de materiais de titânio na China melhorou rapidamente. O titânio usado na indústria aeroespacial, o titânio usado nas forças armadas e o titânio usado nos automóveis têm crescido rapidamente, especialmente na área aeroespacial, com uma tendência de alcançar o titânio usado na indústria química. Em geral, o conteúdo técnico de titânio para a indústria química é pequeno, o valor acrescentado dos produtos é baixo e a proporção de titânio para a indústria química diminuirá inevitavelmente gradualmente.
· Engenharia offshore
· Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia e o esgotamento dos recursos terrestres, a exploração humana e a utilização dos oceanos foram colocadas na agenda. O titânio tem excelente resistência à corrosão na água do mar e é amplamente utilizado na dessalinização da água do mar, em navios, no desenvolvimento de energia térmica oceânica e na exploração de recursos do fundo do mar.
· Já na década de 1960, nosso país iniciou a pesquisa de aplicação de titânio e ligas de titânio em equipamentos de engenharia naval e oceânica, e fez muito trabalho, basicamente formou uma série de marcas, diferentes desempenhos, variedades completas e especificações de Marinha sistema de liga de titânio. Devido às características do titânio e da própria liga de titânio, possui vantagens únicas na aplicação de navios e equipamentos marítimos, por isso é amplamente utilizado em submarinos nucleares, submersíveis profundos, quebra-gelo de energia atômica, hidrofólio, hovercraft, caça-minas e hélice de hélice, água do mar gasoduto, condensador, trocador de calor, etc.
· Em termos de aplicação em navios, actualmente, a quantidade de titânio utilizada em navios na China é muito pequena, representando menos de 1% do peso total dos navios. Há um grande potencial de desenvolvimento na área de titânio sobressalente e ligas de titânio para navios e ferramentas marítimas. Além disso, na dessalinização da água do mar e nas centrais eléctricas costeiras, devido à enorme procura do mercado pela dessalinização da água do mar e nas centrais eléctricas costeiras no nosso país, sob a condição de reduzir ainda mais o custo da liga de titânio e melhorar a estabilidade da qualidade do produto, a aplicação no mercado a perspectiva do titânio será muito ampla.
· Cotidiano
· O titânio é amplamente utilizado na vida diária e pode ser descrito como onipresente, como cabeças de golfe, quadros de bicicletas, raquetes de tênis, cadeiras de rodas, armações de óculos, etc.
· A aplicação do titânio em artigos esportivos devido ao seu peso leve e alta resistência expandiu-se gradualmente desde as primeiras raquetes de tênis e raquetes de badminton até cabeças de golfe, tacos e carros de corrida. Em 2008, o lazer desportivo representou 13% do consumo total na China, entre os quais a quantidade de titânio utilizado apenas em cabeças e tacos de golfe ultrapassou 1,000 toneladas. Quadros de bicicletas feitos de liga de titânio também são populares. Atualmente, quase 50 empresas produzem bicicletas de titânio, e os Estados Unidos são há muito tempo o maior fabricante e consumidor de bicicletas de titânio. As características leves do titânio também são aplicadas à armação, e o titânio não é facilmente alérgico à pele, e a superfície do titânio pode ter uma cor brilhante após o tratamento anódico, por isso tem sido aplicado na armação desde o início dos anos 1980.
Nos últimos anos, a aplicação do titânio na vida cotidiana humana vem se expandindo, a velocidade de desenvolvimento é muito rápida e a tecnologia de aplicação está mais madura e perfeita. Os Estados Unidos e o Japão estão na vanguarda quando se trata de titânio para uso diário.
