· Chaîne industrielle du titane
· La chaîne industrielle du titane peut être divisée en quatre parties suivantes :
·1. Valorisation de minéraux primaires tels que l'ilménite et le rutile pour obtenir des concentrés de qualité supérieure grâce à des méthodes physiques
·2. Grâce au retraitement et à la purification du concentré, du dioxyde de titane de haute pureté est produit pour être utilisé dans l'industrie du dioxyde de titane.
L'éponge de titane fait référence à la pureté de 98,5 % -99,7 % de titane métallique spongieux en réduisant le tétrachchlorure de titane avec du magnésium ou du sodium. C’est la matière première la plus importante dans la production industrielle du titane. L'éponge de titane est un produit principal dans la production de titane métallique, qui doit être coulé davantage pour obtenir un lingot de titane, à savoir du titane pur industriel, puis transformé en matériau de titane ou alliage de titane correspondant.
· Préparation d'éponge de titane : À l'heure actuelle, il existe principalement dans l'industrie la méthode de réduction thermique du magnésium (Kroll), la méthode de réduction thermique du sodium (méthode Hunter) et la méthode d'électrolyse des sels fondus. Les avantages de la méthode de réduction thermique du magnésium sont que l'agent réducteur magnésium peut être recyclé et que la capacité d'un seul four est grande. En revanche, la qualité du produit de la méthode de réduction thermique du sodium est meilleure, la teneur en impuretés métalliques est faible, mais la capacité de production d'un seul four est faible et la consommation de sodium est importante. La méthode d’électrolyse aux sels fondus est encore au stade de test semi-industriel.
· Dioxyde de titane et ses applications
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Le dioxyde de titane (TiO2), un oxyde très stable doté d'excellentes propriétés optiques et pigmentaires, est principalement utilisé comme pigment inorganique blanc. Son non toxique, sa meilleure opacité, sa meilleure blancheur et sa luminosité, est considéré comme la meilleure performance d'un pigment blanc au monde, largement utilisé dans la peinture, le plastique, le papier, l'encre d'imprimerie, les fibres chimiques, le caoutchouc, les cosmétiques et autres. industries.
· Il existe deux méthodes de production industrielle de dioxyde de titane, la méthode à l'acide sulfurique et la méthode au chlorure : la méthode à l'acide sulfurique a un processus de production mature et un équipement simple, mais l'inconvénient est un long processus de production et une grave pollution de l'environnement ; La technologie de chloration est avancée, grande capacité, haute qualité de produit, plage de distribution de blancheur et de granulométrie étroite, en même temps, le chlore peut également être recyclé, l'inconvénient est que les exigences en matière de matières premières sont trop strictes, la matière première doit être du TiO2 teneur en laitier de rutile ou de titane naturel ou artificiel de 90 %-95 %.
· Processus à l'acide sulfurique du processus de production de dioxyde de titane
· Processus de production de dioxyde de titane chloré
· Le dioxyde de titane est disponible sous trois formes cristallines, à savoir le rutile, l'anatase et le titane en plaque. Parmi eux, les plaques de titane ne peuvent pas être utilisées comme pigment, et le principal pigment utilisé dans l'industrie est le dioxyde de titane de type anatase et de type rutile.
· Le dioxyde de titane Anattype présente les avantages d'une grande pureté, de particules fines et uniformes, de bonnes propriétés optiques, d'un fort pouvoir réfractif, d'un pouvoir de décoloration élevé, d'un fort pouvoir masquant, d'une faible absorption d'huile, d'une dispersion élevée de l'eau et est principalement utilisé dans la peinture, l'encre, les produits chimiques. industries de la fibre, du caoutchouc, du verre, des cosmétiques, du savon, du plastique et du papier. Le dioxyde de titane rutile en plus des avantages du dioxyde de titane anatase, mais a également une meilleure résistance aux intempéries et un meilleur pouvoir masquant, principalement utilisé dans les pigments industriels avancés, les revêtements en latex brillants, les plastiques, les matériaux en caoutchouc avec une décoloration plus élevée et des exigences rapides au soleil, une couche de revêtement de papier avancée et du papier ciré. Du point de vue des performances du pigment, le dioxyde de titane rutile est meilleur que le dioxyde de titane anatase, le dioxyde de titane rutile et les produits de revêtement de surface en majorité. En 2010, le dioxyde de titane rutile de notre pays représentait 57 % du dioxyde de titane total, bien inférieur à 90 % du niveau mondial. À l’avenir, la proportion de dioxyde de titane rutile dans notre pays pourrait encore être améliorée.
· À l'heure actuelle, l'industrie du dioxyde de titane subit trois ajustements majeurs : (1) la croissance de la production mondiale de dioxyde de titane est relativement lente, et la région Asie-Pacifique, en particulier la croissance rapide de la production de dioxyde de titane en Chine, l'industrie mondiale du dioxyde de titane vers la région Asie-Pacifique, notamment en Chine, car le transfert de situation est très évident ; (2) Avec l'aval des performances du dioxyde de titane qui ont mis en avant des exigences plus élevées, le traitement de revêtement au dioxyde de titane est devenu un moyen important, une variété de dioxyde de titane spécial continue d'émerger, l'industrie du dioxyde de titane des fournitures générales à la direction du développement de les fournitures spéciales sont en augmentation ; (3) Le dioxyde de titane est divisé en deux types : le type anatone et le type rutile. Bien que le dioxyde de titane de type anatone occupe encore une partie de la part de marché en raison de son coût élevé, le dioxyde de titane de type rutile reste la tendance générale du développement futur de l'industrie avec ses excellentes performances. Dans la structure des produits du dioxyde de titane dans notre pays, la proportion de dioxyde de titane rutile augmente, représentant environ 57 %, mais elle est encore bien inférieure à 90 % de la part mondiale. La structure des produits de dioxyde de titane dans notre pays est activement en train de changer de direction du dioxyde de titane rutile. Pour résumer, l'industrie du dioxyde de titane dans notre pays, en particulier les perspectives spéciales du dioxyde de titane rutile, sont toujours prometteuses.
· Applications de titane et d'alliage de titane
· Le titane est un métal structurel important développé dans les années 1950. L'alliage de titane présente les caractéristiques d'une faible densité, d'une résistance spécifique élevée, d'une bonne résistance à la corrosion, d'une faible conductivité thermique, non toxique et non magnétique, d'une soudabilité, d'une bonne biocompatibilité, d'une forte ornementation de surface et est largement utilisé dans l'aviation, l'aérospatiale, la chimie, le pétrole, énergie électrique, médecine, construction, articles de sport et autres domaines. De nombreux pays dans le monde ont réalisé l'importance des matériaux en alliage de titane, ont mené des recherches et des développements et ont été appliqués dans la pratique.
· En 2011, la consommation mondiale de titane dans l'aviation commerciale a atteint 46 % et le titane militaire représentait 9 % (principalement l'aviation militaire), et la consommation totale de titane dans le secteur aéronautique a dépassé 50 % ; La consommation industrielle de titane représentait 43 % et les marchés émergents 2 %.
· Il existe de nettes différences régionales dans la structure de la demande de produits en titane. En Amérique du Nord et dans l'Union européenne, en particulier aux États-Unis, où se trouvent des industries aérospatiales et de défense développées, environ 50 % de la demande de produits en titane provient de l'industrie aérospatiale et de défense. Au Japon, le titane industriel provenant de la chimie et d’autres industries domine la demande. L'aérospatiale ne représente que 2-3 % de la demande japonaise de titane, selon la Japan Titanium Association. Tout comme au Japon, la majeure partie de la demande chinoise de produits en titane provient des secteurs de la chimie et de l'énergie, l'aérospatiale ne représentant que 10 %. Alors que la Chine est devenue l'un des plus grands producteurs et consommateurs mondiaux de métal, la majeure partie de la production s'est limitée au titane de qualité inférieure, utilisé dans les cadres de vélos, les clubs de golf ou les tuyaux pour se protéger contre la corrosion dans l'industrie chimique. Cependant, ces dernières années, la quantité de titane utilisée dans l'aérospatiale a considérablement augmenté en Asie, ce qui montre que les perspectives du marché du titane sont relativement brillantes.
· Secteur aérospatial
· Le titane utilisé dans l'aérospatiale est concentré dans les pays occidentaux, notamment aux États-Unis, où 60 % des matériaux à base de titane sont utilisés dans ce domaine. Les pays asiatiques, le Japon et la Chine représentent tous environ 10 % du titane dans ce domaine. Cependant, avec le développement rapide de l’aérospatiale asiatique ces dernières années, la consommation de titane dans le domaine aérospatial va augmenter en conséquence. D'un point de vue mondial, l'industrie aéronautique joue un rôle déterminant sur le marché du titane. Historiquement, les grands cycles de l’industrie du titane sont étroitement liés au refroidissement et au réchauffement de l’industrie aéronautique.
· En 2011, la production mondiale de matériaux en titane a atteint 148 000 tonnes, dont environ 64 000 tonnes de matériaux en titane destinés à l'aviation commerciale. La demande de transport aérien reste énorme dans le contexte de la future croissance économique mondiale, et on s'attend à ce que la demande de nouveaux avions soit d'environ 30 000 au cours des 20 prochaines années. Parallèlement, la demande de titane pour les avions neufs est supérieure à celle pour les avions anciens. On estime que la demande moyenne de titane pour les avions commerciaux atteindra 40 tonnes/avion dans 20 ans ; Selon ce calcul, au cours des 20 prochaines années, l'industrie mondiale de l'aviation commerciale augmentera la demande de matériaux en titane d'environ 1,2 million de tonnes, avec un taux de croissance annuel composé d'environ 17 % et une augmentation annuelle moyenne de 60 %,{{ 15}} tonnes. L’industrie du titane pour l’aviation civile connaîtra une croissance rapide. De nouvelles opportunités apparaîtront également dans l’aviation militaire ; Le secteur de l’aviation militaire devrait également connaître une nouvelle demande en raison de l’augmentation des dépenses militaires des pays du monde entier en raison des tensions géopolitiques mondiales.
· Avions civils de passagers
· Les principales applications des alliages de titane dans les avions sont les suivantes :
·(1) Réduction du poids structurel et amélioration de l'efficacité structurelle : les performances des technologies de combat avancées (telles que les avions supersoniques) nécessitent que l'avion ait un facteur de poids structurel relativement faible (c'est-à-dire poids de la structure du corps/poids normal au décollage de l'avion), et l'alliage de titane a le des caractéristiques de résistance proches de celles de l'acier à résistance moyenne mais de faible densité, au lieu de l'acier de construction et d'un alliage à haute température, peuvent réduire considérablement le poids de la structure, mais peuvent également réduire les coûts ; En prenant le moteur comme exemple, les statistiques montrent que pour chaque kilogramme de qualité de moteur d'avion réduit, le coût d'utilisation peut être réduit d'environ 220-440 $.
·(2) Répondre aux exigences d'utilisation de pièces à haute température : l'alliage de titane présente les caractéristiques d'une bonne résistance à la chaleur, comme le Ti-6Al-4V couramment utilisé peut fonctionner à 350 degrés pendant une longtemps, donc dans les parties à haute température de l'avion (telles que le fuselage arrière, etc.) peuvent remplacer l'alliage d'aluminium qui ne peut pas répondre aux exigences en raison des performances à haute température ; TC11 peut fonctionner à 500 degrés pendant une longue période et peut remplacer le superalliage et l'acier inoxydable dans la partie compresseur du moteur.
·(3) Répondre aux exigences de correspondance avec les structures composites : afin de réduire le poids structurel et de répondre aux exigences de furtivité, les composites sont largement utilisés dans les avions avancés. La résistance et la rigidité de l'alliage de titane et des matériaux composites sont bien adaptées, ce qui permet d'obtenir un bon effet de réduction de poids. Dans le même temps, étant donné que le potentiel des deux est relativement proche, il n'est pas facile de produire une corrosion galvanique, de sorte que les parties correspondantes des pièces structurelles et des fixations doivent utiliser un alliage de titane.
·(4) Répondre aux exigences de résistance élevée à la corrosion et de longue durée de vie : les alliages de titane ont une durée de vie élevée en fatigue et une excellente résistance à la corrosion, ce qui peut améliorer la résistance à la corrosion et la durée de vie de la structure et répondre aux exigences de haute fiabilité et de longue durée de vie des avions avancés. et les moteurs.
· Avions militaires
Le développement et l’acquisition d’armes militaires évoluent vers la portabilité et la flexibilité. Afin de répondre aux exigences de performance au combat des avions de combat, en plus de l'utilisation d'une technologie de conception avancée, il est nécessaire d'utiliser des matériaux de performance supérieure et une technologie de fabrication avancée. L'une des mesures importantes consiste à choisir un grand nombre d'alliages de titane et à améliorer le niveau d'application des alliages de titane avancés. Depuis les années 1960, la quantité de titane présente dans les avions militaires étrangers augmente d’année en année. À l'heure actuelle, la quantité d'alliage de titane dans divers chasseurs et bombardiers militaires avancés conçus en Europe et aux États-Unis est stable à plus de 20 %, et la proportion de titane dans les nouveaux modèles augmente considérablement.
· Industrie automobile
· La réduction de la consommation de carburant et des émissions de déchets dangereux (CO2, NOX, etc.) est devenue l'un des principaux moteurs et orientations du progrès technologique dans l'industrie automobile. La recherche montre que la légèreté est une mesure efficace pour réaliser des économies de carburant et réduire la pollution. Pour chaque réduction de 10 % de la qualité du véhicule, la consommation de carburant peut être économisée de 8 %-10 % et les émissions d'échappement peuvent être réduites de 10 %. En termes de conduite, les performances d'accélération de la voiture sont améliorées après un poids léger, et la stabilité du contrôle du véhicule, le bruit et les vibrations sont également améliorés. Du point de vue de la sécurité en cas de collision, une fois la voiture légère, l'inertie lors d'une collision est faible et la distance de freinage est réduite.
· L'approche privilégiée en matière d'allègement automobile consiste à remplacer les matériaux automobiles traditionnels (acier) par des matériaux légers à haute résistance spécifique, tels que l'aluminium, le magnésium, le titane, etc. En 2009, le volume mondial de titane automobile a atteint 3,{{2} } tonnes. Le titane est utilisé dans les voitures de course depuis de nombreuses années. À l’heure actuelle, les matériaux en titane sont presque utilisés dans les voitures de course. Le titane est utilisé au Japon depuis plus de 600 tonnes.
· Les avantages de l'utilisation du titane dans les automobiles comprennent : une réduction du poids et une consommation de carburant moindre ; Améliorer l'effet de transmission de puissance et réduire le bruit ; Réduisez les vibrations, réduisez la charge des composants ; Améliorer la durabilité du véhicule et la protection de l'environnement.
· Secteur de la santé
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Le titane a un large éventail d'applications dans le domaine médical. Le titane est proche de l'os humain, présente une bonne biocompatibilité et n'a aucun effet secondaire toxique sur les tissus humains. Les implants humains sont des matériaux fonctionnels spéciaux étroitement liés à la vie et à la santé humaines. Par rapport à d'autres matériaux métalliques, les avantages de l'utilisation du titane et des alliages de titane sont les suivants : 1 léger ; 2. Faible module élastique ; 3 Non magnétique ; 4 Aucune toxicité ; 5 Résistance à la corrosion ; Haute résistance et bonne ténacité. La quantité d'alliages de titane utilisée dans les implants chirurgicaux augmente à un rythme de 5 % -7 % par an. Titane et alliage de titane constitués de tête fémorale, d'articulation de la hanche, d'humérus, de crâne, d'articulation du genou, d'articulation du coude, d'articulation de l'épaule, d'articulation métacarpofinger, de mâchoire, de cœur, de rein, de dilatateur vasculaire, d'attelles, de prothèses, d'attaches et d'autres centaines de pièces métalliques transplantées dans le corps humain, a obtenu de bons résultats, a été hautement apprécié par la communauté médicale.
· Industrie chimique
· Le titane est largement utilisé dans de nombreux secteurs de l'économie nationale en raison de son excellente résistance à la corrosion, de ses propriétés mécaniques et de ses propriétés de processus. En particulier dans la production chimique, le titane est utilisé à la place de l'acier inoxydable, des alliages à base de nickel et d'autres métaux rares comme matériaux résistants à la corrosion. Ceci est d'une grande importance pour augmenter la production, améliorer la qualité des produits, prolonger la durée de vie des équipements, réduire la consommation, réduire la consommation d'énergie, réduire les coûts, prévenir la pollution, améliorer les conditions de travail et améliorer la productivité du travail.
· Le titane est devenu l'un des principaux matériaux anticorrosion des équipements chimiques et a établi sa position en termes de résistance à la corrosion dans les équipements chimiques. Matériau idéal dans les équipements chimiques, le titane attire également de plus en plus l’attention des ingénieurs et techniciens.
· Après des années de promotion, le titane et ses alliages ont été largement utilisés comme excellent matériau structurel résistant à la corrosion dans la production chimique. À l'heure actuelle, l'application des équipements en titane a été étendue de l'industrie initiale de la soude et de la soude caustique au chlorate, au chlorure d'ammonium, à l'urée, à la synthèse organique, aux colorants, aux sels inorganiques, aux pesticides, aux fibres synthétiques, aux engrais chimiques, à la chimie fine et à d'autres industries, et le type d'équipement est passé de petit et simple à grand et diversifié.
· Les résultats de l'enquête ont indiqué que les échangeurs de chaleur en titane représentaient 57 %, les anodes en titane représentaient 20 %, les récipients en titane représentaient 16 % et les autres 7 %. Dans l'industrie chimique, "deux alcalis", la plus grande quantité d'échangeur de chaleur en titane dans les équipements chimiques.
· Ces dernières années, la technologie de production de matériaux en titane en Chine s'est améliorée rapidement. Le titane utilisé dans l'aérospatiale, le titane utilisé dans l'armée et le titane utilisé dans l'automobile ont connu une croissance rapide, notamment dans le domaine de l'aérospatiale, avec une tendance à rattraper le titane utilisé dans l'industrie chimique. En général, le contenu technique du titane destiné à l'industrie chimique est faible, la valeur ajoutée des produits est faible et la proportion de titane destiné à l'industrie chimique diminuera inévitablement progressivement.
· Ingénierie offshore
· Avec le développement de la science et de la technologie et l'épuisement des ressources terrestres, l'exploitation humaine et l'utilisation des océans ont été mises à l'ordre du jour. Le titane présente une excellente résistance à la corrosion de l'eau de mer et est largement utilisé dans le dessalement de l'eau de mer, les navires, le développement de l'énergie thermique des océans et l'exploitation des ressources des fonds marins.
· Dès les années 1960, notre pays a commencé la recherche sur les applications du titane et des alliages de titane dans les équipements d'ingénierie navale et océanique, et a réalisé beaucoup de travail, a essentiellement formé un certain nombre de marques, de performances différentes, de variétés et de spécifications complètes de produits marins. système en alliage de titane. En raison des caractéristiques du titane et de l'alliage de titane lui-même, il présente des avantages uniques dans l'application des navires et des équipements marins. Il est donc largement utilisé dans les sous-marins nucléaires, les submersibles profonds, les brise-glaces à énergie atomique, les hydroptères, les aéroglisseurs, les dragueurs de mines et les hélices à hélice, l'eau de mer. pipeline, condenseur, échangeur de chaleur, etc.
· En termes d'application navale, à l'heure actuelle, la quantité de titane utilisée pour les navires en Chine est très faible, représentant moins de 1 % du poids total des navires. Il existe un grand potentiel de développement dans le domaine des pièces de rechange en titane et en alliages de titane pour les navires et l'outillage maritime. En outre, dans le domaine du dessalement de l'eau de mer et des centrales électriques côtières, en raison de l'énorme demande du marché pour le dessalement de l'eau de mer et des centrales électriques côtières dans notre pays, à condition de réduire davantage le coût de l'alliage de titane et d'améliorer la stabilité de la qualité des produits, l'application du marché les perspectives du titane seront très larges.
· Vie quotidienne
· Le titane est largement utilisé dans la vie quotidienne et peut être décrit comme omniprésent, comme les têtes de golf, les cadres de vélo, les raquettes de tennis, les fauteuils roulants, les montures de lunettes, etc.
· L'application du titane dans les articles de sport en raison de sa légèreté et de sa haute résistance s'est progressivement étendue depuis les premières raquettes de tennis et de badminton jusqu'aux têtes de golf, aux clubs et aux voitures de course. En 2008, les loisirs sportifs représentaient 13 % de la consommation totale en Chine, parmi lesquels la quantité de titane utilisée dans les têtes et les clubs de golf dépassait à elle seule 1,000 tonnes. Les cadres de vélo en alliage de titane sont également populaires. À l'heure actuelle, près de 50 entreprises produisent des vélos en titane, et les États-Unis sont depuis longtemps le plus grand fabricant et consommateur de vélos en titane. Les caractéristiques de légèreté du titane sont également appliquées au cadre, et le titane n'est pas facilement allergique à la peau, et la surface du titane peut avoir une couleur brillante après traitement anodique, c'est pourquoi il est appliqué sur le cadre depuis le début des années 1980.
Ces dernières années, l'application du titane dans la vie quotidienne humaine s'est développée, la vitesse de développement est très rapide et la technologie d'application est plus mature et parfaite. Les États-Unis et le Japon ouvrent la voie en matière de titane destiné à un usage quotidien.
