عمده ترین مصرف تیتانیوم در صنایع به دو صورت فلزی و دی اكسید تیتانیوم می‌باشد. مصرف فلز آن به دلیل مشكلات تهیه و خالص سازی آن مصرف چندانی ندارد، اما در عوض مصرف اكسید آنبصورت TiO2 در صنعت كاربرد بسیار گسترده ای دارد؛ بطوریكه 90 درصداز صنایع اولیه، مصرف كننده اكسید تیتانیوم می‌باشد. امروزه فلز تیتانیوم بi عنوان یك فلز استاتژیك در موتور و ساختمان داخلی هواپیما، تجهیزات حمل و نقل صنایع شیمیایی، واحد های مولد برق، صنایع آلیاژی، ساخت زیر دریایی ها، كارخانه های ساخت مواد شیمیایی، دستگاههای خنك كننده نیروگاه های اتمی و حرارتی و دهها مورد دیگركاربرد دارد. مصرف عمده دی اكسید تیتانیوم در صنایع رنگ سازی به عنوان رنگدانه میباشد و همچنین این ماده در صنایع سرامیك، پلاستیك، كاغذ و الكترونیك كاربرد دارد. مصرف این ماده در كشورهای پیشرفته تقریبا 10 برابر كشورهای در حال توسعه می‌باشد.

مصارف فلز تیتانیوم

فلز تیتانیوم درمحیط های فرسایشی بسیار مقاوم می‌باشد. تیتانیوم خالص و یا آلیاژ های آن باناخالصی كم در كارخانه های سولفورزدایی مشتقات نفتی، در تجهیزات مربوط به چاه هاینفت و در اتصالات مورد نیاز و همچنین در موارد پزشكی مورد استفاده قرار می‌گیرد.از طرف ورق های فولادی با پوشش تیتانیوم هم اكنون در جهان تولید شده كه بعلت خاصیتضد فرسایشی كاربرد وسیعی در صنعت نفت و در مراحل سولفورزدایی مشتقات نفتی درپالایشگاه ها پیدا كرده اند. دیگر مصرف عمده این فلزدر صنعت هواپیما سازی است.

سایر مصارف عمده تیتانیوم را می‌توان به صورت زیر خلاصه نمود:

ساخت کاربید تیتانیم

-  سرامیک

-  فرآیند شیمیایی و الكتروشیمیایی

-  ساخت ورقه های فلزی و بازیافت آنها

-  صنعت نفت

-  سولفورزدایی گاز مایع

-  نمك زدایی آب (تصفیه آب)

-  ساخت پمپ های مخصوص مكش آب از دریا

-  ساختمان سازی

-  پزشكی (قطعات تعویضی در بدن، دندانها(

- صنایع اتومبیل سازی

- ساخت انباره های مخصوص

-  جهت نگهداری از موادی نظیر ضایعات اتمی و غیره

-  الیاف تقویت كننده جهت استفاده در تركیبات فلزی

-  رباط های صنعتی

-  جواهرسازی

-  ساخت انواع آلیاژ ها

-  ذخیره سازی انرژی

-  بالا بردن قابلیت هدایت حرارتی آلیاژ ها

-  پرکننده

-  سنگ های جواهرات مصنوعی

-  نرم افزار

ایلمنیت و اكسیدهای تیتان برای تهیه تیتانیم در آلیاژهای مهم و راهبردی استفاده می گردد.

آلیاژهای تیتانیم در بدنه هواپیماهای جنگی، سفینه های فضایی، موشك ها، موتور هواپیماها،ادوات رزمی ، توربین های گازی، دوچرخه و كامپیوترهای Laptop مورداستفاده قرار می گیرند. تیتانیوم اغلب با آلومینیوم، آهن ، منگنز، مولیبدن و فلزات دیگر تشكیل آلیاژ می دهد.

ایلمنیت همچنین در تهیه اکسید تیتانیم که در صنایع رنگ سازی ، کاغذ سازی و پلاستیک به عنوان ماده رنگی، براق كردن سطح فلزات ، لعاب ، لاستیك سازی ، شیشه ، فایبرگلاس ، سرامیك ،الكتروسرامیك و . . . مصرف می شود، کاربرد دارد .

تنها در حدود 5 %تولید سالانه جهانی تیتانیوم صرف تولید فلز تیتانیوم شده و 95% باقیماندهدر تولید ماده رنگ دی اكسید تیتانیوم مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده دارایدو شکل آلوتروپی روتیل و آناتاز است که به واسطه رنگ سفید، ضریب شکست بالا (49/2- 90/2 ) ، درخشندگی عالی، بی اثر ( خنثی بودن ) و مقاومت سایشی و حرارتیبالای آن ، درجه دیرگدازی بالا و توان زیاد در توزیع و انتشار یکنواخت در ترکیباتدیگر به عنوان عمده ترین ماده اولیه رنگ سفید در صنایع رنگ سازی، کاغذسازی، پلاستیک، لاستیک و ... شناخته می شود.

- مصارف دارویی تيتانيوم:

پودر دی اکسید تیتان (روتیل) که از آن پراکسید تیتان ، سالسیلات تیتان و تانات تیتانتهیه می کنند ، عملی همانند اکسید روی بر روی پوست بدن ایجاد می کند.

دی اکسید تیتان برایالتیام سوزش های پوستی مورد استفاده قرار می گیرد و منعکس کننده اشعه ماوراء بنفشخورشید است و بدین جهت در ساختن کرم ها و لوسیون های ضد آفتاب ( ضد سوختگی )استفاده می شود .

از پودر دی اکسیدتیتان در ساخت قاب کپسول های دارویی و پوشش قرص ها نیز استفاده می شود.

- مصارف آرایشی تيتانيوم :

دی اکسید تیتان درساخت وسایل آرایشی به کار می رود .

مصرف سالیانه عنصرتیتانیوم و تركیبات آن، 105 تا 106 تن می باشد. تقریباً 95% تیتان بهفرم اكسید تیتان TiO4 مصرف می شود و یك رنگدانه دایمی و به شدت سفید رنگ باقدرت پوششی خوب در رنگ ها ، كاغذ و پلاستیك است

رنگ ها با وجوداكسید تیتانیوم یك بازتابنده بسیار عالی اشعه مادون قرمز را می سازد و بنابراین بهطور گسترده ای توسط اختر شناسان مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجایی كه این فلزمقاومت بالا، وزن سبك، مقاومت غیرعادی در برابر خوردگی و توانایی ایستادگی دربرابر دماهای بسیار بالا می باشد .

بخاطر مقاومت بالادر آب دریا، این فلز برای ساخت شفت ها (محور)ملخ هواپیما و پروانه كشتی استفاده میشود.

- دی اکسید تیتان

دی اکسید تیتان در تهیه الیاف مصنوعی نیز استفاده می شود . پودر دی اکسید تیتان خالص به عنوانرنگدانه در فراورده های غذایی کاربرد دارد .دی اكسید تیتانیومدر كرم های (لوسیون ها) ضد آفتاب استفاده می شود كه ناشی از توانایی آن در حفاظت پوست می باشد.

دی‌اكسید تیتانیومیك رنگدانة برتر سفید رنگ با ضریب شكست 55/2- 8/2 است، مقاومت، درخشندگی، پایداریشیمیایی و مقاومت در برابر اشعة ماورای بنفش، غیر‌سمی بودن و پایداری در یك محدودةدمایی وسیع و قیمت مناسب آن سبب شده تا از آن در كاغذ، رنگ، پلاستیك، لاستیك،سرامیك، پارچه و مواد آرایشی استفاده شود.

دو نوع رنگدانه روتیل وجود دارد روتیل و آناتاز. روتیل از شبكة بلوری متراكم‌تری نسبت بهآناتاز تشكیل شده و چگال‌تر است و ضریب شكست بالاتری دارد رنگدانهمی‌بایست قابل استفاده در مسیر سولفاته باشد (روتیل یا روتیل مصنوعی قابل استفادهنیستند) و دارای نسبت FeO/Fe2O3 بالاتری بوده (دراسید سولفوریك واكنش‌پذیر) و آهن، كروم، وانادیوم، نیوبیوم، كلسیم، فسفات،اورانیوم، توریم و رنیم كم داشته باشد. خواص فیزیكی تقریبا مهم نیستند.

- تتراكلرینتیتانیوم

تتراكلرین تیتانیوم(TiCl4) یك مایع بی رنگ است كه برای ساخت شیشه استفاده می شود و از آنجایی كه آن در هوای مرطوب به شدت بخار می كند، به منظور پوشش در برابر بخاراستفاده می شود.

ایلمنیت، روتیل،آناتاز، روتیل مصنوعی و سربارة تیتانیوم به عنوان پیش‌مادة تولید رنگدانة دی‌اكسیدتیتانیوم از دو مسیر سولفاته و كلریدی امكان‌پذیر بوده كه هریك نیاز به پیش‌مادةمخصوص به خود دارند.

انواعی كه در مسیركلریدی به عنوان پیش‌ماده استفاده می‌شوند باید آلكالی كم، كمتر از 2%CaOو كمتر از 1% MgO، داشته باشد. بهعلاوه آهن كم، كمتر از 5/0% Cr2O3، V2O3،قلع و آرسنیك، كمتر از 2% سیلیس و حداقل اورانیوم، توریم و رادیم و ... داشته باشد(هر یك از موارد فوق به دلایلی از قبیل سمی بودن، رنگ‌زایی، خواص مزاحم در حینفرآوری و ... می‌بایست در رنگدانه وجود نداشته باشند). شرایط موردنیاز دیگر شامل چگالی، مقاومت ذرات و ... است.

با توجه به شرایط فوق، روتیل طبیعی با 95% ‏‏TiO¬2، لازم است كه بهدلیل كمبود چنین ذخایری ایجاد طرح‌‌های پرعیار كردن پیش‌ماده صورت می‌گیرد.

كنسانترة ایلمنیت برای فرآوری سرباره می‌بایست حداقل 35% TiO2، داشته باشد،انواع سنگ سخت‌های ایلمنیت به سرباره‌های سولفاته محدود می‌شوند، فرایندهای شستشویزیرزمینی CaO، MgO و دیگر ناخالصی‌هارا كاهش داده و سرباره‌هایی با قابلیت قرارگیری در مسیر كلریدی ایجاد كند كهمعمولا از پلاسرهای ایلمنیت به دست می‌آیند (TiO2 57-63%)...

- تیتاناتباریم:

ماده فروالكتریك باثابت دی‌الكتریك نسبتا بالا در نیمه‌هادی‌ها و پیزوالكتریك‌ها به كار برده می‌شود.

- نیتریدتیتانیوم:

دمای ذوب 2950 درجةسانتیگراد دارد و از آن به عنوان بوتة ذوب آلیاژهای لانتانیوم، رنگ زرد طلایی درجواهرات و ... به كار می‌رود.

- آلكالی‌هایتیتانیوم:

پلیمریزاسیون،كاتالیزور

- تیتاناتاسترانسیم:

جواهر مصنوعی، ابزارنوری

باز نشر: داشنامه مرجع مهندسی

نوع مطلب : مهندسی مکانيک - ساخت و جوش
نوشته شده در پنجشنبه ۳۰ اردیبهشت ۱۳۹۵ توسط SMSM |           |