کاربرد و بازار دی اکسید تیتانیوم
دی اکسید تیتانیوم یک جامد پودری سفید رنگ است که از سنگ معدن تیتانیوم به روش اسید سولفوریک یا روش کلرزنی به دست می آید. این رنگدانه سفید با عملکرد خوب در جهان در نظر گرفته می شود. دی اکسید تیتانیوم به دی اکسید تیتانیوم اطلاق می شود که سطح آن با مواد معدنی یا آلی برای غلبه بر عیوب کاربرد اصلی دی اکسید تیتانیوم تصفیه شده است. بهترین کدورت، بهترین سفیدی، براقیت، مقاومت عالی در برابر آب و هوا، قدرت پنهان کردن، پراکندگی و سایر عملکرد ضعیف شیمیایی، به طور گسترده در زمینه های صنعتی مانند پوشش، پلاستیک، کاغذ، لاستیک و جوهر و زمینه های غذایی استفاده می شود.
دی اکسید تیتانیوم با توجه به کاربرد آن به درجه رنگدانه و درجه غیر رنگدانه تقسیم می شود. دی اکسید تیتانیوم درجه رنگدانه عمدتاً برای رنگدانه های سفید استفاده می شود. با توجه به حالت کریستالی، می توان آن را به دی اکسید تیتانیوم آناتاز (نوع A) و دی اکسید تیتانیوم روتیل (نوع R) تقسیم کرد. در میان آنها دی اکسید تیتانیوم روتیل پایداری شیمیایی بهتری دارد. این عمدتا برای پوشش های با درجه بالا در فضای باز، پوشش های لاتکس سبک، کاغذ با درجه بالا و مواد لاستیکی استفاده می شود.
دی اکسید تیتانیوم آناتاز دارای مزایای سفیدی بالا، ضریب شکست بالا، تفاوت زیاد در ضریب شکست از پلیمرهای تشکیل دهنده الیاف، غیر سمی و بی ضرر، هزینه تولید پایین و منابع مواد اولیه گسترده است. می توان از آن به عنوان افزودنی در تولید الیاف پنبه مات استفاده کرد.
هدف اصلی دی اکسید تیتانیوم بدون رنگدانه، خلوص است. به گرید لعاب، درجه سرامیک، درجه جوش برقی و گرید الکترونیکی تقسیم می شود. مقاومت در برابر دمای بالا و خواص نوری آن نقش اصلی را ایفا می کند.
روش اسید سولفوریک اولین روش تولید صنعتی دی اکسید تیتانیوم در جهان است. این فرآیند عمدتاً شامل جنبه‌های زیر است: پودر کردن و هیدرولیز اسیدی مواد سنگ تیتانیوم، جداسازی و خالص‌سازی TiOSO4 ، هیدرولیز TiOSO4 برای تشکیل اسید متاتیتانیک نامحلول، شستشو، سفید کردن، کلسینه کردن و خرد کردن، عملیات سطحی و غیره.
مزایا: از روش اسید سولفوریک می توان برای تولید دو نوع روتیل و دی اکسید تیتانیوم آناتاز استفاده کرد. تکنولوژی فرآیند بالغ است، تجهیزات ساده است، نیاز به مواد خام کم است و قیمت ارزان و فراوان است.
معایب: مصرف مواد خام زیاد، میزان استفاده کم، محصولات جانبی زیاد، آلودگی زیست محیطی جدی و فرآیند پیچیده است. با نوآوری مداوم فناوری، این روش تولید به طور مداوم توسط شرکت ها حذف می شود.
روش کلرزنی در حال حاضر روشی پرکاربرد برای تولید دی اکسید تیتانیوم در تولیدات صنعتی است. ظهور روش کلر نه تنها می تواند دی اکسید تیتانیوم با کیفیت بالا تولید کند، بلکه مشکل جریان فرآیند طولانی روش اسید سولفوریک را حل می کند، انتشار سه زباله صنعتی را کاهش می دهد و برای حفاظت از محیط زیست مفید است. در عین حال، این روش برای تحقق تولید خودکار آسان است که مطابق با الزامات شرکت های مدرن است. الزامات تولید.
کاربرد دی اکسید تیتانیوم
پوشش‌ها، کاغذسازی و پلاستیک‌ها سه حوزه اصلی کاربرد دی اکسید تیتانیوم هستند. سایر زمینه های کاربرد شامل جوهر، الیاف شیمیایی، لوازم آرایشی، لاستیک، صنایع غذایی و پزشکی است. استفاده از دی اکسید تیتانیوم برای غیر رنگدانه عمدتاً در زمینه های مینا، سرامیک، خازن، میله های جوش، کاتالیزورها و زمینه نانو دی اکسید تیتانیوم است که به خواص نوری دی اکسید تیتانیوم نیاز دارد اما به خواص پوششی آن نیاز ندارد.
- پوشش
در حال حاضر پوشش ها بزرگترین زمینه کاربرد دی اکسید تیتانیوم هستند. TiO2 مصرف شده توسط صنعت پوشش 58 تا 60 درصد از کل مصرف رنگدانه های دی اکسید تیتانیوم را تشکیل می دهد. دی اکسید تیتانیوم نیز پرمصرف ترین رنگدانه در صنعت پوشش است که حدود نیمی از هزینه رنگ های پوشش و 10 تا 25 درصد هزینه مواد اولیه پوشش را به خود اختصاص می دهد. به عنوان نوعی محصول مواد شیمیایی پیشرفته، پوشش در سال های اخیر توسعه زیادی یافته است و کل تولید این صنعت در سال 2018 به 17.598 میلیون تن رسید.
- پلاستیک
پلاستیک ها در حال حاضر دومین مصرف کننده رنگدانه های دی اکسید تیتانیوم هستند و 18 تا 20 درصد از کل تقاضای دی اکسید تیتانیوم در جهان را تشکیل می دهند. مقدار دی اکسید تیتانیوم اضافه شده به پلاستیک با توجه به انواع و کاربردهای آن متفاوت خواهد بود و معمولاً بین 0.5 تا 5 درصد است. در حال حاضر تولید سالانه محصولات پلاستیکی بیش از 60 میلیون تن و مصرف دی اکسید تیتانیوم حدود 600000 تن است. دی اکسید تیتانیوم دارای مقاومت عالی در برابر آب و هوا، قدرت پنهان کردن، پراکندگی و سایر خواص فیزیکی و شیمیایی است که تا حد زیادی مطابق و مطابق با الزامات استاندارد تولید محصولات صنعتی پلاستیکی برای عملکرد و کیفیت دی اکسید تیتانیوم است.
- کاغذ سازی
صنعت کاغذ 11 درصد از کل مصرف دی اکسید تیتانیوم را به خود اختصاص می دهد. کاربرد دی اکسید تیتانیوم در صنعت کاغذ بسیار شبیه به صنعت تولید پلاستیک است. هر دو به عنوان رنگدانه های اساسی استفاده می شوند. در صنعت کاغذ، دی اکسید تیتانیوم می تواند به عنوان پرکننده نیز استفاده شود. برای بهبود خواص نوری کاغذ به منظور افزایش شفافیت آن از جمله بهبود روشنایی، سفیدی، صافی، یکنواختی و غیره استفاده می شود.
مقایسه عملکرد انواع دی اکسید تیتانیوم در زمینه کاغذسازی
| Paper Classification | Rutile | Anatase | Remark |
| Decorative paper | √ | High anti-aging requirements | |
| High ash paper | √ | The hiding power of anatase titanium dioxide does not meet the requirements | |
| Low ash paper | √ | Good opacity required | |
| Coinage paper | √ | Good opacity required |
- جوهر
کیفیت سفیدی دی اکسید تیتانیوم تضمین شده است، مقاومت در برابر آب قوی است، قدرت پنهان کردن زیاد است، و مقاومت در برابر آب و هوا، مقاومت در برابر حرارت و خواص شیمیایی بسیار پایدار است. در صنعت جوهر، دی اکسید تیتانیوم یک ماده تولید ضروری است. دی اکسید تیتانیوم موجود در جوهر نه تنها عملکردی در بهبود براقیت و زیبایی دارد، بلکه می تواند خواص جوهر را نیز بهبود بخشد.
- مستربچ
مستربچ رنگ در دوران مدرن توسعه یافته است و در رنگ آمیزی محصولات پلاستیکی و سایر سیستم ها استفاده می شود. اصل آن بارگذاری مقدار اضافی رنگدانه در رزین برای تهیه یک ترکیب پلیمری برای رنگ‌آمیزی است. اجزای اصلی عبارتند از: رزین، رنگدانه، پراکنده کننده و غیره. هسته اصلی توسعه فناوری مستربچ رنگ، سازگاری رنگدانه ها، دیسپرس کننده ها و رزین ها است. هدف افزایش محتوای رنگدانه و اثر رنگ در مستربچ رنگ است. نکته کلیدی بهبود پراکندگی رنگدانه در مستربچ رنگ است. دی اکسید تیتانیوم به طور گسترده در صنایعی مانند مستربچ رنگ استفاده می شود، به ویژه در برخی از صنایع مستربچ رنگی پیشرفته، یکی از مواد اولیه رنگ آمیزی ضروری است.
- فیبر شیمیایی
صنعت الیاف شیمیایی (به ویژه آناتاز) یکی دیگر از زمینه های کاربردی مهم دی اکسید تیتانیوم است. از آنجایی که مولکول‌ها در صنعت الیاف شیمیایی مرتب شده‌اند، سطح الیاف صاف، درخشش خیره‌کننده و شفاف است، بنابراین لازم است قبل از چرخش یک ماده مات‌کننده اضافه شود. دی اکسید تیتانیوم ایده آل ترین ماده مات کننده در صنعت الیاف مصنوعی است.
- کاتالیزور دنیتاسیون
کاتالیزور دنیتاسیون به طور کلی به کاتالیزوری اطلاق می شود که در سیستم نیترات زدایی SCR نیروگاه ها استفاده می شود. در واکنش SCR، عامل کاهنده به طور انتخابی با اکسیدهای نیتروژن موجود در گاز دودکش در دمای معینی واکنش می دهد.
از دیدگاه جهانی، ظرفیت تولید موثر جهانی دی اکسید تیتانیوم حدود 7.2 میلیون تن است و CR10 (شرکت با 10 ظرفیت تولید موثر برتر) 65٪ را به خود اختصاص می دهد، عمدتاً در آمریکای شمالی، اروپای غربی و ژاپن.
منبع مقاله: شبکه پودر چین