Titaandioxide

Titaandioxide

Het metaal titaan komt veel voor in de aarde. Het grootste gedeelte titaan wordt toegepast als titaandioxiode ( TiO2 ). Je kan titaandioxide onder andere tegenkomen in de farmaceutische industrie, autolakken, verven, de bouw, kleding en zelfs tandpasta. Een belangrijke toepassing van titaandioxide is als wit pigment. Echter is het meer dan alleen kleur.

Voorbeeld titaandioxide

In de natuur komt titaandioxide in drie verschillende kristalvormen voor, namelijk anataas, brookiet en rutiel. Voor de vervaardiging van pigmenten zijn echter alleen de vormen rutiel en anataas van belang. Hoewel ze tot dezelfde kristalklasse behoren, zijn er kenmerkende verschillen in het roosterstructuur. In rutiel is het roosterstructuur hechter dan in anataas. Hierdoor heeft rutiel een hogere thermische stabiliteit dan anataas. De deeltjes van anataas zijn gekoppeld door vier punten en de deeltjes van rutiel zijn gekoppeld door twee punten. Deze twee kristalvormen verschillen in dichtheid, reflectiewaarde en schurend vermogen. Deze eigenschappen kunnen van belang zijn voor de verschillende toepassingen. Zo is het anatase bijvoorbeeld geschikt voor papier en rutiel meer voor verven en plastics.

Titaandioxide wordt naast wit pigment tevens toegepast als fotokatalysator. Fotokatalyse bij oppervlakken leidt ertoe dat deze oppervlakken niet zo snel vervuilen (zelfreiniging), omdat organische stoffen worden afgebroken. Het betonproduct zal hierdoor gelijkmatig en licht van kleur blijven. Bovendien kan fotokatalyse schadelijke gassen, zoals NOx (stikstofoxiden) en SOx (zwaveloxiden) afbreken. Deze schadelijke gassen worden omgezet naar natuurlijke stoffen, zoals nitraten en sulfaten. Dit zorgt ervoor dat de omgevingskwaliteit wordt verbeterd. Titaandioxide in de vorm van anataas is het beste middel om een fotokatalyserend effect te bewerkstelligen. Het normale anataaspigment, dat wordt gebruikt om beton lichter te kleuren, heeft deze fotokatalyserende werking. Hoe ziet dat proces eruit? Zie de illustratie hieronder.

Fotokatalyse

De titaandioxide dat in de natuur wordt gewonnen is niet geschikt voor commercieel gebruik. De grondstoffen ilmeniet of titanium slakken worden onder meer gebruikt als grondstof voor de vervaardiging van titaandioxide. Tegenwoordig wordt titaandioxide volgens twee methoden vervaardigd. Aan de ene kant het sulfaatproces voor de productie van anatase of rutiel. En aan de andere kant het chlorideproces dat alleen mogelijk is voor de productie van rutiel.

Titaandioxide steen

Het sulfaatproces voor de productie van titaandioxide

In het sulfaatproces worden de zogenaamde sulfaatpigmenten (anataas of rutiel) vervaardigd uit het erts ilmeniet ( FeTiO3 ) en geconcentreerd zwavulzuur. De meeste fabrikanten maken ondertussen volledig gebruik van de bijproducten als gevolg van het sulfaatproces. De bijproducten zijn groene vitriool en verdund zoutzuur.

Sulfaatproces titaandioxide

Het chlorideproces voor de productie van titaandioxide

Het chlorideproces, dat later werd ontwikkeld, gebruikt een milieuvriendelijke technologie met een reactie van een titaan verrijkte grondstof veroorzaakt door chloorgas en petroleumcokes. Bij temperaturen van ongeveer 1000°C wordt titaantetrachloride ( TiCI4 ) geproduceerd wat in een zuivere zuurstofvlam wordt gezuiverd en opnieuw geoxideerd tot titaandioxide. Het vrijkomende chloor wordt teruggevoerd naar het proces. In dit proces worden de chloride pigmenten geproduceerd, de rutiel pigmenten. De eigenschappen van het product worden geoptimaliseerd door organische en anorganische behandelingen.

Chlorideproces

Scholz Benelux levert meerdere titaandioxide pigmenten geschikt voor verschillende toepassingen, zoals de bouw, verf- en lak.