Диоксид титана: что это такое – определение и виды термина

Содержание

Диоксид титана

В современно мире титановая индустрия развивается стремительно. Она является источником появления большого количества веществ, которые используются в разных сферах промышленности.

Характеристики диоксид титана

Диоксид титана обладает большим количеством названий. Он является амфотерным оксидом четырехвалентного титана. Он играет важную роль в развитии титановой индустрии. Только пять процентов титановой руды идет на производство оксида титана.

Есть большое количество модификаций диоксида титана. В природе встречаются кристаллы титана, которые обладают формой ромба или четырехугольника.

Формула диоксид титана

Диоксид титана формула представлена следующим образом: TiO2.

Диоксид титана нашел широкое распространение в различных отраслях промышленности. Он известен во всем мире в качестве такой пищевой добавки, как Е-171. Однако у данного компонента есть ряд негативных действий, что может свидетельствовать о том, что диоксид титана вред несет для организма человека. Известно, что этот компонент обладает отбеливающими качествами. Это может быть хорошо при производстве синтетических моющих средств. Вред для организма человека этой пищевой добавки представляет собой угрозу печени и почкам.

Вред от диоксид титана

В пищевой промышленности есть вероятность появления вреда от диоксида титана. При избыточном его использовании продукция может приобрести нежелательный оттенок, что только оттолкнет потребителей.

Диоксид титана обладает достаточно низким уровнем токсичности.

Он может стать токсичным при взаимодействии с другими компонентами какой – либо продукции. Использование продукции с высоким содержанием токсинов может привести к отравлениям или даже к смертельному исходу. Поэтому очень важно знать, с какими элементами не стоит использовать оксид титана.

Свойства диоксида титана

У диоксида титана имеется большое количество характерных для него свойств. Они определяют возможность его использования в разных отраслях промышленности. Диоксид титана свойства имеет следующие:

  • отличная степень отбеливания различных видов материалов,
  • отлично взаимодействует с веществами, которые предназначены для образования пленки,
  • устойчивость к высокому уровню влажности и к условиям окружающей среды,
  • низкий уровень токсичности,
  • высокий уровень стойкости с химической точки зрения.

Получение диоксид титана

Ежегодно в мире производится более пяти миллионов тонн диоксида титана. За последнее время его производство очень сильно увеличил Китай. Мировыми лидерами по получению этого вещества являются США, Финляндия, Германия. Именно эти государства имеют большие возможности для получения этого компонента. Они экспортируют его в разные страны мира.

Диоксид титана получение возможно двумя основными методами:

1. Изготовление диоксида титана из ильменитового концентрата.

На производственных предприятиях процесс получения оксида титана таким образом делится на три этапа. На первом из них осуществляется обработка ильменитовых концентратов при помощи серной кислоты. В итоге образуются два компонента сульфат железа и сульфат титана. Затем осуществляет повышения уровня окисления железа. В специальных фильтрах происходит разделение сульфатов и шламов. На втором этапе производится гидролиз сульфатный солей титана. Гидролиз осуществляется путем использования зародышей из растворов сульфатов. В результате образуются гидраты оксида титана. На третьем этапе производится их нагревание до определенной температуры.

2. Изготовление диоксида титана из тетрахлорида титана.

В данном виде получения вещества существует три метода, которые представлены:

  • гидролизом водных растворов тетрахлорида титана,
  • парофазным гидролизом тетрахлорида титана,
  • термической обработкой тетрахлорида титана.

Таблица. Производители диоксид титана.

Предприятие Объемы производства, тыс. тонн
DuPont Titanium Technologies 1150
National Titanium Dioxide Co н/д
Ltd. (Cristal) 705
Huntsman Pigments 659
Tronox, Inc. 642
Kronos Worldwide, Inc. 532
Sachtleben Chemie GmbH 240
Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd 230

Применение диоксид титана

В современном мире оксид титана активно применяется в различных отраслях промышленности.

Диоксид титана применение имеет следующее:

  • Изготовление лакокрасочной продукции. В большинстве случаев на основе этого компонента производятся титановые белила.
  • использование при производстве пластмассовых материалов.
  • изготовление бумаги ламинированного типа,
  • Изготовление косметических декоративных средств.

Оксид титана также нашел широкое применение в пищевой промышленности. Производители добавляют его в свои изделия в качестве одного из компонентов красителей пищевого типа. В продуктах питания он практически не ощущается. Производители добавляют его в минимальных количествах для того, чтобы их продукция лучше хранилась и имела привлекательный внешний вид.

Статьи по теме

Свойства фенола

Фенолы и их производные содержатся в древесине, торфе, буром и кам. углях, нефтяных остатках. В живой природе фенолы, гл. обр. в виде производных, присутствуют в клетках растений.

Диоксид титана: что это такое, особенности применения и влияние на организм

Диоксид титана – что это? Если говорить о химическом определении, то это бесцветные кристаллы вещества, формула которого TiO2. Говоря о бесцветности данного соединения, стоит обговорить тот факт, что если соединение хорошо очищено, то оно практически не способно поглощать свет, который на него попадает. Это означает, что этот свет будет либо преломлен, либо отражен от поверхности кристаллов. Это свойство диоксида титана используется в промышленности при изготовлении белого пигмента.

Коротко о соединении

У этого соединения также есть и другое название, которое используется в пищевой промышленности, и звучит оно как Е171. В редких случаях, но на некоторых продуктах можно обнаружить такую запись: titanium dioxide. Это все тот же TiO2. Заводы закупают данное соединение в порошкообразном виде. В дальнейшем краситель диоксид титана используется производителями как белый, из-за своей способности отражать свет. В настоящее время вещество часто применяется в изготовлении пищевой продукции, фармакологической, также используется в производстве лаков, красок и косметики. При таком широком применении стоит обратить особое внимание на то, какое влияние диоксид титана оказывает на организм человека.

Химические и физические свойства

Стоит отметить, что диоксид титана – это одно из самых стабильных веществ, которые используются в качестве белого красителя. Соединение отличается своей устойчивостью к кислотам и щелочам при нормальных условиях. Но главной особенностью является то, что оно инертно к токсичным веществам, которые могут находиться в воздухе. По причине того, что диоксид титана является таким устойчивым веществом, он не токсичен и считается безопасным.

Основные формы существования соединения

Диоксид титана может существовать в трех различных кристаллических модификациях.

Первая из них – брукит. Данную форму редко можно встретить в природном сырье, в основном, ее готовят в лабораторных условиях. Но она не используется в промышленности.

Вторая – рутил. Данная форма на 30 % эффективнее способна рассеивать световые потоки, чем третья – анатаз. В производстве чаще всего используется именно рутильный диоксид, так как он имеет ряд преимуществ. Отмечено, что анатаз плохо справляется с защитой полимерных веществ от УФ-света, за счет чего изделия могу терять свои свойства.

Где применяется?

Что это – диоксид титана, и где он находит применение? В первую очередь, это краситель, который находит широкое применение в различных областях. Это обусловлено тем, что существует возможность изменять форму и размер кристаллов, что является важным параметром для каждого производства. В частности, диоксид титана используется на предприятиях, которые специализируются на лакокрасочной продукции. Основным преимуществом краски с добавлением TiO2 является то, что изделия, покрытые ей, будут дольше сохранять свой белый цвет, не будут выцветать и повреждаться. Помимо краски, соединение добавляют и в пластиковые предметы, которые также устойчивы к УФ излучению и не будут желтеть со временем. Это могут быть предметы бытовой техники, различные детали, используемые в машиностроении, пластиковые окна и т. д. Краситель часто применяется в пищевой промышленности.

Также свое применение диоксид титана находит в книгопечатании. Добавление этого вещества способствует тому, что печатная краска становится более устойчивой. Помимо этого, TiO2 используется в качестве катализатора, это позволяет уже готовым к эксплуатации продуктам использоваться при высокой температуре.

Влияние на организм

Стоит подробнее разобраться в том, приносит ли диоксид титана вред организму. Жевательные резинки, крабовые палочки, крем для кекса, некоторые виды печенья – во всех них, скорее всего, будет содержаться TiO2. Если в продуктовом магазине есть продукция белого цвета, то, без сомнений, можно говорить о том, что в составе есть добавка Е171. В 9 из 10 товаров этого цвета будет содержаться именно данное соединение, потому что диоксид титана – это краситель, который дает белое окрашивание продукции.

Специалистами было доказано, что TiO2 является инертным веществом, а значит не может вступать в различные биохимические и химические реакции с другими веществами в человеческом организме. Но необходимо сказать, что окончательной точки в этом вопросе нет. До конца так и не исследована возможность диоксида титана вступать во взаимодействие на физико-механическом уровне. В настоящее время еще ведется изучение влияния этого соединения на организм.

Роберт Шистл занимался изучением данного вопроса. По его мнению, наночастицы диоксида титана, попадающие в организм, не выводятся полностью, а значит, они способны оседать в тканях. Это ведет к тому, что наносится механическое повреждение белковым цепям.

В 1997 году TiO2 был внесен в список веществ, которые можно использовать в качестве красителя в пищевой промышленности. Разрешение было основано на исследование диоксида титана, где говорилось о том, что соединение является безопасным для человеческого организма.

Применение в косметических средствах

Диоксид титана используется в косметике для ухода и декоративной в виде мелкодисперсной пыли. Помимо маленького размера частиц, важно, чтобы соединение было хорошо очищено от всевозможных загрязнений. Чаще всего диоксид титана добавляют в различные кремы, тени, румяна и в другую косметическую продукцию. Это делают из-за того, что данное соединение способно защищать кожу человека от УФ-лучей.

Необходимо отметить, что вещество является антиаллергенным, так как обладает высокой химической инертностью. Означает, что диоксид титана – это вещество, которое не способно вступать в различные реакции с кожей, а также с другими кремами или косметикой.

Тем не менее, хоть и доказана безопасность этого соединения, стоит избегать его в косметических продуктах. Это связано с тем, что диоксид титана представлен в них в виде мелкодисперсной пыли, а это может привести к закупориванию пор. Эту проблему можно решить, если тщательно очищать кожу после косметических средств, которые содержат добавку titanium dioxide.

Также необходимо оберегать свою кожу от дешевых косметических средств с TiO2, так как производитель может использовать недостаточно очищенный диоксид титана. Примеси могут быть вредными для кожи или способными вызывать аллергическую реакцию.

Производство диоксида титана

В качестве сырья в производстве TiO2 используются различные титансодержащие руды. Наибольшее их содержание отмечается в таких странах как Австралия, Индия и США. Объем производства диоксида титана в качестве белого красителя превышает в два раза объемы абсолютно всех других цветных красителей. Сегодня лидерами по производству данного вещества являются Китай и США. Они по отдельности производят около 1,6 миллиона тонн в год TiO2. Но методы получения диоксида титана различаются. В США в основном используется хлоридный метод, а в Китае – сульфатный.

Цена диоксид титана зависит от степени его измельченности и от чистоты. Нижний предел стоимость в настоящее время 150 рублей за один килограмм. Каждое промышленное предприятие выбирает самое оптимальное соотношение цены и качества этого вещества.

Диоксид титана — влияние на организм человека

Научный прогресс улучшает качество жизни, делает её более яркой, разнообразной, комфортной. Однако радикальные изменения привычного мира вокруг нас, вызывают у общества тревогу. Одна из потенциальных опасностей, которая беспокоит учёных и медицинских специалистов — широкое применение пищевых добавок. Так, недавние публикации о вреде диоксида титана для организма человека, породили множество вопросов.

Что это за вещество? Насколько хорошо изучен диоксид титана? Где он содержится и применяется? Почему учёное сообщество заговорило о нём именно сейчас? Есть ли риск навредить здоровью, используя продукты с его содержанием? Давайте разбираться.

Что такое диоксид титана

Другие названия этого вещества — оксид титана (IV), двуокись титана, титановые белила, титановый ангидрид, а также пищевой краситель E171. Это химическое соединение в виде мелкодисперсного кристаллического порошка белого цвета, не имеющего запаха. При нагревании диоксид титана меняет цвет на жёлтый. В воде, кислотах, щелочах не растворяется.

Формула диоксида титана — TiO2. В природе он находится в составе минералов — рутил, анатаз и брукит. На территории Российской Федерации самое крупное месторождение находится в Тамбовской области.

Физические свойства диоксида титана:

  • высокая способность отбеливания материалов различного происхождения;
  • влагостойкость, устойчивость к влиянию факторов внешней среды (ультрафиолету);
  • химическая стабильность соединения;
  • оптимальное взаимодействие с плёнкообразователями;
  • светорассеивающие свойства;
  • пожаровзрывобезопасный — не горит и не поддерживает огонь.

До недавнего времени специалисты оценивали токсичность диоксида титана как низкую. Инертность этого химического соединения препятствует выделению ядовитых веществ в окружающую среду, не оказывает вредного воздействия на человека при непосредственном контакте.

По степени влияния на организм диоксид титана относится к 4 классу опасности, то есть является малоопасным.

На основании приведённых данных, титановый ангидрид во всём мире используется в продукции, произведённой для людей, как безопасное соединение.

Влияние на организм человека

Российские эксперты оценивают вопрос об опасности диоксида титана, как требующий более систематических научных изысканий. Они сходятся во мнении, что пока не существует многоцентровых рандомизированных исследований, доказывающих опасность диоксида титана как канцерогена, способного вызывать развитие рака.

Благодаря своей химической инертности вещество не вступает во взаимодействие с желудочным соком. То есть диоксид титана не подвергается процессу пищеварения и в неизмененном виде выводится из организма. Его способность к биоаккумуляции (накапливанию в тканях) оценивается как слабая.

Согласно ДСТУ ГОСТ 30333:2009, в данных паспорта безопасности диоксида титана, отмечается отсутствие у него патологического действия:

  • сенсибилизирующего — вызывающего аллергическую реакцию;
  • эмбриотоксического — оказывающего влияние на плод при беременности;
  • гонадотоксического — способствующего половой дисфункции;
  • тератогенного — нарушающего развитие эмбриона.

Канцерогенное действие считается недоказанным по причине недостаточного количества данных.

По мнению экспертов, вредное влияние диоксида титана на здоровье, может быть только у сотрудников, которые заняты на производстве с использованием его сырья. Например, при вдыхании пыли, содержащей TiO2, раздражается слизистая дыхательных путей, что проявляется кашлем. Медицинские специалисты расценивают этот факт не как токсическое действие, а в качестве защитной реакции организма.

На промышленных объектах предусмотрены меры профилактики отравлений диоксидом титана. Для предохранения органов дыхания применяют противопылевые респираторы, маски. При производстве продукта в обязательном порядке используют защитные костюмы, рукавицы, каски, обувь, очки. Проводится регулярный контроль опасного воздействия.

Применение

О популярности диоксида титана говорит тот факт, что ежегодно в мире его производится более пяти миллионов тонн.

В пищевой промышленности

Международная классификации пищевых добавок определяет диоксид титана индексом E171. В России использование этих компонентов в производственном масштабе регламентируют Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.3.2.1293–03 (с изменениями, внесёнными в 2010 году).

Для чего используется диоксид титана? В каких продуктах он содержится? Можно выделить несколько направлений.

Его применяют в качестве отбеливателя при изготовлении следующих блюд и компонентов:

  • продукты на основе молока — йогурт, кефир, сметана, майонез, сухое и сгущённое молоко, брынза, сыворотка, мороженое, молочные коктейли, смеси для детского питания;
  • сахар-рафинад;
  • джемы;
  • мука.

Из списка понятно, что диоксид титана активно используют в кулинарии. В кондитерской промышленности примером может служить сахарная глазурь, пудра, зефир, белый шоколад. Продолжают список:

  • жевательная резинка;
  • быстрые завтраки;
  • мясные продукты — курица, свиные и говяжьи языки, молочные поросята;
  • рыба и её полуфабрикаты — филе, фарш, тушки кальмаров, мясо криля, крабовые палочки, паштеты (сурими).

Е171 применяют как пищевой краситель. Для придания аппетитного цвета и вида его добавляют в мясной фарш. Жирорастворимый диоксид титана используют в качестве красителя для придания нужного оттенка шоколаду, глазури.

Кроме того, двуокись титана входит в состав упаковочной плёнки, которая защищает продукты от действия ультрафиолета. Это его качество называется укрывистость.

Е171 не привносит в состав продуктов полезные свойства. Назначение пищевой добавки — улучшить их внешний вид, сделать его более привлекательным, а значит востребованным.

В производстве косметики

В индустрии красоты применяют высокоочищенный диоксид титана мелкодисперсной структуры. Раздроблённый до мельчайших частиц порошок используют для изготовления защитных кремов, тональных основ, пудры. Свойство светонепроницаемости позволяет защитить кожу от агрессивного действия солнечных лучей.

Важна и визуальная функция вещества. В качестве пигмента диоксид титана входит в состав помады, придавая ей густоту, вязкость, а также пудры, обеспечивая осветляющий эффект и игру оттенков.

Диоксид титана химически инертен и не влияет на здоровье кожи. Кремы для лица и тональные основы с его содержанием — гипоаллергенные. Но, преимущество двуокиси титана в виде мелкодисперсности, может стать причиной поражения кожи. При низком качестве косметического продукта мелкие частицы способны сыграть роль фотокатализатора. Вместо защиты, они усиливают действие ультрафиолета на кожу.

Интересный факт — после нанесения солнцезащитного средства, неприятный эффект липкости объясняется присутствием в составе диоксида титана. В более качественных косметических средствах этот эффект нейтрализуется его применением в размельчённом состоянии до наночастиц.

Важно знать, что у людей с жирной и проблемной кожей, средства с диоксидом титана могут вызывать высыпание прыщей.

В производстве мыла E171 применяют для достижения эффекта белоснежности. Мелкодисперсные частицы не проникают внутрь кожных покровов и не задерживаются на её поверхности.

В зубной пасте

Диоксид титана в составе зубной пасты выполняет несколько функций:

  • обеспечивает эффект белоснежных зубов, не проникая внутрь эмали;
  • оказывает отбеливающее действие за счёт удаления пигментов с поверхностных слоёв эмали, мягкого зубного налёта (например, в зубной пасте Lacalut White немецкого производства или отечественной Splat White Plus).

Какая зубная паста не содержит диоксид титана? Например, Rembrandt «Антитабак и кофе», специально созданная для курильщиков и людей, которые часто употребляют крепкий чай и кофе.

В медицине

Диоксид титана использует в производстве витаминов, микроэлементных комплексов, таблетированных средств, добавляют мелкодисперсный порошок в состав кремов, суппозиториев, паст. Ничтожно малое количество вещества не влияет на структуру препарата, при этом придаёт ему белизну и продлевает срок действия.

Если есть показания во время беременности медицинские специалисты назначают витаминные комплексы, в составе которых также есть диоксид титана.

В других отраслях промышленности

Двуокись титана называют чудо-материалом. Его применяют в различных отраслях производства многих стран. Мировой рынок титанового ангидрида в последние годы оценивался приблизительно в 5 млн тонн.

Основные области применения, следующие.

  1. Около 60% производимого диоксида титана используется для изготовления краски, эмали, лака и покрытий на их основе. К этой категории товаров относятся фасадные покрытия, цветные водно-дисперсионные краски, ремонтные автоэмали, средства для аэрокосмической промышленности.
  2. В производстве пластика используют свойство диоксида титана придавать изделиям белизну, укрывистость, защищать от ультрафиолетового облучения и появления желтизны. Это важно для изготовления пластиковых окон, садовой мебели, предметов быта, деталей для автомобилей.
  3. Полиграфическая промышленность использует TiO2 для производства печатной краски, бумаги, картона.
  4. Изготовление синтетических волокон и тканей.
  5. Производство стекла и керамики.
  6. Успешно применяют при окрашивании бетона и тротуарной плитки.
  7. Диоксид титана марки ОСЧ используют как эталон чистоты в производстве оптически прозрачных стёкол, в волоконной оптике, радиоэлектронике, медицинского оборудования.
  8. Новое слово в применении — титаноксидные наносистемы. Актуальны в альтернативной энергетике (солнечные батареи), производстве огнеупорных, высокотехнологичных керамических и оптических материалов.

В последнее время на рынке появился новый продукт — цветные титановые пигменты. Они не содержат диоксида титана, при этом сохраняют конкурентоспособность.

Последние исследования свойств диоксида титана

Стоит отметить, что исследования в области токсичности пищевых добавок, а именно в отношении E171, проводятся в США уже с 1969 года. Одно из последних опубликовано в выпуске EFSA Journal 28 июня 2016 г. Результат изучения подтвердил безопасность диоксида титана при текущем уровне потребления.

Однако есть и тревожные данные. Так, а 2015 году американские учёные опубликовали результаты экспериментов на лабораторных мышах — их поили специально приготовленной мелкодисперсной суспензией диоксида титана. Итоги опытов таковы — поражение митохондрий в клетках головного мозга. Основная функция митохондрий — выработка энергии для поддержания клеточных процессов. В результате — нарушения функций центральной нервной системы.

А также общественное мнение тревожно отреагировало на недавно опубликованные результаты опытов учёных INRA (Французский национальный институт сельскохозяйственных исследований). Изыскания проводились на трёх группах крыс и морских свинок, которые получали пищевой краситель в воде. Доза соответствовала суточному потреблению E171 человеком. Длился эксперимент 100 дней. Результаты исследования можно обобщить следующими фактами:

  • у крыс, имеющих предраковые заболевания кишечника, площадь поражения выросла на 20%;
  • у здоровых животных выявлены признаки озлокачествления в 40%;
  • в третьей группе, где животные не получали диоксида титана изменений не последовало.

Учёные на основании результатов сделали следующие выводы:

  • наночастицы E171 всасываются в кишечнике;
  • развивается поражение лимфатической системы с последующими нарушениями иммунной реакции;
  • образуются участки воспаления слизистой стенки кишечника с возможным озлокачествлением.

Ещё одно исследование — группа американских учёных из Калифорнийского университета в подобных опытах на крысах получили данные о деформации цепочек ДНК.

Токсикологи считают, что диоксид титана может оказывать канцерогенное действие, проникая через дыхательные пути. Особое беспокойство научного сообщества вызывает природа наночастиц. Учёные говорят о новом механизме проявления токсичности в виде физико-химической реакции. Это позволяет TiO2 накапливаться в различных тканях и вызывать окислительный стресс.

С другой стороны, статистические данные подтверждают быстрое увеличение темпов промышленности, основанной на применении наноразмерных систем. Предполагаемый рост расширения внутреннего рынка диоксида титана в ряде стран, в том числе и в России составляет от 4 до 9% ежегодно.

Какой можно сделать вывод? Диоксид титана — это химическое соединение, которое имеет уникальные свойства. Практически нет такой области, где бы вещество ни использовалось. Медицинские специалисты различных стран уже более 50 лет проводят исследования на предмет выявления канцерогенного действия на организм человека. И не только тех людей, кто занят на производстве с использованием диоксида титана. Ведь TiO2 входит в состав зубной пасты, косметических средств, лекарственных препаратов, используется как пищевая добавка E171. Однако пока нет однозначного вывода учёных о вреде этого химического соединения. Ведь результаты, полученные на крысах, нельзя однозначно экстраполировать на человека. Они лишь указывают направление для дальнейших многоцентровых рандомизированных исследований. Точные ответы на тревожные вопросы можно получить, лишь объединив усилия мирового сообщества.

В чём разница?

Разница между оксидом титана и диоксидом титана

Ключевое различие между оксидом титана и диоксидом титана состоит в том, что оксид титана содержит один анион кислорода на один катион титана, тогда как диоксид титана содержит два аниона кислорода на один катион титана.

Титан — это химический элемент, имеющий химический символ Ti и атомный номер 22. Это блестящий металл, который подпадает под категорию переходных металлов. В качестве основной характеристики он обладает высокой прочностью по сравнению с низкой плотностью и значит меньшей массой. Этот элемент может иметь несколько степеней окисления, но наиболее стабильное состояние окисления составляет +4. Он может образовывать несколько оксидов, таких как оксид титана (II), оксид титана (III) и диоксид титана.

Содержание

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое оксид титана
3. Что такое диоксид титана
4. В чем разница между оксидом титана и диоксидом титана
5. Заключение

Что такое оксид титана?

Оксид титана представляет собой неорганическое соединение, имеющее химическую формулу TiO. Мы называем это соединение моноксидом титана или оксидом титана(II). Молярная масса этого соединения составляет 63,87 г/моль. Внешне он похож на бронзовые кристаллы. Кроме того, он имеет высокую температуру плавления, которая составляет 1750 °С, и плотность его составляет 4,95 г/см 3 . При рассмотрении кристаллической структуры этого соединения, можно увидеть кубическую структуру.

Получают это соединение из диоксида титана или из металлического титана. Эта реакция должна проходить при температуре 1500 °C. Кроме того, кислотные растворы этого соединения стабильны в течение короткого времени, но позже оно разлагается с образованием водорода. Эта реакция выглядит следующим образом:

2Ti 2+ (aq) + 2H + (aq) → 2Ti 3+ (aq) + H2(g)

Что такое диоксид титана?

Диоксид титана представляет собой неорганическое соединение, имеющее химическую формулу TiO2. Это природный оксид титана. Кроме того, это соединение называется оксидом титана(IV). Молярная масса этого соединения составляет 79,87 г/моль. Внешне он похож на белое твердое вещество. Он имеет высокую температуру плавления, которая составляет 1843 °C. Плотность этого соединения варьируется в зависимости от типа кристаллической структуры, в которая оно имеет. Например, плотность кристаллической структуры рутила составляет 4,23 г/см 3 , тогда как плотность кристаллической структуры анатаза составляет 3,78 г/см 3 .

Получают это соединение с помощью переработки титаносодержащего песка, такого как минеральный песок ильменит. Основные области применения этого соединения, это производство пигментов из диоксида титана, используется в производстве красок, бумаги, пластмасс и т.д.

В чем разница между оксидом титана и диоксидом титана?

Оксид титана представляет собой неорганическое соединение, имеющее химическую формулу TiO, тогда как диоксид титана представляет собой неорганическое соединение, имеющее химическую формулу TiO2. Следовательно, оксид титана содержит один анион кислорода на один катион титана, но диоксид титана содержит два аниона кислорода на один катион титана. Кроме того, из-за этой структуры они также имеют разные молярные массы и разные температуры плавления. Степень окисления титана в каждом соединении отличается друг от друга; степень окисления титана в оксиде титана составляет +2, в то время как степень окисления титана в диоксиде титана составляет +4. Это еще одно важное различие между оксидом титана и диоксидом титана.

Краткое содержание — Оксид титана против диоксида титана

Оксид титана и диоксид титана являются важными оксидами химического элемента титана. Ключевое различие между оксидом титана и диоксидом титана состоит в том, что оксид титана содержит один анион кислорода на один катион титана, но диоксид титана содержит два аниона кислорода на один катион титана из-за этой структуры они также имеют разные молярные массы и разные температуры плавления.

Диоксид титана – свойства и область применения

диоксида титана, нанодиоксида титана, цветных титановых пигментов

Диоксид титана.

Синонимы:
Титана двуокись, Титана (IV) оксид, Титановый ангидрид, Титана (IV) окись, Titanium dioxide, CI 77891, Pigment white 6, Titanic acid anhydride, Titanium oxide

Высший оксид титана – диоксид – в природе встречается в трех модификациях – минералы рутил, анатаз и брукит, отличающиеся различным кристаллическим строением.

Методы получения разработаны только для диоксида титана со структурой рутила и анатаза.

Диоксид титана – вещество белого цвета, с температурой плавления 1870 °С, не растворим в воде и кислотах. При нагревании окрашивается в желтый цвет, исчезающий после охлаждения.

Основные свойства диоксида титана:

  • высокая разбеливающая способность;
  • хорошая совместимость с любым пленкообразователем;
  • хорошая укрывистость;
  • высокая атмосферо- и влагостойкость;
  • нетоксичность;
  • химическая стойкость.

Эти свойства обусловили сферы его основного применения.

Основные области применения диоксида титана:

  • производство лакокрасочных материалов;
  • производство пластмасс;
  • производство резино-технических изделий (РТИ);
  • производство бумаги;
  • производство химических волокон и другое.

Большая часть производимого в мире диоксида титана (59%) используется при получении лакокрасочной продукции. Это основной белый пигмент, позволяющий не только получать покрытия разнообразной цветовой гаммы, но и значительно улучшать их свойства.

По своим свойствам в качестве пигмента и наполнителя диоксид титана значительно превосходит цинковые белила, сульфид цинка, литопон. Поэтому среди общего ассортимента применяемых пигментов на его долю приходится 90%.

Диоксид титана довольно дорог и его доля в общей стоимости лакокрасочных материалов (ЛКМ) достигает 10-25%. Поэтому все изготовители лакокрасочной продукции стремятся по возможности сократить использование диоксида титана в рецептурах ЛКМ путем его частичной замены более дешевыми аналогами.

Однако диоксид титана не имеет альтернативы в потреблении этого важнейшего компонента лакокрасочных рецептур.

Диоксид титана является наиболее распространенным белым пигментом в лакокрасочной промышленности. Он находит широкое применение в производстве полиграфических красок, пластических масс, линолеума, резины и других материалов; используется для матирования синтетических и искусственных волокон, в радиотехнической и электронной промышленности, а также во многих других областях народного хозяйства. Непигментные сорта диоксида титана, содержащие незначительное количество примесей и для которых не существенны пигментные свойства, применяются в производстве различных титансодержащих сплавов (марки «специальная» и «легированная»), электродов (марки Т-Э), силикатных эмалей (марки ТСЭ), специальных сортов стекол (марки А-Н).

Нанодиоксид титана

Последние годы отмечены быстро растущим спросом на новый вид продукции — высокочистый нанодиоксид титана, который обладает уникальными фотокаталитическими свойствами и имеет широкие возможности применения в солнечных батареях. Использование нанопорошков диоксида титана снижает стоимость 1 кВт•ч в 5 раз по сравнению с аналогами на основе кремниевых полупроводниковых материалов. Кроме того, нанодиоксид применяют в космической отрасли и производстве специальных пластмасс для защиты от ультрафиолетового излучения, при изготовлении самоочищающихся стекол, фотокатализаторов, электрохромных дисплеев. Способ получения нанодисперсного диоксида титана основан на низкотемпературном (200–500 °С) сжигании очищенного тетрахлорида титана в присутствии катализатора в паровой фазе. В зависимости от условий процесса получают рентгеноаморфный, анатазный или рутильный TiO2. Экспериментальные образцы такого продукта имеют частицы размером от 10 до 20 нм.

Цветные титановые пигменты

Цветные титановые пигменты являются новым продуктом на рынке титановой продукции, однако благодаря своим высокотехнологичным свойствам для данного вида пигментов имеется достаточно устойчивый и широкий рынок. Пигмент отличается высокими показателями укрывистости, атмосферостойкости, цветостойкости, имеет устойчивую окраску светло-кирпичных, коричневато-желтых и бежевых тонов, не содержит токсичных компонентов, может полностью или частично заменить диоксид титана в масляных красках и эмалях соответствующих цветов или использоваться в качестве самостоятельного пигмента-наполнителя.

Двуокись титана пигментная

Пигментная двуокись титана (ГОСТ 9808-84) – синтетический неорганический пигмент белого цвета, анатазной и рутильной форм, получаемый гидролизом растворов сернокислого титана с последующим прокаливанием гидратированной двуокиси титана.

В зависимости от кристаллической структуры выпускают две формы двуокиси титана: Р – рутильная и А – анатазная. При наличии поверхностной обработки в условной обозначение марки добавляется индекс «0». В зависимости от области применения двуокись титана изготовляют следующих марок: Р-1, Р-02, Р-03, Р-04, Р-05; А-1, А-2, А-01, А-02. Пигментная двуокись титана марки Р-02 предназначается для производства лакокрасочных материалов, в том числе вододисперсионных, с хорошей атмосферостойкостью; пластмасс; искусственных кож; пленочных метериалов.

Пигментная двуокись титана пожаро- и взрывобезопасна, по степени воздействия на организм относится к веществам 4-го класса опасности.

Пигментную двуокись титана хранят в закрытых складских помещениях при температуре окружающей среды от минус 40 до плюс 40 °С. Не допускается хранение в упакованном виде на площадках или под навесом. Допускается хранение продукта, упакованного в мягкие специализированные контейнеры, на открытых площадках. При хранении тару укладывают в штабели высотой не более 3 м на подкладки или деревянные поддоны.

Высокочистый диоксид титана используется в электронной промышленности для производства титанитов ультравысокого качества для поглощения ультрафиолетовых лучей, светочувствительный диоксид титана — для цветного копирования.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ДИОКСИДА ТИТАНА (включая нанодиоксид титана и цветные титановые пигменты)

Наиболее важное значение из всех неорганических пигментов имеют белые. За рубежом основным белым пигментом является диоксид титана. По оценкам зарубежных экспертов, в настоящее время его доля в суммарном потреблении неорганических пигментов составляет 65-70%, а в потреблении белых пигментов – более 90%.

Ведущая роль диоксида титана в группе белых пигментов обусловлена высоким уровнем свойств, характеризующих этот продукт, – способность диспергироваться, тепло- и химическая стойкость, разбеливающая способность, атмосферостойкость, коэффициент преломления и др.

В качестве пигмента диоксид титана используется в лакокрасочной и целлюлозно-бумажной отраслях промышленности, в производствах пластмасс и резинотехнических изделий.

Диоксид титана – универсальный отбеливатель для применения в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности.

Применение в пищевой промышленности: для отбеливания всех сортов рыбного фарша, филе, полуфабрикатов, сурими, паштетов и других продуктов. Диоксид титана так же широко применяется в кондитерской промышленности для придания белизны сахарной глазури, конфетам.

Перечень других областей применения приведен ниже:

  • непрозрачный агент;
  • косметическое производство;
  • радиоактивное обезвреживание кожи;
  • производство стекла и керамики;
  • эмалевые фритты;
  • матирование синтетических волокон;
  • печатные краски;
  • сварочные стержни;
  • высокотемпературные датчики (единичные кристаллы TiO2).

В косметическом производстве используется высокоочищенный и тонкодисперсный диоксид титана, обладающий способностью отражать УФ-лучи.

Относится к неорганическим УФ-фильтрам. Такие УФ-фильтры не вызывают аллергию и не раздражают кожу, однако в составе солнцезащитных средств они могут окрашивать её в белый цвет. Для того чтобы физические УФ-фильтры не были видны на коже, частицы диоксида титана стараются сделать более мелкими. Однако здесь есть свой предел – очень мелкие частицы диоксида титана могут играть роль фотокатализатора, то есть вещества, усиливающего повреждающее действие УФ-излучения. Также, слишком мелкие частички диоксида титана способны накапливаться в кожном покрове. В зависимости от конкретных условий его применяют как наполнитель, как белый пигмент, как фотозащитную добавку в различных изделиях – пудре, тенях для век, губной помаде, антиперспирантах, защитных кремах, На основе диоксида титана получают более совершенные виды косметического сырья, например, перламутровый пигмент (титанированную слюду).

Пигментный диоксид титана является одним из важнейших промышленных неорганических материалов, по уровню потребления которого можно судить об экономическом, научно-техническом потенциале государства и качестве жизни населения.

Спрос на него обусловлен ростом объемов строительства, производства товаров народного потребления, развитием машиностроения и других отраслей экономики, в т. ч. и тех, продукция которых требует нанесения стойких покрытий. В экономически развитых странах на эти цели расходуется до 90-95% TiO2. Потребление пигментного диоксида титана составляет 2-4 кг на душу населения, в России же — только 0,3 кг, причем преимущественно за счет импорта.

В ближайшие годы наиболее высокими темпами будет расти потребление TiO2 в производстве ламинированной бумаги (на 4–6% в год) и пластмасс (4% в год), в лакокрасочной же промышленности — не более 2% в год. Тем не менее, по оценкам европейских экспертов, при изготовлении ЛКМ используется 58–62% мирового выпуска диоксида титана. Как следствие, из производства постепенно вытесняются краски на основе цинка, бария и свинца, среднее содержание в красках которого составляет 25%.

Следует отметить новую и быстро растущую область потребления двуокиси титана – применение его в виде микрочастиц в нанотехнологии, хотя современный мировой объем потребления этих частиц еще не превышает 2 тыс. т.

Принимая во внимание значительные резервы увеличения емкости рынка пигментного TiO2 в Азиатско-Тихоокеанском регионе, а также возможности развития новых областей использования продукта, можно заключить, что этот сегмент мирового рынка имеет хорошие перспективы.

Мировое потребление нанодиоксида титана оценивается в 2400 т в год, 50% из которых идёт на производство косметики.

Диоксид титана. Влияние на организм человека в зубной пасте, косметике, еде, кондитерской промышленности, таблетках

Диоксид титана применяется в пищевой, кондитерской, и косметической продукции. Не существует однозначного мнения о том, оказывает ли он влияние на человеческий организм.

Что такое диоксид титана

Диоксид титана – продукт титановой промышленности. Он используется в качестве красителя, стабилизатора консистенции и пищевой добавки.
Вещество распространено на производстве из-за своих отбеливающих свойств.
Характеристики вещества Двуокись титана имеет ряд характеристик.

Основные из них:

  • Производится вещество в виде кристаллов, и порошка (кристаллы имеют форму ромба).
  • Вещество имеет белый цвет. Если нагреть, то он сменится на желтый. Добавка не имеет вкуса и запаха.
  • Вещество не растворяется в воде.
  • Химическая формула вещества – TiO2.
  • Вещество получают из титаносодержащих руд.

Технологии получения, состав добавки

Существует 2 технологии получения диоксида титана:

  • Из ильменитового концентрата.
  • Из тетрахлорида титана.

Первый способ делится на 3 этапа.

  1. Сначала ильменитовый концентрат обрабатывают серной кислотой. Происходит деление на 2 компонента – сульфат железа и сульфат титана.
  2. Второй этап начинается с окисления железа. Используются специальные фильтры, которые помогут отделить сульфаты от шлама (отходов). На этом же этапе с помощью воды соли сульфата разделяются. Так образуются гидраты оскида титана.
  3. Последний этап заключается в нагревании гидрата оксида титана.

Технология получения оксида титана из тетрахлорида натрия осуществляется 3 методами:

  • Разложение тетрахлорида натрия, как сложного вещества, на части с помощью водного раствора (гидролиз).
  • Термообработка тетрахлорида натрия.
  • Гидролиз парофазный.

Область применения

Диоксид титана (влияние на организм человека описано далее в статье) прочно занял свое место во многих сферах промышленности из-за своих окрашивающих свойств.

Где его применяют:

  • Изготовление краски.
  • Производство пластмассовых деталей.
  • Производство бумаги различного вида (сюда входит белая и цветная, обои, ламинированная бумага).
  • Изготовление пластиковых окон.
  • Изготовление изделий из резины.
  • В пищевой продукции для отбеливания и продления срока годности товара (сухие сливки и молоко, жевательные резинки, крабовые палочки, мясо, готовые завтраки).
  • В кондитерском деле, чтобы сделать десерты белоснежным, и облегчить смешивание цветов (айсинг для изготовления глазури для пряников).

Польза и вред. Влияние на организм

Диоксид титана широко используется в ряде производств, но ведутся споры о том, какое влияние оказывает вещество на организм человека.

В пищевой промышленности

Диоксид титана, влияние на организм человека которого до конца не изучено, используется повсеместно. Сегодня нет единого мнения насчет безопасности Е171. Результаты исследований, проводимых в конце прошлого века в Европе, не говорят о вреде диоксида титана для человеческого организма. Поэтому в 1997 г. краситель внесен в перечень безопасных веществ.

Скептики утверждают, что при регулярном попадании в организм, добавка оказывает отрицательное влияние на генетику человека. Но в 2016 году Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов сделало заключение о том, что пищевая добавка не несет вреда человеку при попадании в организм с пищей.

Профессор Роберт Шистл из Калифорнийского университета ведет исследования о добавке Е171 в продуктах питания. Проводя опыты на крысах, были замечены отрицательные изменения в их организме. Профессор объясняет это тем, что наночастицы вещества не выводятся полностью. Оседая, они наносят повреждения белковым цепочкам.

В каких продуктах можно встретить Е171:

  • Морепродукты белого цвета, крабовые палочки.
  • Детское питание.
  • Завтраки быстрого приготовления.
  • Жевательная резинка.
  • Конфеты.
  • Белый шоколад.
  • Молочная продукция – молоко, кефир, йогурт, сливки, сыр.
  • Полуфабрикаты.
  • Мороженое.

Диоксид титана добавляют в муку при изготовлении теста для пельменей, макарон и других изделий. Таким образом производитель улучшает внешний вид товара. Метод экономически эффективен. Производитель на выходе получает продукт товарного вида, не вкладывая большого количества денежных средств.

В кондитерской индустрии

Кондитеры стараются помимо уникальных вкусовых качеств предложить потребителю десерты, которые выглядят идеально. Различные красители используются для придания цвета бисквитам, кремам, мастике. Диоксид титана в кондитерском деле используется для придания белоснежного оттенка без дополнительного запаха или вкуса, который может испортить десерт.

Для таких целей он продается в виде порошка прозрачного цвета с мелкими кристаллами. Диоксид титана устойчив к воздействию химических веществ. Свойство позволяет смешивать краситель с ингредиентами, у которых сложный химический состав.

Широко распространено применение красителя в изготовлении имбирных пряников. Украшение из глазури делают из айсинга – смеси сахарной пудры, сухого белка, диоксида титана и других добавок. Диоксид титана здесь позволит сделать глазурь привлекательнее. Сухой белок взбитый с сахарной пудрой не даст такого цвета. Без добавок глазурь имеет серый подтон, который выглядит не так аппетитно, как белый.

В косметологии

Диоксид титана (влияние на организм человека через лекарственные средства описано далее в статье) содержится в большинстве декоративных и уходовых средств.

В чем польза диоксида титана в косметике:

  • Окрашивающие свойства. Вещество почти всегда применяется в декоративных тонирующих средствах – тональный крем, пудра, румяна, хайлатеры, консилеры. Диоксид титана помогает добиться нужного цвета средства путем соединения с другими окрашивающими компонентами.
  • SPF-защита. Все средства, предназначенные для защиты кожи от ультрафиолетовых лучей, содержат диоксид титана. Все дело, в кристаллах вещества, которые помогут уменьшить их негативное воздействие.
  • Улучшает консистенцию средства. Он выполняет роль загустителя, придет вязкость продукту.

Диоксид титана широко применяется и в детской косметике. Но проводимые исследования говорят о возможно вреде вещества в непищевой промышленности.

Существует мнение о том, что возможно изменение гормонального фона при воздействии диоксида титана на кожу человека. Но достоверных данных на сегодняшний день нет, поэтому ни одна экспертная комиссия не может сделать точный вывод.

В медицине. Зачем фармацевтам TiO2?

Сейчас недостаточно информации о применении диоксида титана в медицинских препаратах. В статье «Распространенность, применение и патологические эффекты от диоксида титана» за 2016 год говорится о том, что вещество часто включается не только в таблетки (капсулы) белого цвета, но и препараты, окрашенные в другие цвета.

Желатиновые капсулы на 112 мг желатина содержат 0,217 мг диоксида титана. Проведены исследования лекарственных средств. Изучены составы нескольких препаратов разного цвета. Результаты говорят о том, что в их составе всегда есть диоксид титана.

Если брать во внимание факт, что есть риск негативного влияния вещества на организм человека, то прием таких препаратов может быть опасен. Навредить TiO2 способен при регулярном поступлении в организм, ведь некоторые люди вынуждены длительное время принимать лекарственные средства, особенно при хронических заболеваниях.

В других сферах

Более половины от всего производства с использованием диоксида титана приходится на изготовление лакокрасочной продукции. В их список входят краски, лаки, эмали, шпатлевки, растворы для грунтования. Столь широкое применение объясняется отличными окрашивающими свойствами и безвредностью вещества.

Также поверхность, обработанная продуктом с диоксидом титана защищена от ультрафиолетовых лучей. Благодаря этому, она не желтеет со временем.
20% от всего объема производства вещества приходится на изготовление пластмассовых изделий.

Сюда входят элементы мебели, детали автомобилей, оконный пластик. Здесь диоксид титана нужен для сохранения стойкости изделий и деталей к агрессивному воздействию света, температуры и погодных условий.

Вещество постоянно применяется на производстве бумажных изделий (около 14% от производства красителя во всем мире идет в эту отрасль). Отмечается, что в ближайшие года в несколько раз вырастет производство ламинированной бумаги, в состав которой также входит двуокись титана. Другой альтернативы для производства бумаги сегодня нет.

Вред от диоксида титана возможен при постоянной работе с добавкой, что возможно на производстве. Готовые изделия из диоксида титана не несут вреда организму человека, так как исключается возможность вдыхания вещества.

При работе с лакокрасочной продукцией следует пользоваться респираторами, установить четкое время нахождения рядом с окрашенными объектами.

Как обезопасить себя от наночастиц

Сегодня у потребителя нет возможности исключить диоксид титана из своей жизни, так как он содержится в пищевой продукции, предметах гигиены. На него нет запрета в РФ. Пока что нет достоверных данных о вреде добавки.

Диоксид титана и диабет

Статья, опубликованная в Chemical Research in Toxicology рассказывает об опытах , в которых принимали участие 8 человек, страдающие диабетом и 3 здоровых человека. У них взяли образцы тканей поджелудочной железы.

По результатам анализов можно увидеть, что у всех больных в тканях поджелудочной железы обнаружено большой количество монокристаллов диоксида титана (на 1 г ткани приходилось до 100 000 единиц).

Учитывая информацию о том, что с каждым годом растет количество людей, страдающих диабетом, так же, как и растет количество употребляемого диоксида титана, беспокойство ученых выглядит обоснованным. Сейчас ведутся масштабные исследования по этому поводу.

Риск для здоровья, последствия и осложнения

Отмечается, что диоксид титана, как и другие добавки, часто становится источником аллергии у детей из-за добавления большого количества красителей в детское питание. Поэтому рекомендуется до 6 месяцев поддерживать грудное вскармливание, а при введении прикорма избегать продуктов с добавками и красителями.

Особенно, если у ребенка или его родителей есть склонность к гиперчувствительной реакции. При обследовании взрослых-аллергиков обнаружено, что у 27% больных есть непереносимость пищевых красителей, в том числе диоксида титана. Такой показатель указывает на то, что белый краситель является аллергенным и астмогенным.

Часто диоксид титана вызывает реакцию у больных бронхиальной астмой. Особенно, если пациент вынужден принимать на постоянной основе лекарственные средства.
Результаты исследований говорят о потенциальной опасности добавки для определённых групп людей.

Повод для беспокойства появился после проведения опытов с крысами. Выяснилось, что Е171 влияет на наследственность. При попадании в организм, наночастицы блуждают по нему, не скапливаясь в одном месте.

Таким образом добавка воздействует на хромосомы. Еще замечено, что наночастицы, попадая в клетки, нарушали их работу, возникало воспаление. Таким образом диоксид титана провоцировал возникновение злокачественных образований.

Исследования продолжаются, поэтому добавка разрешена по сегодняшний день. Высокая опасность диоксида титана отмечена лишь для людей, чья профессиональная деятельность связана с постоянным контактом с веществом.

Диоксид титана – распространенная добавка, которая применяется во многих сферах жизни человека. Чтобы понять, насколько опасно ее влияние на организм, нужны масштабные исследования, которые займут не один год. На данный момент нет однозначного мнения о ее безопасности.

Оформление статьи: Владимир Великий

Видео о вреде диоксида титана

Диоксид титана вызывает рак:

Мировой рынок диоксида титана

Титана диоксид – это химическое вещество, которое представляет из себя порошок белого цвета и не растворяется в воде. Другие названия этого вещества – двуокись титана, титановые белила. Диоксид титана, применение которого настолько разнообразно, что варьируется от пищевой, до тяжелой промышленности, является основным веществом в титановой отрасли. Пигмент диоксид титана дает стойкий белый цвет, его используют для выпуска косметических кремов, красителей для пластмасс и в лакокрасочных изделиях. Диоксид титана, свойства которого обеспечивают настолько широкое применение, достаточно токсичен и является канцерогеном.

Производство диоксида титана осуществляется двумя путями – из ильменитового концентрата с добавлением сульфата и из тетрахлорида титана с добавлением хлорида.

Мировое потребление диоксида титана 2006 г. составило 4,2 млн. тонн. 58–62% произведенного в мире диоксида титана используется в лакокрасочной промышленности, где постепенно вытесняются из производства краски на основе цинка, бария и свинца.

Минеральными источниками для производства диоксида титана обычно служат титансодержащие руды: рутилы, ильмениты и люкоксены (в русской транскрипции — лейкоксены). Наиболее богатыми являются рутилы (rutile): в них содержится от 93 до 96% двуокиси титана (TiO2), в ильменитах (ilmenite) — от 44 до 70%, а концентраты люкоксенов (leucoxene) могут содержать до 90% TiO2. Из всей добываемой титановой руды лишь 5% идет непосредственно на производство титана.

В настоящее время в мире выявлено более 300 месторождений титановых минералов, в т. ч. магматических — 70, латеритных — 10, россыпных — более 230. Из них разведано по промышленным категориям 90 месторождений, преимущественно россыпных. В коренных (магматических) месторождениях содержится около 69, в корах выветривания карбонатитов — 11,5, в россыпных месторождениях — 19,5% мировых (без России) запасов титана. Из них запасов в ильмените более 82, в анатазе – менее 12, в рутиле — 6%.

Ильменит-магнетитовые и ильменит-гематитовые руды коренных месторождений составляют основу минерально-сырьевой базы титановой промышленности Канады, Китая и Норвегии. Месторождения в корах выветривания карбонатитов известны и разрабатываются только в Бразилии. В остальных странах основные запасы титановых минералов заключены в россыпных, преимущественно комплексных месторождениях. Наибольшее промышленное значение имеют современные и древние прибрежно-морские и сопровождающие их дюнные россыпи. Протяженность каждой россыпи невелика — от сотен метров до нескольких километров. Однако они часто образуют прослеживаемые на десятки и сотни километров серии россыпей, разделенных небольшими участками безрудных отложений. Такие серии россыпей заключают в себе большую часть запасов титанового сырья Австралии (на западном и восточном побережьях континента), Индии (западное и восточное побережья), США (Атлантическое побережье полуострова Флорида), ЮАР и Кении, значительную часть запасов Бразилии (побережье Атлантического океана).

Наиболее высококачественным сырьем для производства пигментного диоксида титана являются рутил и анатаз, содержащие соответственно 92–98 и 90–95% диоксида титана. В отличие от ильменита (43–53% TiO2) они не требуют предварительного обогащения путем передела в промежуточные продукты. Мировые (без России) подтвержденные запасы диоксида титана составляют около 800 млн. тонн. Основными источниками получения диоксида титана являются ильменитовый концентрат и природный рутил.

Мировая структура производства диоксида титана

Крупнейшим продуцентом пигментного диоксида титана является компания E.I. du Pont de Nemours & Co. Inc. (DuPont). За последние 10 лет ее доля увеличилась с 22 до 24% от объемов мирового производства этого продукта. Компания владеет заводами в США (3 завода), Мексике и Тайване суммарной мощностью 1000 тыс. т/год, которые работают по хлоридной технологии. Рассматривалась возможность строительства в Европе завода по выпуску диоксида титана мощностью 120–150 тыс. т/год, однако руководство компании пришло к выводу о неэкономичности такого строительства. По мнению DuPont, новые заводы целесообразнее строить в Китае.

Заводы компании Millennium Inorganic Chemicals Inc. Расположены в США (2 завода), Великобритании, Франции (2 завода) и Австралии. В производстве используется как сульфатная (суммарная мощность 182 тыс. т/год), так и хлоридная технология (350 тыс. т/год). В январе 1998 г. компания ввела в строй два новых завода с сульфатным процессом во Франции, затем закончила модернизацию завода с хлоридным процессом в г. Стал-лингбараф (Великобритания), мощность которого увеличена со 109 до 150 тыс. т/год. В настоящее время компания. Millennium Chemicals рассматривает проект увеличения на 10–20% мощностей по производству сверхтонкого диоксида титана на своем заводе в г. Тан (Франция). Сравнительно недавно на этом предприятии завершилась реализация инвестиционной программы на сумму 11,6 млн евро. В результате удалось увеличить выпуск диоксида титана на этом заводе с первоначальных 3,4 до 10 тыс. т/год. Капиталовложения осуществлялись в рамках стратегии наращивания выпуска дорогого и высокоприбыльного TiO2 в форме наночастиц за счет сокращения производства обычных марок этого продукта (под сверхтонкими частицами следует понимать частицы размером от 1 до 150 нанометров). Появление нового проекта по наращиванию мощностей на заводе в Тане объясняется исключительно большим спросом на сверхтонкий диоксид титана на мировом рынке.
Компания Tioxide (дочерняя компания Huntsman Corp.) владеет 6 заводами с сульфатной технологией (суммарная мощность – 456 тыс. т/год), расположенными в Великобритании, Испании, Италии, Малайзии и ЮАР, и одним заводом с хлоридной технологией (100 тыс. т/год) в Великобритании (г. Грейтхем). В IV квартале 2002 г., после увеличения мощности установки по производству диоксида титана в г. Уэльва (Испания) на 17 тыс. т/год, на рынки поступила дополнительная продукция компании Tioxide. (Инвестиции в реализацию этого проекта составили 40 млн долл.)
Компания Kronos Inc. (дочерняя компания NL Industries Inc.) владеет 4 заводами с сульфатной технологией в Германии, Канаде и Норвегии суммарной мощностью 24 тыс. т/год и 3 заводами с хлоридной технологией в Германии, Канаде и Бельгии суммарной мощностью 230 тыс. т/год.
Компания Kemira Pigments OУ производит пигментный диоксид титана на трех заводах: в США, Финляндии и Нидерландах. В 1998 г. компания инвестировала 6 млн долл.в увеличение до 120 тыс. т/год мощности завода с сульфатной технологией в г. Пори (Финляндия), 20 млн долл. — в модернизацию производства на заводе в г. Саванна (штат Джорджия, США) и планирует строить третий блок на фабрике хлоридного производства диоксида титана в г. Роттердам (Нидерланды).
Компания Kerr-McGee эксплуатирует два своих предприятия в г. Гамильтон (США), которые работают по хлоридной технологии, а также пользуется производственными мощностями компании Bayer в Германии и Бельгии.
В 1999 г. завершилась работа по расширению мощностей завода в Гамильтоне, в результате которой они увеличились со 150 до 178 тыс. т/год. Совместно с компанией TiWest компания эксплуатирует предприятие в г. Квиана (штат Западная Австралия) мощностью 83 тыс. т/год и совместно с компанией Cristal Pigment — завод в г. Янбо (Саудовская Аравия). Kerr-McGee в середине 2001 г. завершила расширение мощностей (на 10%) предприятия в Австралии. Кроме того, компания проводит работы по снижению издержек производства на своих заводах, в первую очередь, на предприятиях в г. Ботлек (Нидерланды) и г. Саванна (США). Эти заводы она приобрела в 2000 г. у компании Kemira. По данным японской Japanese Titanium Dioxide Industry Association, в 1998 г. в Японии было произведено 253 тыс. т диоксида титана. Крупнейшим продуцентом является Ishihara Sangya Kaisha Ltd., эксплуатирующая заводы в Японии и Сингапуре. Диоксид выпускают и другие японские компании, в т. ч. Tayca, Sakai Chemical, Furukawa, Fuji Titanium Titan Kogyo и Tohkem.
Компания Sachtleben Chemie, дочерняя структура Metallgesellschaft AG, эксплуатирует фабрику в г. Дуйсбург (Германия) и производит в основном анатазовую форму диоксида титана для синтетического стекловолокна, а также диоксид титана для пищевой и фармацевтической промышленности.
Польская компания Zaklady Chemiczne эксплуатирует единственное предприятие по производству рутилового пигментного диоксида титана по сульфатной технологии мощностью 36 тыс. т/год, используя норвежский ильменитовый концентрат и канадский титановый шлак. Чешская компания Precheza AS владеет предприятием мощностью 27 тыс. т/год в г. Превов (Чехия), выпуская анатазовый диоксид титана.
В Словении имеется единственное предприятие по производству рутилового диоксида титана мощностью 34 тыс. т/год, принадлежащее компании Cinkarna Metalursko Kemicna Industrija Celje.

Согласно прогнозу компании DuPont, до 2009-2010 годов среднегодовой прирост мирового рынка диоксида титана составит около 3%. Увеличение производства будет осуществляться на 1,5% год за счет более полного использования существующих мощностей и ещё на 1,5-2,2% год за счет реконструкции действующих предприятий. Крупные производители в настоящее время, по мнению представителей компании DuPont, не имею достаточных средств для строительства новых заводов.
Отдельно упомянем китайский рынок диоксида титана, как наиболее интересный поставок диоксида титана потенциальными российскими производителями. Производство диоксида титана в Китае в 2005 году выросло на 21,3% до 730 000 тонн. Не смотря на то, что Китай обладает запасами титана в размере 965 млн. тонн (38,85% от общего мирового запаса), качество титановой руды не удовлетворяет потребительский спрос на рынке диоксида титана. В период 2006-20010 в Китай необходимо импортировать 4,4млн. тонн титановой руды или 2,8 млн. тонн титанового скрапа высокого качества. Объемы производства диоксида титана в Китае в период 2000-2005 увеличились вдвое, до 800 000тонн/год. Производство ильменита в 2005 году увеличилось на 58,2% до 226 000 тонн, тогда как двуокись титана анатазной модификации выросло на 13,89% до 410 000 тонн. Производство непигментного диоксида титана за 2005 год осталось стабильным – 92 000 тонн. За 2005 год импорт диоксида титана упал на 9,2% до 227 736 тонн, а вот экспорт вырост на 67% до 157 425 тонн.

Мировая структура потребления диоксида титана

Мировое потребление диоксида титана 2006 г. составило 4,2 млн. тонн. Структура потребления диоксида титана, по оценкам европейских экспертов, такова. 58–62% произведенного в мире диоксида титана используется в лакокрасочной промышленности, где постепенно вытесняются и производства краски на основе цинка, бария и свинца.
Около 12–13% диоксида титана используется как пигмент при производстве бумажных изделий в виде рутила (высокосортная бумага) или анатаза (низкосортная бумага, картон). В среднем при изготовлении 1 т бумаги используется 1,4 кг TiO2.
На производство пластмасс расходуется около 18–22% диоксида титана. Незначительные количества химиката потребляются в производстве каучука, косметики и искусственных волокон.
В ближайшие годы наиболее высокими темпами будет расти потребление диоксида титана в производстве ламинированной бумаги — на 4–6% в год, а также в производстве пластмасс — на 4% в год. Рост потребления диоксида титана в лакокрасочной промышленности будет менее быстрым — не более 1,8–2% в год.

Удельный вес США и стран Западной Европы в мировом потреблении диоксида титана составляет по 33%, Азии — около 25%. Banc of American Securities прогнозирует рост спроса на диоксид титана в 2006 г.: 8-10% а Азии, 2-4% в Северной Америке и 0-2% в Европе. Мировое потребление ожидается в 2006 г. на уровне 4,2 млн. т.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Источники:
http://www.syl.ru/article/425637/dioksid-titana-chto-eto-takoe-osobennosti-primeneniya-i-vliyanie-na-organizm
http://otravleniya.net/polza-i-vred/dioksid-titana-vliyanie-na-organizm-cheloveka.html
http://raznisa.ru/raznica-mezhdu-oksidom-titana-i-dioksidom-titana/
http://www.yaregaruda.ru/ru/node/53
http://healthperfect.ru/dioksid-titana.html
http://e-plastic.ru/spravochnik/research/mirovoi-rynok-dioksida-titana/
http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35057

Ссылка на основную публикацию