В зависимости от специфики строения кристаллической решетки диоксид титана в природе встречается в нескольких модификациях: кубическая сингония (рутил), тетрагональная сингония (анатаз) и реже – ромбическая сингония (брукит). При добывании в основном получают модификации анатаз и рутил двумя методами: сульфатным или хлоридным.

Чаще всего исходным материалом для получения диоксида титана сульфатным методом служит ильменит – природная смесь различных оксидов, в основном четырехвалентного титана и трехвалентного ферума. При хлоридном методе исходным сырьем является хлоридная соль четырехвалентного металлического титана. Эти два метода позволяют добывать пигмент диоксид титана обеих модификаций.

Хлоридный метод проще сульфатного. Существуют три разновидности хлоридного метода получения диоксида. Соль титана гидролизируют в воде, а затем нерастворимый осадок гидроксида титана подвергают термическому воздействию для получения оксида титана. Можно проводить реакцию гидролиза при помощи водного пара и пара тетрахлоридной соли титана при температуре не ниже 1000 градусов, при этом диоксид приобретает свойства пигмента. Третий способ состоит в сжигании хлорида титана в кислородной атмосфере.

При сжигании необходимо поддерживать температуру на постоянном уровне с целью получения частиц одинакового размера, а также регулировать период времени, на протяжении которого образовавшиеся частицы пребывают под термическим воздействием. Именно условия сгорания и определяют структурную модификацию получаемого диоксида титана. Часто таким методом получают продукт, непригодный для производства лакокрасочных товаров, поскольку он содержит больше, чем 0,5% хлора. Недостатком производства пигментов диоксида титана является невозможность повторно использовать отделяющуюся при гидролизе титановой соли хлоридную кислоту, которая отделяется при гидролизе титановой соли.

Сульфатный метод представляет собой длинную цепь последовательных операций. На первой стадии породу размалывают и сушат, затем проводят реакцию с концентрированной сульфатной кислотой, после чего полученный титанилсульфат восстанавливают и осветляют. Таким образом, трехвалентный ферум восстанавливается до двухвалентного. После этого полученный раствор подвергают фильтрации, центрифугированию и кристаллизации в вакууме, затем выпаривают лишнюю влагу до необходимой концентрации титанилсульфатного раствора. При помощи центрифугирования от раствора отделяют железный купорос.

Далее следует гидролиз, то есть реакция с водой, в ходе которой получается гидрат двуокиси титана. В ходе последующей двухэтапной фильтрации отделяют различные примеси и посторонние вещества. Далее следует отбелка смеси, обработка солями с последующим прокаливанием для удаления влаги. После прокаливания вещество несколько раз размалывают, проводят обработку поверхности, затем сушат и мелко измельчают полученный пигмент.

Сегодня также известна технология получения диоксида титана из титаносодержащего кремниевого минерала сфена.

Инженеры из Стэнфордского университета разработали новый тип наночастиц, которые очищают воду от любых загрязнителей и при этом сами легко удаляются из воды с помощью магнита

В загрязненной воде наносборщики быстро убивают вредоносные бактерии и надежно захватывают молекулы токсинов.

Новый наносборщик загрязнителей представляет собой диск на основе диоксида титана, который способен захватывать некоторые тяжелые металлы и ряд загрязняющих веществ. Диск имеет несколько слоев: внутри диоксид титана, а снаружи особый синтетический материал, который позволяет менять магнитные свойства наносборщика. Кроме диоксида титана можно использовать и другие активные вещества, например серебро, убивающее патогены.

В ходе экспериментов наносборщиков с покрытием из серебра погружали в воду, зараженную бактериями кишечной палочки. При сравнительно низкой концентрации серебра (17 частей на миллион), наносборщики смогли уничтожить 99,9% бактерий всего за 20 минут. Более того, сделавшие свое дело наночастицы удалось удалить и воды всего за 5 минут при помощи обычного постоянного магнита.

Новый тип наночастиц обещает прорыв в деле очистки загрязненной воды. Наночастицы можно настраивать, добавляя различные активные вещества, что позволяет очищать воду от конкретных загрязнителей: нефти, токсинов, бактерий, вирусов и т.д.

Одна из крупнейших в Японии компаний-производителей титановой губки — Osaka Titanium technologies (в прошлом Sumitomo Titanium) планирует в следующем году запустить пилотный проект — комбинат с применением новой технологии рафинирования титановой губки.

В основе новой методики получения высококачественного титана лежит принцип восстановления хлорида или оксида титана кальцием (в настоящее время для восстановления применяется магний). Работы над новой технологией начались еще в 2005 году, а с лета прошлого года к разработкам присоединились и другие компании, в том числе крупная японская корпорация по производству титана — Toho Titanium. Данный проект хоть и имеет государственную поддержку, однако Osaka Titanium сохраняет лидирующие позиции в исследовательской команде и на протяжении ближайших трех лет планирует вложить в R&D еще 5,6 млрд йен (около $50 млн).

Рафинирование титановой губки с применением новой технологии, по предварительным подсчетам, снизит расходы на производство на 30%. Исследования планируется закончить к марту 2009 г., а уже к концу 2009 г. – началу 2010 г. внедрить технологию в массовое производство на новом заводе Osaka Titanium. Таким образом, компания стремится закрепить за собой статус крупнейшего производителя титана в мире в условиях стремительно растущего спроса и в свете планов Toho Titanium по запуску новых мощнейших предприятий.

Помимо нового завода и внедрения технологии производства низкозатратного высококачественного титана, Osaka Titanium вкладывает огромные средства в реорганизацию существующего производства титановой губки. Так, к июлю 2009 г. имеющиеся мощности должны повысить продуктивность с 24 тыс. до 38 тыс. т в год, на что компанией были выделены 31,9 млрд йен (около $286 млн).

Источник: Titan-Association.com