Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Державний вищий навчальний заклад

«Український державний хіміко-технологічний університет»

(ДВНЗ УДХТУ)

кафедра ПП та ФНПМ

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни «поліграфічні матеріали»

Титанові беліла. Анатазна та рутильна модифікація діоксиду титана.

Виконала:

студентка групи 3-МВПВ-55 Герун В.В.

Перевірив:

викладач Третьяков А.О

Дніпропетровськ

2013 рік

Содержание:

Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1. Титановые белила (диоксид титана). Значение продукта. . . . . . . . . . . . . . . .5

1. Свойства и области применения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2. Сырье и основные методы обогащения титановых руд . . . . . . . . . . . . .10

3. Методы производства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

4. Схема производства из ильменита. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37

5. Производство диоксида титана из сфена и перовскита. . . . . . . . . . . . . .53

6. Использование отбросной серной кислоты от производства TiO₂. . . . .54

7. Получение диоксида титана из TiCl₄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

2. Смешанные титановые белила. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

3. Мировой и европейский рынок диоксида титана. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59

3.1Мировой рынок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

3.2 Европейский рынок ( обзор за период 2010-2012гг.). Прогнозы на 2013г. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61

Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64

Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

ВВЕДЕНИЕ

В конце XVIII, почти одновременно, английский ученый Уильям Грегор и немецкий химик Клапрот открываю новый минерал, которому суждено было потеснить абсолютное господство в то время, свинцовых белил.

Имя свое минерал получил в честь царицы эльфов Титании (германская мифология).

В последующее столетие в разных странах предпринимались попытки получить чистый металл, с целью его промышленного применения. Но примеси, содержащиеся в малых долях, делали титан непригодным для широкого внедрения в производство.

В начале 20 века двуокиси титана, считавшегося «бесполезным металлом», было найдено достойное применение.

В 1908 году Розе и Бартран в США, а Фаруп в Норвегии предложили изготовлять белила не из соединений свинца, как делалось прежде, а из оксида титана. По своим качествам титановые белила значительно превосходили свинцовые и цинковые, которые применились в то время повсеместно: их кроющая способность превосходила другие белые пигменты, прекрасные отражающие характеристики (97,2%), не ядовитые, не темнеют от присутствия сероводорода.

С 1920 года начали выпускать титановые белила, получаемые из минерала ильменита. В ту пору титановые белила содержали только 25% диоксида титана. Позже двуокись титана стали получать по так называемому хлорному методу, что позволило значительно улучшить его цветовые качества.

В России их стали производить к 30-м годам прошлого столетия.

После развала СССР все производство пигментного диоксид титана осталось на территории Украины. Эти предприятия — ЗАО «Крымский титан» г. Армянск и ОАО «Сумыхимпром» — действуют до сих пор.

Сегодня 57% производства диоксид титана рутильной модификации (обладает более высокими пигментными свойствами — светостойкостью, отбеливающей способностью и другими) выпадает на производство лакокрасочной продукции.

По данным на 2000г. на долю титановых белил приходится 68% от всего объема производства белых пигментов.

1. Титановые белила (диоксид титана). Значение продукта

Хотя титановые белила неправильно было бы относить к крупнотоннажной химической промышленности (лишь в одной стране мира производится более 1 млн.т), этот продукт имеет важное и перспективное значение для любой страны.

Титановые белила (диоксид четырехвалентного титана) являются прежде всего важнейшим пигментом для лакокрасочной промышленности, где используются его высокие защитные свойства.

Но этого мало. Диоксид титана — амфотерный продукт —характеризуется как основными, так и кислотными свойствами, и кроме того, он обладает целым комплексом интересных показателей.

Эти бесцветные кристаллы легко перемалываются в тончайший порошок, который хорошо смешивается с другими пигментами и материалами, а чистота его достигает 99,999%.

Он используется в производстве пластмасс, бумаги (в процессе ламинирования), мыла и других косметических средств, в металлургии (в производстве огнеупоров), в производстве термостойкого и оптического стекла, в полиграфии.

Важным преимуществом титановых белил перед многими другими химическими продуктами является отсутствие токсичности и невысокая экологическая опасность его производства.

Поэтому некоторая часть их перерабатывается даже в пищевой промышленности (в качестве пищевых красителей, антиокислителей, эмульгаторов и для других целей).

Однако возможности этого несложного химического соединения — TiO₂ — далеко не исчерпываются перечисленными примерами. В последнее десятилетие удалось освоить в промышленном масштабе производство керамической плитки для кровель зданий, покрытой тонким слоем силоксановых пластмасс и диоксидом титана.

Последний играет роль фотокатализатора: под действием ультрафиолетовых лучей резко повышаются гидрофильные свойства плитки и весь кровельный материал приобретает способность к самоочищению природной влагой.

Попытки японских технологов использовать аналогичный фотокатализатор для очистки выхлопных газов автомобилей пока не увенчались успехом, однако если эта идея будет реализована, то произойдет настоящий переворот в экологии крупных мегаполисов.

Известно также, что диоксид титана обладает бактерицидными свойствами. Практическое применение этих свойств пока не нашло применения, хотя вполне возможно изготовление полимерных пакетов с внутренним титаноксидным покрытием для хранения пищевых продуктов.

Совсем недавно сотрудниками Калифорнийского института технологии (США) получены сплавы титана и стекла. Этот легкий и прочный материал найдет применение прежде всего в космической технике.

И, наконец, сверхтонкий порошок из диоксида титана привлекает все большее внимание нанотехнологов. По некоторым оценкам, в мире в нанотехнологии используется около 2 тыс.т этого порошка (в наноформе он бесцветен), который применяется главным образом для очистки сточных вод. Таким образом, титановые белила заслуживают самого пристального внимания ученых химиков и химиков-технологов как продукт возможных неожиданных и интересных открытий.

Однако основной областью приме нения титановых белил еще долгое время будет оставаться покрытие промышленных изделий, и объем их национальных рынков прямопропорционален промышленному потенциалу страны.

Меньшее значение для этих белил имеет использование их в качестве декоративной краски, прежде всего в жилищном строительстве. В России и Украине растущим рынком белил является иконопись, где они ценятся за долговечность и сочные цвета.

К немногочисленным недостаткам титановых белил относятся их высокая плотность и непрозрачность даже в тонком слое.

По крайней мере, частично их можно устранить за счет перетирания порошка и добавления в него кварца, барита или мрамора.