Dióxido de titanio

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El dióxido de titanio (Oxido de titanio (IV)) es el compuesto mas abundante de titanio en la naturaleza en sus tres formas polimórficas, anatasa, brookita y rutilo. Sus usos son muy variados a nivel industrial, incluyendo cosméticos, alimentos y pinturas. Se estima que su producción mundial excede los 9 millones de toneladas métricas anuales.

Su uso como pigmento en pinturas es gracias a su alto brillo e índice refractivo, debido a esto también se emplea en espejos dieléctricos. En el área de los cosméticos, se emplea como pigmento blanco, bloqueador solar y modificador de viscosidad. En alimentos se emplea su capacidad como modificador de viscosidad para dar cuerpo a bebidas, además de brindar un color opaco, deseable en ciertas preparaciones.

Se están buscando aplicaciones al dióxido de titanio a nano escala, debido a la actividad foto catalítica que exhibe cuando se expone a radiación ultravioleta, llamada efecto Honda-Fujishima. Nanopartículas de dióxido de titanio han mostrado capacidad de oxidar materiales orgánicos, con lo cual, al ser agregados en pinturas, cementos y otros productos, agrega capacidad esterilizadora a estos materiales.

Sin embargo, el uso extendido de dióxido de titanio se ha convertido en una fuente de contaminación para el ambiente, pues su pequeño tamaño de partícula dificulta su eliminación, conllevando a su vertimiento en el ecosistema.

Producción de dioxido de titanio

El método de producción depende de la materia prima. La fuente mineral más común es la ilmenita. La abundante arena mineral de rutilo también puede ser purificada con el proceso de cloruro u otros procesos. La ilmenita se convierte en dióxido de titanio de grado pigmentario mediante el proceso de sulfato o el proceso de cloruro. Ambos procesos, el de sulfato y el de cloruro, producen el pigmento de dióxido de titanio en la forma de cristal de rutilo, pero el proceso de sulfato puede ajustarse para producir la forma de anatasa.

La anatasa, al ser más blanda, se utiliza en aplicaciones de fibra y papel. El Proceso de Sulfato se ejecuta como un proceso por lotes; el Proceso de Cloruro se ejecuta como un proceso continuo.

Las plantas que utilizan el proceso de sulfato requieren un concentrado de ilmenita (45-60% TiO2) o materias primas pretratadas como fuente adecuada de titanio. En el proceso de sulfato la ilmenita se trata con ácido sulfúrico para extraer pentahidrato de sulfato de hierro (II).

El rutilo sintético resultante se procesa posteriormente de acuerdo con las especificaciones del usuario final, es decir, el grado de pigmentación o de otro modo. En otro método para la producción de rutilo sintético a partir de la ilmenita, el Proceso Becher primero oxida la ilmenita como medio para separar el componente de hierro.

Un proceso alternativo, conocido como el proceso de cloruro, convierte la ilmenita u otras fuentes de titanio en tetracloruro de titanio mediante una reacción con cloro elemental, que luego se purifica por destilación y se hace reaccionar con oxígeno para regenerar el cloro y producir el dióxido de titanio. El pigmento de dióxido de titanio también puede producirse a partir de materias primas con mayor contenido de titanio, como escoria mejorada, rutilo y leucoxeno, mediante un proceso de ácido clorhídrico.

Los cinco mayores procesadores de pigmentos de dióxido de titanio son Chemours, Cristal Global, Venator, Kronos, y Tronox, que es el más grande. Los principales usuarios finales de las empresas de pintura y revestimiento para el dióxido de titanio de grado de pigmento son Akzo Nobel, PPG Industries, Sherwin Williams, BASF, Kansai Paints y Valspar.

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