Die Produktion von Titandioxid (TiO2) besteht seit fast 100 Jahren. Dieses wichtigste wei\u00dfe Pigment wird t\u00e4glich verwendet, da es in Farben, Kunststoffen, Lebensmitteln und Getr\u00e4nken, Kosmetika, Textilien und Papier eingesetzt wird. Die globale Nachfrage nach TiO2 lag im Jahr 2012 bei 5,3 Millionen Tonnen (8 Pfund pro Kopf in Nordamerika).<\/p>\n
Als Pigment wird TiO2 in verschiedenen Matrizen dispergiert, um Streuung und Reflexion des sichtbaren Lichts zu erm\u00f6glichen. Seit vielen Jahren werden verschiedene Substanzen mit unterschiedlichem Brechungsindex (RI) eingesetzt, um Lichtreflexion zu erzielen \u2013 je h\u00f6her der RI, desto h\u00f6her die Reflexion. TiO2 besitzt den h\u00f6chsten RI unter den wei\u00dfen Pigmenten, die \u00fcblicherweise in der Industrie verwendet werden.<\/p>\n
Die Streuung des sichtbaren Lichts verleiht TiO2 seine wichtigsten optischen Eigenschaften, darunter Deckkraft, Helligkeit, Glanz, Farbton (Wei\u00df) und Unterfarbe (Farbe), Aufhellkraft (T\u00f6nungsst\u00e4rke), Wetterbest\u00e4ndigkeit, Haltbarkeit und Abriebfestigkeit.<\/p>\n
Bisher wurde TiO2 entweder nach dem Sulfatverfahren (1916) oder nach dem Chloridverfahren (1948) hergestellt. Jedes Verfahren hat seine eigenen St\u00e4rken und Schw\u00e4chen. Argex Titanium Inc., ein kanadisches Unternehmen, hat k\u00fcrzlich den \u00dcbergang von einem Bergbau-Explorationsunternehmen mit Verm\u00f6genswerten in Labrador zu einem kurzfristigen TiO2-Produzenten vollzogen, indem es ein drittes TiO2-Verfahren namens Argex Technology (AT) entwickelt hat. Dieses propriet\u00e4re und patentierte hydrometallurgische Verfahren, das auf der CTL-L\u00f6sungsmittel-Extraktionstechnologie basiert, nutzt die L\u00f6sungsmittel-Extraktion (SX). SX, ein metallurgischer Prozess (Fl\u00fcssig-Fl\u00fcssig-Extraktion), ist eine bekannte Technologie zur Trennung von Verbindungen. Sie wird seit vielen Jahren f\u00fcr zahlreiche Anwendungen eingesetzt, etwa zur Uranproduktion.<\/p>\n
Das AT-Verfahren<\/p>\n
Beim AT-Verfahren wird Ilmenit-Erz mit S\u00e4uren aufgeschlossen, gefolgt von einer ersten L\u00f6sungsmittel-Extraktion zur Entfernung von Eisen und anschlie\u00dfend einer zweiten L\u00f6sungsmittel-Extraktion zur Entfernung von TiOCl2 sowie zur Erzielung einer klaren L\u00f6sung, die Titan enth\u00e4lt. Eine Hydrolyse dieser klaren L\u00f6sung ohne Verunreinigungen und Kontaminanten f\u00fchrt zu reinem TiO2. Die Waschschritte des Pigments im AT-Verfahren sind einfacher und effizienter als beim Sulfatverfahren.<\/p>\n
Als Rohmaterial wird kosteng\u00fcnstiges und verf\u00fcgbarer TiO2-Vorrat verwendet, der von konventionellen Erzlieferanten (z. B. Ilmenit) geliefert wird; au\u00dferdem werden \u201cTailings\u201d (kosteng\u00fcnstiger) aus der Bergbauindustrie genutzt, die Rohstoffe sind, die andere Verfahren nicht verwenden k\u00f6nnen. Als kosteneffizientes Verfahren ist AT umweltfreundlich, da es energieeffizient ist, keinen hohen Druck oder hohe Temperaturen ben\u00f6tigt, kein Chlor verwendet, einen geschlossenen Kreislauf hat und sehr geringe inerte R\u00fcckst\u00e4nde produziert, die leicht r\u00fcckgewonnen werden k\u00f6nnen. Alle Nebenprodukte weisen eine hohe Reinheit auf und lassen sich problemlos in verschiedenen Branchen wie der Wasseraufbereitung wiederverwenden. Das AT-Verfahren stellt einen neuen Schritt in Richtung \u00f6kologische Nachhaltigkeit dar und verbessert den CO2-Fu\u00dfabdruck des TiO2-Prozesses.<\/p>\n
Dieses effiziente Verfahren wird derzeit in der Pilotanlage von Argex durchgef\u00fchrt, die kontinuierlich in Salaberry-de-Valleyfield, Quebec, betrieben wird. Die erste Produktionsanlage mit einer Kapazit\u00e4t von 50.000 mt wird ebenfalls an diesem Standort entstehen. Die bestehende industrielle Infrastruktur auf einem Brownfield-Gel\u00e4nde spart Zeit und hohe Investitionskosten und kann zus\u00e4tzliche TiO2-Produktionsmodule aufnehmen, was gro\u00dfes Expansionspotenzial bietet. Die N\u00e4he zu wichtigen Hafen-, Eisenbahn- und Autobahninfrastrukturen erleichtert den Versand von Rohstoffen und Handelswaren sowohl \u00fcber Land als auch \u00fcber See. Die Region wird bereits von der hydrometallurgischen und chemischen Verarbeitungsindustrie bevorzugt, da sie nahe an der HCl-S\u00e4ureproduktion liegt, Zugang zu Erdgasversorgung hat, in unmittelbarer N\u00e4he zur Beauharnois-Generierungsstation von Hydro Qu\u00e9bec sowie zum internationalen Flughafen Trudeau in Montreal ist. Die Valleyfield-Anlage wird Anfang 2015 in Betrieb gehen und bereits in der ersten Jahresh\u00e4lfte dieses Jahres in Produktion sein.<\/p>\n
Reines Rutile-TiO2 \u00fcber das AT-Verfahren<\/p>\n
Das Chloridverfahren beginnt mit der Chlorierung des Erzes bei einer Temperatur von etwa 1000 Grad Celsius in einem Wirbelschichtreaktor in Gegenwart von Koks. Koks ist ein Brennstoff mit wenigen Verunreinigungen und hohem Kohlenstoffgehalt, der \u00fcblicherweise aus Kohle hergestellt wird. Es handelt sich um festes kohlenstoffhaltiges Material, das durch die pyrolytische Destillation von aschefreier, schwefelarmer bitumin\u00f6ser Kohle gewonnen wird.<\/p>\n
Das Sulfatverfahren f\u00e4llt TiO2 durch Hydrolyse aus einer L\u00f6sung (der schwarzen Lauge) aus, die durch Aufschluss von Ilmenit (FeTiO3) mit Schwefels\u00e4ure (H2SO4) und Spuren von Metallen, insbesondere Chrom (Cr), Vanadium (V) und Eisen (Fe), hergestellt wird, welche die Produktfarbe beeinflussen und ihr einen gelben Farbton verleihen.<\/p>\n
Jedes der beiden Verfahren enth\u00e4lt Spuren von Verunreinigungen, bevor endg\u00fcltige feste TiO2-Partikel entstehen. Diese Verunreinigungen k\u00f6nnen Morphologie, Partikelgr\u00f6\u00dfe und Farbton des Pigments beeinflussen. Durch seine zwei L\u00f6sungsmittel-Extraktionsstufen f\u00e4llt das AT-Verfahren TiO2 aus einer klaren L\u00f6sung ohne Verunreinigungen aus.<\/p>\n
Die drei TiO2-Produktionsverfahren unterscheiden sich stark voneinander. Das AT-Verfahren zeigt eine gro\u00dfe Verbesserung in Bezug auf Qualit\u00e4t und Kosten und ist zugleich das umweltfreundlichste.<\/p>\n
Eigenschaften, die durch das AT-Verfahren erreicht werden<\/p>\n
Wei\u00dfe Farbe l\u00e4sst sich durch Parameter wie Deckkraft (Opazit\u00e4t), Helligkeit und Farbton charakterisieren. In Beschichtungen werden diese Eigenschaften nur dann ausgepr\u00e4gt, wenn das TiO2-Pigment perfekt in der Matrix dispergiert ist.<\/p>\n
Die Deckkraft h\u00e4ngt haupts\u00e4chlich von der Lichtstreuung ab. Ein typisches menschliches Auge reagiert auf Wellenl\u00e4ngen von etwa 400 bis 700 nm. Ein lichtadaptiertes Auge hat in der Regel seine maximale Empfindlichkeit bei etwa 555 nm. Die Streuung von Wellenl\u00e4ngen wird effizienter, wenn der Partikeldurchmesser etwa halb so gro\u00df ist wie die einfallende Wellenl\u00e4nge. Die effizienteste Streukraft von TiO2 wird bei einem mittleren Partikeldurchmesser von etwa 0,28 \u00b5m erreicht. Weitere entscheidende Parameter sind die Partikelform (je sph\u00e4rischer, desto besser) und die Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung (je enger die Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung, desto besser). Beim AT-Verfahren entstehen TiO2-Partikel nach den beiden L\u00f6sungsmittel-Extraktionen aus einer reinen TiOCl2-L\u00f6sung. Die Ausf\u00e4llung erfolgt ohne Verunreinigungen anderer Metallionen im Kristallgitter des Titandioxids, wie Fe, Cr und V, was eine bessere Kontrolle der Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung und -form erm\u00f6glicht.<\/p>\n
Die Helligkeit h\u00e4ngt haupts\u00e4chlich von der Reinheit des Pigments ab. Wiederum wegen der beiden L\u00f6sungsmittel-Extraktionsstufen im AT-Verfahren enth\u00e4lt das gewonnene TiO2-Pigment weniger farbgebende Spurenelemente als beim Chlorid- oder Sulfatverfahren.<\/p>\n
Der Farbton kann als Identit\u00e4t des Pigments betrachtet werden. Zwei Werte sind zu ber\u00fccksichtigen: der Farbton (in Wei\u00df), der mehr oder weniger vom mittleren Partikeldurchmesser abh\u00e4ngt, und der Unterfarbton (in Grau), der von der Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung abh\u00e4ngt. Wenn es in eine Paste aus farbigen Pigmenten dispergiert wird, kann die resultierende Farbe je nach Charge von TiO2 unterschiedlich sein, da k\u00fcrzere und l\u00e4ngere Wellenl\u00e4ngen unterschiedlich streuen. TiO2 mit einer gr\u00f6beren Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung streut vorrangig rote und gr\u00fcne Wellenl\u00e4ngen, w\u00e4hrend eine feinere Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung blaue Wellenl\u00e4ngen besser streut.<\/p>\n
Da eine graue Farbe mit bl\u00e4ulichem Farbton f\u00fcr das menschliche Auge frischer wirkt und ein gelblicher Farbton fleckig aussieht, wird TiO2 mit bl\u00e4ulichem Farbton bevorzugt. Allerdings m\u00fcssen wir bedenken, dass eine feine Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung, also ein bl\u00e4ulicher Farbton, zu einem Verlust der Streukraft f\u00fcr l\u00e4ngere Wellenl\u00e4ngen (z. B. Rot) f\u00fchrt, was eine Verringerung der Gesamtdeckkraft oder Opazit\u00e4t bedeutet.<\/p>\n
In den aktuellen Chlorid- und Sulfatverfahren sind TiO2-Partikel selten identisch von Charge zu Charge und ergeben manchmal gro\u00dfe Spezifikationen f\u00fcr den Unterfarbton. Mit dem AT-Verfahren und seinen propriet\u00e4ren L\u00f6sungsmittel-Extraktionsstufen l\u00e4sst sich die Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilung leichter kontrollieren.<\/p>\n
Oberfl\u00e4chenbehandlung<\/p>\n
Es ist notwendig, reine und sehr gut verteilte TiO2-Partikel zu erhalten, aber nicht ausreichend \u2013 besonders in der Beschichtungsindustrie, wo reine TiO2-Partikel bestimmte Oberfl\u00e4chenbehandlungen ben\u00f6tigen, wie organische Behandlung zur Verbesserung der Flie\u00dff\u00e4higkeit und Dispergierbarkeit im Bindemittel sowie anorganische Behandlung zur Verbesserung der Stabilit\u00e4t und Lichtbest\u00e4ndigkeit (Haltbarkeit).<\/p>\n
Die Pigmentdispersion ist von h\u00f6chster Priorit\u00e4t. Bei einer schlechten Dispersion wird selbst das beste Pigment nicht in der Lage sein, seine eigenen optischen Eigenschaften voll auszusch\u00f6pfen. Theoretisch k\u00f6nnen alle Pigmente gut dispergiert werden \u2013 es ist lediglich eine Frage von Zeit und\/oder der Verwendung chemischer Hilfsmittel. Allerdings erh\u00f6ht dies die Kosten.<\/p>\n
Als neuer TiO2-Produzent unterliegen wir nicht den Beschr\u00e4nkungen einer bestehenden Anlage, was die vorgeschriebenen Oberfl\u00e4chenbehandlungsmethoden betrifft, und unsere Materialien werden die neuesten verf\u00fcgbaren Technologien anbieten, wie beispielsweise Aluminiumoxid plus dichte Hautsiliciumdioxid und\/oder Zirkonium. Diese Technologie wird in Zusammenarbeit mit PPG entwickelt.<\/p>\n
Drei Pigmentserien werden rasch verf\u00fcgbar sein:
\n\u2013 RGX 100-Serie: unbehandeltes Rutil f\u00fcr Kosmetik, Lebensmittel, Medizin und Papier;
\n\u2013 RGX 200-Serie: behandeltes Rutil f\u00fcr Kunststoffe; und
\n\u2013 RGX 300-Serie: behandeltes Rutil f\u00fcr Beschichtungen.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Die Herstellung von Titandioxid (TiO2) gibt es seit fast 100 Jahren. Die Menschen verwenden dieses wichtigste Wei\u00dfpigment t\u00e4glich, da es in Farben, Kunststoffen, Lebensmitteln und Getr\u00e4nken, Kosmetika, Textilien und Papier eingesetzt wird. Die weltweite Nachfrage nach TiO2 betrug 2012 5,3 Millionen Tonnen (8 Pfund pro Kopf in Nordamerika). Als Pigment ist TiO2 dispergiert [...]<\/p>","protected":false},"author":4,"featured_media":499,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[34],"tags":[],"class_list":["post-683","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-company-news"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.hushentitanium.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/683","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.hushentitanium.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.hushentitanium.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hushentitanium.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hushentitanium.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=683"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.hushentitanium.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/683\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hushentitanium.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/499"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.hushentitanium.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=683"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hushentitanium.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=683"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hushentitanium.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=683"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}