La produzione di biossido di titanio (TiO2) esiste da quasi 100 anni. Questo pigmento bianco principale viene utilizzato ogni giorno, poich\u00e9 \u00e8 impiegato in pitture, plastiche, alimenti e bevande, cosmetici, tessuti e carta. La domanda globale di TiO2 nel 2012 era di 5,3 milioni di tonnellate (8 libbre pro capite in Nord America).<\/p>\n
Come pigmento, il TiO2 viene disperso in varie matrici per consentire la diffusione e la riflessione della luce visibile. Per molti anni, diverse sostanze, caratterizzate dall'indice di rifrazione (RI), sono state utilizzate per ottenere la riflessione della luce \u2013 pi\u00f9 alto \u00e8 l'RI, pi\u00f9 elevata \u00e8 la riflessione. Il TiO2 ha l'indice di rifrazione pi\u00f9 alto tra i pigmenti bianchi tipicamente impiegati nell'industria.<\/p>\n
La diffusione della luce visibile conferisce al TiO2 le sue propriet\u00e0 ottiche pi\u00f9 importanti, tra cui opacit\u00e0, brillantezza, lucentezza, tonalit\u00e0 (bianco) e sottotono (colore), potere schiarente (intensit\u00e0 della colorazione), resistenza agli agenti atmosferici, durabilit\u00e0 e abrasivit\u00e0.<\/p>\n
Finora, il TiO2 \u00e8 stato prodotto tramite il processo solfato (1916) o il processo cloruro (1948). Ogni processo presenta vantaggi e svantaggi propri. Argex Titanium Inc., un'azienda canadese, \u00e8 recentemente passata da una societ\u00e0 di esplorazione mineraria con attivit\u00e0 nel Labrador a un produttore di TiO2 a breve termine grazie allo sviluppo di un terzo processo per il TiO2 chiamato Tecnologia Argex (AT). Questo processo idrometallurgico proprietario e brevettato, basato sulla tecnologia di estrazione con solvente CTL, utilizza l'estrazione con solvente (SX). L'SX, un processo metallurgico (estrazione liquido-liquido), \u00e8 una tecnologia ben nota usata per separare composti. \u00c8 stata impiegata per molti anni in diverse applicazioni, come la produzione di uranio.<\/p>\n
Il Processo AT<\/p>\n
Durante il processo AT, il minerale ilmenite viene liofilizzato con acidi, seguito da una prima estrazione con solvente per rimuovere il ferro e poi da una seconda estrazione con solvente per rimuovere TiOCl2 e ottenere una soluzione limpida contenente titanio. Un'idrolisi su questa soluzione limpida, priva di impurit\u00e0 e contaminanti, dar\u00e0 origine a TiO2 puro. Le fasi di lavaggio del pigmento nel processo AT sono pi\u00f9 facili ed efficienti rispetto al processo solfato.<\/p>\n
Come materia prima si utilizza un feedstock di TiO2 economico e disponibile, fornito da fornitori convenzionali di minerali (cio\u00e8 ilmenite); vengono inoltre utilizzati anche \u201cscarti\u201d (a costo inferiore) delle industrie minerarie, che sono materie prime che altri processi non possono utilizzare. In quanto processo economicamente vantaggioso, AT \u00e8 ecologicamente attrattivo, poich\u00e9 \u00e8 energeticamente efficiente, non richiede alte pressioni o temperature n\u00e9 cloro, \u00e8 un processo a ciclo chiuso e produce scarti inerti molto bassi e facilmente recuperabili. Tutti i sottoprodotti hanno un alto grado di purezza e sono facilmente riutilizzabili in varie industrie, come quella del trattamento delle acque. Il processo AT rappresenta un nuovo passo verso la sostenibilit\u00e0 ambientale e un miglioramento dell'impronta carbonica nel processo per il TiO2.<\/p>\n
Questo processo efficiente \u00e8 attualmente condotto nell'impianto pilota di Argex, in funzione continua a Salaberry-de-Valleyfield, Qu\u00e9bec. La prima unit\u00e0 produttiva da 50.000 tonnellate sar\u00e0 situata proprio qui. L'infrastruttura industriale gi\u00e0 esistente su un sito brownfield consente di risparmiare tempo e ingenti spese capitali e pu\u00f2 ospitare ulteriori moduli di produzione di TiO2, offrendo un significativo potenziale di espansione. La vicinanza alle principali infrastrutture portuali, ferroviarie e autostradali facilita la spedizione di materie prime e merci via terra e via mare. La regione \u00e8 gi\u00e0 favorita dalle industrie idrometallurgiche e chimiche, grazie alla vicinanza alla produzione di acido HCl, all'accesso alle forniture di gas naturale, alla prossimit\u00e0 della centrale elettrica Beauharnois di Hydro Quebec e alla vicinanza all'Aeroporto Internazionale Trudeau di Montr\u00e9al. L'impianto di Valleyfield entrer\u00e0 in funzione entro l'inizio del 2015 e sar\u00e0 operativo nella prima met\u00e0 dello stesso anno.<\/p>\n
TiO2 rutilo puro tramite il Processo AT<\/p>\n
Il processo cloruro inizia con la clorurazione del minerale a una temperatura di circa 1000 gradi centigradi in un reattore a letto fluidizzato in presenza di coke. Il coke \u00e8 un combustibile con poche impurit\u00e0 e un alto contenuto di carbonio, solitamente derivato dal carbone. \u00c8 il materiale carbonioso solido ottenuto dalla distillazione distruttiva di carbone bituminoso a bassa cenere e basso tenore di zolfo.<\/p>\n
Il processo solfato precipita il TiO2 per idrolisi da una soluzione (la liquor nera) ottenuta per liofilizzazione dell'ilmenite (FeTiO3) con acido solforico (H2SO4) e tracce di metalli, in particolare cromo (Cr), vanadio (V) e ferro (Fe), che influiscono sul colore del prodotto e gli conferiscono una tonalit\u00e0 gialla.<\/p>\n
Ciascuno dei due processi presenta tracce di impurit\u00e0 prima di ottenere le particelle solide finali di TiO2. Queste impurit\u00e0 possono influenzare la morfologia, la dimensione delle particelle e la tonalit\u00e0 del pigmento. Con le sue due fasi di estrazione con solvente, il processo AT precipita il TiO2 da una soluzione limpida priva di impurit\u00e0.<\/p>\n
I tre processi di produzione di TiO2 presentano grandi differenze. Il processo AT dimostra un grande miglioramento in termini di qualit\u00e0 e costi ed \u00e8 il pi\u00f9 ecologico.<\/p>\n
Propriet\u00e0 ottenute dal Processo AT<\/p>\n
La bianchezza pu\u00f2 essere caratterizzata da parametri quali potere coprente (opacit\u00e0), brillantezza e tonalit\u00e0 del colore. Nei rivestimenti, queste propriet\u00e0 si svilupperanno solo se il pigmento TiO2 \u00e8 perfettamente disperso nella matrice.<\/p>\n
Il potere coprente dipende principalmente dalla diffusione della luce. Un occhio umano tipico risponde a lunghezze d'onda comprese tra circa 400 e 700 nm. Un occhio adattato alla luce ha generalmente la massima sensibilit\u00e0 intorno a 555 nm. La diffusione delle lunghezze d'onda diventa pi\u00f9 efficiente quando la particella ha un diametro pari a circa la met\u00e0 della lunghezza d'onda incidente. Il potere di diffusione pi\u00f9 efficiente del TiO2 si ottiene con una dimensione media ponderale delle particelle di circa 0,28 \u03bcm. Altri parametri critici includono il design delle particelle (pi\u00f9 sono sferiche, meglio \u00e8) e la distribuzione granulometrica (pi\u00f9 stretta \u00e8 la distribuzione granulometrica, migliore \u00e8). Con il processo AT, le particelle di TiO2 vengono create, dopo le due fasi di estrazione con solvente, da una soluzione pura di TiOCl2. La precipitazione che avviene senza impurit\u00e0 di altri ioni metallici nella rete cristallina della titania, come Fe, Cr e V, permetter\u00e0 un migliore controllo del design e della distribuzione granulometrica.<\/p>\n
La brillantezza dipende principalmente dalla purezza del pigmento. Ancora una volta, grazie alle due fasi di estrazione con solvente nel processo AT, il pigmento TiO2 ottenuto conterr\u00e0 meno elementi traccia coloranti rispetto ai processi cloruro o solfato.<\/p>\n
La tonalit\u00e0 del colore pu\u00f2 essere considerata l'identit\u00e0 del pigmento. Due valori devono essere presi in considerazione: la tonalit\u00e0 (nel bianco), che dipende pi\u00f9 o meno dalla dimensione media ponderale delle particelle, e il sottotono (nel grigio), che dipende dalla distribuzione granulometrica. Quando disperso in una pasta di pigmenti colorati, il colore risultante pu\u00f2 variare a seconda del lotto di TiO2, poich\u00e9 lunghezze d'onda pi\u00f9 corte e pi\u00f9 lunghe si diffondono in modo diverso. Il TiO2 con una distribuzione granulometrica pi\u00f9 grossolana diffonde preferenzialmente le lunghezze d'onda rosse e verdi, mentre una distribuzione granulometrica pi\u00f9 fine diffonde meglio le lunghezze d'onda blu.<\/p>\n
Poich\u00e9 un colore grigio con una tonalit\u00e0 bluastra appare pi\u00f9 fresco all'occhio umano e una tonalit\u00e0 giallastra ha un aspetto macchiato, il TiO2 con una tonalit\u00e0 bluastra \u00e8 preferito. Tuttavia, dobbiamo ricordare che una distribuzione granulometrica fine, ovvero una tonalit\u00e0 bluastra, comporter\u00e0 una perdita di potere di diffusione per le lunghezze d'onda pi\u00f9 lunghe (ad esempio il rosso), il che significa una riduzione del potere coprente o dell'opacit\u00e0 totale.<\/p>\n
Nei processi attuali cloruro e solfato, le particelle di TiO2 raramente sono identiche da lotto a lotto, dando talvolta ampie specifiche di sottotono. Con il processo AT e le sue fasi proprietarie di estrazione con solvente, \u00e8 pi\u00f9 facile controllare la distribuzione granulometrica.<\/p>\n
Trattamento superficiale<\/p>\n
Ottenere particelle di TiO2 pure e molto ben distribuite \u00e8 necessario, ma non sufficiente \u2013 specialmente nell'industria dei rivestimenti, dove le particelle di TiO2 pure devono subire alcuni trattamenti superficiali, come un trattamento organico per migliorare la fluidit\u00e0 e la dispersione nel legante, e un trattamento inorganico per migliorare la stabilit\u00e0 e la resistenza alla luce (durabilit\u00e0).<\/p>\n
La dispersione dei pigmenti \u00e8 una priorit\u00e0. In caso di dispersione inefficace, anche il miglior pigmento non riuscir\u00e0 a esprimere appieno le proprie propriet\u00e0 ottiche. In teoria, tutti i pigmenti possono essere ben dispersi \u2013 si tratta soltanto di tempo e\/o dell'impiego di additivi chimici. Tuttavia, ci\u00f2 comporta un aumento dei costi.<\/p>\n
In qualit\u00e0 di nuovo produttore di TiO2, non abbiamo i vincoli derivanti da un impianto gi\u00e0 esistente che ci obblighino a seguire determinati metodi di trattamento superficiale; i nostri materiali proporranno le tecnologie pi\u00f9 avanzate disponibili, quali allumina pi\u00f9 silice a densit\u00e0 elevata e\/o zirconio. Questa tecnologia \u00e8 in fase di sviluppo con la collaborazione di PPG.<\/p>\n
Saranno rapidamente messe a disposizione tre serie di pigmenti:
\n\u2013 Serie RGX 100: rutilo non trattato per cosmetici, alimenti, uso medico e carta;
\n\u2013 Serie RGX 200: rutilo trattato per materie plastiche; e
\n\u2013 Serie RGX 300: rutilo trattato per rivestimenti.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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