تیتان چیست؟ [مشخصات،کاربرد + روش تولید تیتانیوم دی اکسید]
محتوا
تیتان چیست؟ (تیتانیوم دی اکسید)
همیشه زمانی که حرف از رنگ سفید در صنایع مختلف به میان می‌آید، اسم تیتان به گوش می‌خورد. تیتان ماده‌ای معدنی است که دارای اشکال مختلف مانند آناتاز و روتایل است که در صنایع بهداشتی، رنگ سازی، خوراکـــــــی و دارویی کاربرد دارد.
تیتانیوم در شهاب سنگ‌ها و خورشید موجود است و نهمین عنصر فراوان در زمین است. تیتانیوم خالص، فلزی براق مایل بـه نقره‌ای با چگالی کم و استحکام بالا است.
تیتان با نام‌های دیگر دی اکسید تیتانیوم و تیتانیا شناخته می‌شود و تیتان نام تجاری دی اکسید تیتان (تیتانیوم) اســــــت. همچنــین تیتانیوم دی اکسید از فراوان‌ترین عناصـــر کره زمین است که به صورت خنثی وجود دارد.
امروزه استفاده از این ماده همواره در حال گسترش است و صنایع دارویــی و غذایی به صورت گسترده از آن استفاده می‌کنند.
تیتان شکل‌های مختلفی دارد و به صورت نانو میکرو قابل دسترسی است. این ترکیب شیمیایی عموماً به شکل پودری است و به عنوان رنگ خوراکی استفاده می‌شود.
خواص پودر تیتان
- مقاومت در برابر خوردگی
- دارا بودن نقطه ذوب بالا
- سخت بودن تیتان
- تیتان نسبت به آلومینیوم دو برابر قوی‌تر است.
مشخصات ظاهری تیتان
- فرمول شیمیایی تیتان: تیتانیوم دی اکسید یا TiO2
- شکل ظاهری: پودری و جامد
- رنگ: سفید
- دمای جوش: 2972 درجه سانتی گراد
- دمای ذوب: 1843 درجه سانتی گراد
- بسته بندی: بسته‌های پاکتی
- پایداری در برابر حرارت
- غیر قابل اشتعال
کاربرد های تیتان
هنگامی که در رنگی نیاز به رنگدانه‌های سفید است، از تیتان استفاده می‌شود. نوع روتیل تیتان، در تولید رنگ‌های براق صنعتی، رنگ‌های نهایی مات و رنگ‌های تزئینی کاربرد دارد. همچنین نوع آناتاز، در مواقعی که سفیدی رنگ بسیار مهم است و مقاومت در برابر آب و هوا خیلی مهم نیست استفاده می‌شود.
کاربرد تیتان در صنعت
از آن‌جایی که استفاده از تیتانیوم، در بسیاری از صنایع تا به حال موفقیت آمیز بوده است و خیلی از مشکلات مهندسی را تا به امروز حل نموده است، تولید کنندگان همواره تمایل زیادی برای خرید این ماده مهم داشته‌اند. اما کاربردهای تیتان در صنایع مختلف چیست؟
- صنایع پلاستیک
- صنایع کاغذ سازی
- صنایع نظامی
- صنعت نقاشی
- صنایع هوافضا
- تولید لوازم آرایشی
- صنایع غذایی
- صنعت سرامیک
- خمیرهای احتراق عکاسی
- قابل استفاده در دستگاه‌های خنک کننده
- صنایع تولید آلیاژی
- سولفورزدایی گاز مایع
- صنعت نفت
- صنایع پزشکی و دارویی
- صنایع ساختمان
کاربرد تیتانیوم دی اکسید صنایع پلاستیک
تیتانیوم دی اکسید در صنایع پلاستیک مانند لوله upvc و… برای مقاوم کردن محصولات در برابر تنش‌های محیطی مانند: گرما، فشار، سرما و حرارت استفاده می‌شود و با استفاده از این ماده در پلاستیک، عمر و دوام آن افزایش پیدا می‌کند.
تیتان در صنایع کاغذ سازی
به دلیل دارای بودن خاصیت سفید کنندگی تیتان، در صنایع کاغذ سازی به همین منظور استفاده می‌شود، علاوه بر این تیتان به براقتر و شفافتر شدن کاغذ کمک می‌کند. تیتان در ابعاد نانومتری بسیار پرکاربرد است و به کار گرفتن آن به عنوان فتوکالیست در صنعت کاغذسازی راحتتر است.
تیتان در صنایع نظامی
در امریکا از تیتان برای ساخت تجهیزات نظامی مانند کشتی‌ها استفاده می‌شود. علت اصلی استفاده تیتان در این تجهیزات این است که تیتان مانع خوردگی فلزات در برابر ماده‌های دیگر، مانند آب اقیانوس می‌شود. به تازگی آزمایش‌هایی بر روی تیتان انجام شده است که بتوان از تیتان در تولید زره پوش‌ها استفاده کرد.
کاربرد پودر تیتان در صنعت نقاشی
پودر تیتان برای تولید و ساخت رنگ‌های روشن در صنعت نقاشی کاربرد زیادی دارد. همچنین تیتان برای تثبیت رنگ در نقاشی قابل استفاده است.
تیتان در صنعت هوافضا
از آن‌جایی که تیتان دارای مقاومت بالایی است، برای ساخت موشک، قطعات سازه‌ای، بدنه هواپیماهای جنگی، موتور هواپیماهای جنگی و ادوات رزمی استفاده می‌شود. همچنین این ماده به استحکام تجهیزات مختلف در مقابل تنش‌های محیطی کمک می‌کند.
کاربرد تیتانیوم دی اکسید در تولید لوازم آرایشی
تیتانیوم دی اکسید برای روشن کردن پوست، به عنوان رنگدانه استفاده می‌شود و رنگبندی‌های کرم آرایشی را می‌توان با استفاده از تیتان تغییر داد. کاربرد دیگر تیتانیوم دی اکسید در تولید کرم‌های ضد آفتاب برای جلوگیری از رسیدن اشعه uv به پوست است و به عنوان سدی بین پوست و اشعه ماورا بنفش عمل می‌کند. از تیتان در چه محصولات آرایشی استفاده می‌کنند؟
- رژگونه
- کرم پایه
- هایلایت
- براق کننده
- ریمل
- کانسیلر
- پودرها
تیتان در صنایع غذایی
از تیتان به عنوان یک افزودنی خوراکی برای افزایش جذابیت بصری استفاده می‌کنند. تولید کنندگان در زمینه صنایع غذایی، محصولات خوراکی تیتان را با نام E171 می‌شناسند و E171، برای خلوص درجه غذایی است. تیتان با خلوص 99% به مواد غذایی اضافه می‌شود. از تیتان در چه خوراکی‌هایی استفاده می‌شود؟
- شیر
- سس‌ها
- کرم قهوه
- آبنبات
- شیرینی
- شکلات
- تزئینات کیک
- مکمل‌های ویتامین
- سوپ
تیتان در صنعت سرامیک
تیتان یکی از مواد مهم و کاربردی در صنعت سرامیک است. سرامیک‌های دی اکسید تیتانیوم، دارای ویژگی‌ها و شاخصه‌های زیر هستند.
- خلوص بالا
- اندازه ذرات یکنواخت
- شاخص شکستگی بالا
- مقاومت عالی در دمای بالا
- پوشش نازک
- وزن سبک
- کدورت بالا
مصارف دارویی تیتانیوم
پودر تیتان (روتیل) که از آن سالسیلات تیتان، تانات تیتان و پراکسید تیتان تهیه می‌کنند، کارایی مانند اکسید روی بر روی پوست دارد. دی اکسید تیتان برای کاهش سوزش‌های پوستی و التیام کاربرد دارد و منعکس کننده اشعه ماورا بنفش است که به همین علت در تولید و ساخت کرم‌های ضد سوختگی و لوسیون‌های ضد آفتاب استفاده می‌شود.
آیا استفاده از پودر تیتان در محصولات آرایشی ضرر دارد؟
پودر تیتان، به سلول‌های زنده نمی‌رسند و وارد گردش خون نمی‌شوند و این ذرات به گفته کمیته علمی ایمنی تحریک کننده نیست و حساسیتی ایجاد نمی‌کنند. تا به حال هیچ آزمایشی مبنی بر سرطان زا و جهش زا بودن این ماده شیمیایی حاصله از محصولات آرایشی وجود نداشته است.
ذرات تیتان در صورت استنشاق و بلعیدن ضرر دارند و سعی کنید از استنشاق مواد آرایشی خودداری کنید و هر روز آرایش خود را از روی صورت پاک کنید.
عمده‌ترین مصرف تیتانیوم
عمده‌ترین و بیشترین مصرف تیتانیوم به صورت فلزی و دی اکسید تیتانیوم است. فلز تیتان به دلیل مشکلات در تهیه سازی و خالص سازی کاربرد کمتری دارد، اما اکسید تیتانیوم (TiO2) کاربردی‌تر و قابل استفاده‌تر است. سالانه 5% تولید سالانه تیتانیوم صرف تولید فلز تیتانیوم می‌شود و 95% باقی مانده، برای تولید رنگ ماده دی اکسید تیتانیوم کاربرد دارد. فلز تیتانیوم در کدام بخش‌های مصارف عمده کاربرد دارد؟
- جواهرسازی
- ساختو تولید انواع آلیاژها
- صنایع اتومبیل سازی
- ساخت و تولید ورقه‌های فلزی و بازیافت مجدد آن‌ها
- سنگهای جواهرهای مصنوعی
- به عنوان تقویت کننده در ترکیبات فلزی
روش های تولید تیتان
تولید تیتان به دو روش انجام می‌شود که شامل موارد زیر است.
- روش سولفات
- تولید و ساخت به روش کلرید
تولید تیتان با روش سولفات
روش سولفات تولید تیتان در سال 1915 توسط دانشمند نروژی ارائه شد و سپس در سال 1919 به صورت گسترده‌تری تولید و به بهره برداری رسید. در این روش، سنگ معدنی غنی و آسیاب شده را به وسیله سولفوریک اسید غلیظ و داغ می‌شکافند. طی این مراحل FeTiO3 به آهن سولفات FeSO4 و TiOSO4 تبدیل می‌شود. در این پروسه، مقدار زیادی گوگرد اکسید جذب و خنثی می‌شود، سپس جداسازی نمک‌های سولفات آهن و تیتانیوم به کمک تفاوت انحلالشان انجام می‌شود. TiOSO4 در آب در حال جوشیدن به تیتان اکسید هیدرات تبدیل می‌شود و این ماده در اثر حرارت در کوره‌های چرخنده، به تیتان دی اکسید خالص تبدیل می‌گردد.
تولید تیتانیوم دی اکسید با روش کلرید
در روش کلرید، تیتانیوم از سنگ معدن غنی وآسیاب شده، با گاز کلر و کک مخلوط می‌شود ودر کوره مقاوم کلر تا 1000 درجه حرارت داده می‌شود. طی این فرایند تیتان تترا کلرید و دی اکسید کربن تولید می‌شود.
بزرگترین تامین کنندگان تیتانیوم دی اکسید
بزرگترین تامین کنندگان تیتانیوم دی اکسید برا اساس عملکرد و کیفیت شرکت‌های TIMET، RTI International Metals، Allegheny Technologies Incorporated، Sumitomo Corporation، Cristal Global و KRONOS هستند.
TIMET
شرکت تایمت، در آمریکای شمالی (دالاس) واقع است و در سال 1950 تاسیس شد. تایمت بزرگترین تولید کننده تیتانیوم در جهان است. این شرکت در زمینه تولید، توزیع و فروش تیتانیوم به غیر از استخراج سنگ معدن به صورت گسترده فعالیت می‌کند.
RTI International Metals
RTI، شرکتی بین المللی در زمینه تولید تیتانیوم است و در پیستبرگ ایالات متحده آمریکا مستقر است. همچنین این شرکت در بیش از 10 شهر کانادا و آمریکا امکانات و کارگاه دارد.
Allegheny Technologies Incorporated
شرکت Allegheny Technologies Incorporated، با نام مخفف ATI شناخته شده است. بازار عمده ATI، در زمینه‌های صنایع شیمیایی، نفت وگاز، پزشکی، خودرو، معادن است و همچنین این شرکت در زمینه‌های فولاد مورد استفاده در صنعت برق، زیرکونیوم، فولادهای ویژه و ضد زنگ فعال است.
Sumitomo Corporation
Sumitomo Corporation یک شرکت ژاپنی در زمینه تامین تیتانیوم است و ترکیبات خاص مانند تیتانیوم خلوص بالا، پودر تیتانیوم، فرو تیتانیوم و هیدرید تیتانیوم را عرضه می‌کند.
Cristal Global
Cristal Global، دومین تولید کننده بزرگ تیتان در جهان است و 8 کارخانه تولیدی در پنج قاره را هدایت می‌کند.
KRONOS
KRONOS، دارای شش سایت تولید در اروپا و آمریکاری شمالی و دفاتر فروش در سراسر جهان است.
خطرات و ایمنی تیتان
تیتان بیشتر از طریق کارخانه‌های تصفیه فاضلاب به شکل نانو ذرات وارد محیط می‌گردد و پس از وارد شدن به تاسیسات تصفیه فاضلاب، رنگدانه‌ها مانند لجن از فاضلاب جدا می‌شود و 99 درصد این نانوذرات، به مرور داخل خاک پخش می‌شوند. اما چه موارد ایمنی و خطرات احتمالی در مورد تیتان را باید در نظر داشت؟
- تیتان غیر سمی است اما ذرات حاصله از حمل و نقل آزار دهنده است و مقدار مجاز دی اکسید تیتانیوم = 10 میلی گرم/ متر مکعب است.
- برای جلوگیری از بیماری‌های ریوی، افرای که در کارخانه‌های تولید تیتان فعالیت می‌کنند بهتر است از لباس و تجهیزات محافظ دار استفاده کنند.
به صورت کلی تیتان برای موجودات و حیوانات مضر نیست، اما برای جلوگیری از خطرات احتمالی، بهتر است فاضلاب‌های کارخانه‌های تیتان قبل از رهاسازی در طبیعت تصفیه گردند.
آیا تیتانیوم در بدن انسان‌ها وجود دارد؟
وجود تیتانیوم در بدن انسان ضروری است و هر شخص، تقریباً 0.8 میلی گرم در روز تیتانیوم مصرف می‌کند. اما مقدار زیادی از تیتانیوم بدون جذب شدن از طریق انسان عبور می‌کند. همچنین فلز تیتانیوم سمی نیست و بدن انسان می‌تواند تیتانیوم با دوز زیاد را تحمل کند.
نتیجه‌گیری
تیتانیوم دی اکسید، در صنایع زیادی مانند صنایع کاغذ، رنگ، پی وی سی، نظامی، بهداشتی و پزشکی کاربرد دارد و گاهاً در زمینه سفید کنندگی قابل استفاده است. همچنین این ماده جایگزین بهتری برای کربنات کلسیم است و خیلی بهتر عمل می‌کند.
