Manufactura Dióxido De Titanio

Universidad de Costa Rica

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Química

IQ-0452 Control de la Producción

MANUFACTURA DE DIÓXIDO DE TITANIO

Profesor

Ing. George Cotter

Grupo B

Estudiantes

Diahanne Esna Barrantes A51979

Jorge Tencio Navarro A55649

Fernando Salas Fumero A44796

Ciudad Universitaria Rodrigo Facio

San José, Octubre 2012

ÍNDICE DE CONTENIDOS

Página

1. MINERALES DE LOS QUE SE EXTRAE EL DIÓXIDO DE TITANIO..………………………………… 1

1.5.1 Ilmenita………………………………………………………………………………………………………. 1

1.5.2 Rutilo………………………………………………………………………………………………………….. 2

2. FORMAS MINERALES DEL DIÓXIDO DE TITANIO……………………………………………………… 3

2.1 Rutilo.….……………………………………………………………………………………………………… 3

2.2 Anatasa.……………………………………………………………………………………………………… 4

2.3 Brookita……………………………………………………………………………………………………… 5

3. PROCESOS DE MANUFACTURA DEL DIÓXIDO DE TITANIO………………………………………. 6

3.1 Proceso por sulfato………………………………………….…………………………………………. 6

3.2 Proceso por cloruro…………………………………………………………………………………….. 7

3.3 Proceso Becher para la producción de rutilo sintético…………………………………. 9

4. PROPIEDADES DEL DIÓXIDO DE TITANIO………………………………………………………………… 11

5. APLICACIONES DEL DIÓXIDO DE TITANIO EN LA INDUSTRIA……………………………………. 11

5.1 El dióxido de titanio en los recubrimientos…………………………………………………. 12

5.2 El dióxido de titanio en los plásticos……………………………………………………………. 13

5.3 El dióxido de titanio como aditivo en la industria alimentaria…………………….. 14

6. EXTRACCIÓN MUNDIAL MINERA DE LAS MENAS……………………………………………………. 15

6.1 Demanda del pigmento………………………………………………………………………………. 15

6.2 Producción del pigmento……………………………………………………………………………. 15

6.3 Comercio del pigmento………………………………………………………………………………. 16

6.4 Precios del pigmento…………………………………………………………………………………… 17

7. EL DIÓXIDO DE TITANIO EN LA INDUSTRIA NACIONAL……………………………………………. 16

8. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………………………………………… 17

ÍNDICE DE FIGURAS

Página

Figura 1. Fotografía del mineral ilmenita 1

Figura 2. Fotografía del mineral rutilo. 3

Figura 3. Fotografía del mineral brookita 4

Figura 4. Fotografía del mineral anatasa 5

Figura 5. Diagrama de flujo del proceso de sulfato 7

Figura 6. Diagrama del proceso de oxidación del tetracloruro de titanio gaseoso en un horno rotatorio con llama oxidante. 8

Figura 7. Diagrama de flujo del proceso de cloruro 9

Figura 8. Diagrama de flujo del proceso Becher 10

Figura 9. Tasa de crecimiento anual de la demanda mundial de dióxido de titanio, del 2007 al 2015.. 15

Figura 10. Exportaciones de Estados Unidos contra demanda, del 2001 al 2009. 16

Figura 11. Valores reales en dólares estadounidenses al 2009 de precios de pigmentos de dióxido de titanio por peso promedio global 17

MINERALES DE LOS QUE SE EXTRAE EL DIÓXIDO DE TITANIO

En los depósitos de placeres el mineral está en forma de arena, no siendo necesarias las etapas de conminución. El mineral está constituido por ilmenita, rutilo, y otros minerales pesados (circonita, y monacita, por ejemplo), y cuarzo como el principal mineral constituyente de ganga.

El rutilo es el mineral más importante para la extracción de TiO2 de alta pureza o Ti metálico debido a su alto contenido de Ti y bajo contenido de elementos tales como Ca, Mg y Fe. Las menas que contienen minerales de titanio están ampliamente distribuidas en muchas partes del mundo. Las dos principales fuentes de titanio son el Rutilo (TiO2) y la Ilmenita (FeTiO3). Algunas de las menas minoritarias de titanio son Anatasa y Brokita (TiO2), Ulvoespinela (Fe2TiO4), Perovskita (CaTiO3), Pseudobrokita (Fe2TiO5), etc. La ilmenita es el mineral de titanio más abundante en la naturaleza, se encuentra como mineral accesorio en rocas ígneas, pegmatitas y filones. Como constituyente de arenas negras está asociado a la magnetita, rutilo, zircón y monacita. (Fouga, Gaviria, Pasquevich y Bohé, 2004)

1.1. Ilmenita:

La ilmenita (FeTiO3) es un mineral débilmente magnético, de color negro o gris, que se encuentra en las rocas metamórficas y en las rocas básicas ígneas (gabro, diabasa, piroxenita). La mayoría de la ilmenita, está recubierta de sedimentos, como por ejemplo, de arena de playa. Contiene el 47,34% de FeO y el 52,66% de TiO2, aunque esta proporción es variable por la entrada del óxido férrico, reemplazable por magnesio y manganeso. (Wikipedia, 2012)

Este mineral se presenta en forma de cristales normalmente tabulares gruesos con planos basales bien desarrollados y pequeñas truncaduras romboédricas. Frecuentemente aparecen en placas delgadas. (Klein y Hurlbut, 1997)

Figura 1. Fotografía del mineral ilmenita. (Wikipedia, 2012)

El proceso de concentración que se aplica para el tratamiento de arenas de playa para la obtención del mineral es iniciado con la remoción del material grueso. Los depósitos de arenas de playas poseen características especiales que favorecen la concentración gravitacional. La concentración gravitacional por vía húmeda generalmente es realizada en espirales y/o conos Reichert, para eliminar el cuarzo y otros minerales livianos. El concentrado primario de minerales pesados es secado (generalmente en hornos rotatorios) y, en seguida, es sometido a separación magnética y separación electrostática. Un concentrado de ilmenita es obtenido en la separación magnética. La fracción no magnética es procesada en etapas de separación electrostática de alta intensidad de campo, para remover el rutilo y algunas fracciones de ilmenita residual. (Valderrama, 2008)

Se ha encontrado ilmenita en las rocas de la Luna y en 2005, la NASA utilizó el Telescopio Espacial Hubble para localizar lugares potencialmente ricos en Ilmenita. Este mineral podría ser fundamental a la hora de crear una base lunar; la Ilmenita proporcionaría una fuente de hierro y titanio muy importante para los elementos estructurales, además de poder obtenerse oxígeno. (Wikipedia, 2012)

Yacimientos: Se halla en grandes cantidades en Krägerö y en otros lugares de Noruega; en Finlandia; en cristales en el depósito en Minsk, en las montañas Ilmen, Rusia. Se explota en grandes cantidades de las arenas de las playas, principalmente en Australia, Brasil y La India. Se encuentra en la Florida en los Estados Unidos. Este mineral hasta la actualidad se extraía de las minas de Tahawas en Nueva York. En Allard Lake, Quebec, Canadá, se encuentra un gran depósito de ilmenita-hematites. La producción mundial de ilmenita es de 4 millones de toneladas. (Klein y Hurlbut, 1997)

1.2. Rutilo:

El rutilo es un óxido de titanio (IV) (TiO2), que cristaliza de forma tetragonal distorsionada. Puede ser desde incoloro hasta pardo según la concentración de hierro (III). Se le halla en los yacimientos de zafiro. Los países productores de este mineral son Rusia, India y algunos países de Sudamérica. Además, la Antártida contiene yacimientos. (Wikipedia, 2012)

Se utiliza en tecnología láser para crear los láser titanio-zafiro. También se puede obtener el yoduro de titanio (IV), uno de los mejores catalizadores de polímeros de enlaces etéricos. Igualmente se emplea en soldadura para la elaboración de electrodos con material de aportación generalmente de acero al carbono, como recubrimiento y protección de dicho material base. (Wikipedia, 2012)

Figura 2. Fotografía del mineral rutilo. Extraído de: http://www.foro-minerales.com/forum/viewtopic.php?p=56748. Fecha de acceso: 28 de octubre del 2012.

Yacimientos: Se halla en granitos, pegmatitas, gneis, esquistos micáceos, calizas metamórficas y dolomita. Se encuentra como mineral accesorio en las rocas o en los fiolones de cuarzo. Con frecuencia aparece como cristales delgados en cuarzos y micas. Se halla en grandes cantidades en arenas negras asociado a ilmenita, magnetita, zircón y monacita. En Europa se encuentra en Krägerö, Noruega; Yrieix, Francia; en Suiza y en el Tirol. Australia es la mayor productora de este mineral

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