Bibliographie & annexes
Quiz & test
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Le dioxyde de titane TiO2 dans ses formes cristallines anatase et rutile est utilisé dans l'industrie en très grande quantité. Il entre dans les compositions de céramiques, de peintures, de polymères, de papiers, de textiles, de cosmétiques et de composés alimentaires. Il est aussi utilisé dans les composants photovoltaïques pour la production d'électricité, dans les applications pour la photocatalyse, pour les procédés d'autonettoyage et de désinfection ainsi que pour le contrôle du comportement hydrophile des surfaces. Cet article fait le point sur les ressources minérales permettant d'obtenir les poudres de TiO2, ainsi que sur les applications actuelles et celles en cours de développement.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
Titanium dioxide TiO2 with the crystalline forms anatase and rutile is worldwide used in the industry, in very large quantities. TiO2 is a component of many materials, as paints, polymers, papers, textiles, cosmetics, and foods. It is also used for photovoltaic components, for photocatalysis processes, disinfection, self-cleaning and superhydrophilicity of surfaces. This article is devoted to mineral resources of TiO2 and their industrial treatment. It also describes current industrial applications and futures perspectives using the oxide.
Auteur(s)
-
Philippe BLANCHART : Professeur émérite - ENSIL – ENSCI, Institut de Recherche sur les Céramiques (IRCER) - ESTER Technopole, Limoges, France
INTRODUCTION
Le dioxyde de titane (TiO2) est utilisé dans l’industrie depuis de nombreuses décennies, comme pigment de peintures ou d’émaux, dans les produits cosmétiques tels que les crème solaires ou les dentifrices, dans les produits pharmaceutiques, mais également dans l’industrie alimentaire en tant que colorant. Le dioxyde de titane est aussi utilisé dans de nombreuses applications liées à ses propriétés photocatalytiques. De nouvelles applications émergentes sont liées au comportement des particules de taille nanométrique.
Dans toutes ces applications, la nature chimique du dioxyde de titane est considérée comme non toxique. C’est aussi un composé peu cher puisque la technologie industrielle de synthèse du dioxyde de titane à partir de ressources minérales se fait relativement simplement par voies chimiques.
Depuis 1950, le marché mondial des charges minérales à base de TiO2 est principalement orienté vers la production de pigments. Environ 90 % de ces pigments sont utilisés dans les peintures, les matières plastiques et les papiers. Le pourcentage restant est utilisé dans des applications très diverses. Le marché des matières premières à base d’oxyde de titane et celui des industries connexes représente une valeur d’environ 9 milliards de dollars américains par an.
Le dioxyde de titane est fortement associé à notre vie quotidienne. Environ 5 millions de tonnes de dioxyde de titane sont produites annuellement dans le monde. Cette industrie est principalement concentrée en Inde et en Chine.
Depuis 1990, la demande globale a augmenté d’environ 3 % par an et, selon les estimations de l’industrie, ce niveau de croissance devrait se poursuivre, stimulé par de nombreux marchés, dont les peintures architecturales, l’aéronautique ou l’embouteillage plastique. La consommation est concentrée en Amérique du Nord et en Europe, mais la Chine est devenue un acteur majeur dans l’industrie mondiale du dioxyde de titane.
L’objectif de l’article est de décrire les différentes variétés de dioxyde de titane, les ressources minérales à l’origine de ces oxydes et les méthodes de transformations industrielles permettant d’obtenir les poudres de dioxyde de titane.
L’article présente aussi les propriétés physiques de ces oxydes et les applications industrielles induites par ces propriétés remarquables.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
photocatalysis | rutile | anatase | pigment
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Verres et céramiques
(65 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Fabrication des céramiques et des films de TiO2
En anglais
3. Synthèse et fabrication industrielle des poudres de TiO2
3.1 Fabrication industrielle des poudres de TiO2
Dans la nature, le titane est principalement combiné avec des composés minéraux, et ces ressources minérales sont relativement abondantes.
Les principales formes minérales sont l’anatase (TiO2), la brookite, l’ilménite (FeTiO3), la pérovskite, le rutile (TiO2) et la titanite (sphène). Les sources minérales les plus importantes sont l’ilménite (45 % TiO2) et le rutile (95 % TiO2). Les plus gros gisements sont en Australie et Afrique du Sud, fournissant environ la moitié de la production mondiale de minerai de titane. Selon l’United States Geological Survey (USGS), les ressources mondiales d’anatase, d’ilménite et de rutile dépassent les 2 milliards de tonnes.
L’ilménite est le minerai de titane le plus important, il est utilisé dans environ la moitié la production mondiale. Il est converti en dioxyde de titane par deux procédés différents :
-
le procédé au sulfate ;
-
le procédé au chlorure.
-
Procédé au sulfate
Il est réalisé à partir d’ilménite ou de rutile. La première étape de ce procédé consiste à broyer le minerai et à le dissoudre dans l’acide sulfurique pour former un mélange de sulfates :
![]()
( 8 )
Les ions fer colorants sont sous la forme de sulfate de fer et sont éliminés de la solution par précipitation. La solution restante contient du sulfate de titanyle, TiOSO4, qui se transforme en dioxyde de titane hydraté et insoluble.
![]()
( 9 )
Une dernière étape du procédé permet d’obtenir TiO2 par chauffage et déshydroxylation.
![]()
( 8 )
( 9 )
L'expertise technique et scientifique de référence
TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :
Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.
Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.
de Techniques de l’Ingénieur ! Acheter le module
Cet article fait partie de l’offre
Verres et céramiques
(65 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Synthèse et fabrication industrielle des poudres de TiO2
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - O’REGAN (B.), GRÄTZEL (M.) - A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films. - Nature, 353, 737-740 (1991).
-
(2) - HAYLE (S.T.), GONFA (G.G.) - Synthesis and characterization of titanium oxide nanomaterials using sol – gel method. - Am. J. Nanosci. Nanotech., 2, 1-7 (2014).
-
(3) - CHAO (S.), PETROVSKY (V.), DOGAN (F.) - Effects of sintering temperature on the microstructure and dielectric properties of titanium dioxide ceramics. - J. Mater. Sci., 45, 6685-6693 (2010).
-
(4) - RICHARDS (B.S.) - Single-material TiO2 double-layer antireflection coatings, - Sol. Energy Mater Sol. Cells, 79, 369-390 (2003).
-
(5) - HOSSAIN (M.A.), AHMED (A.N.), KHAN (M.A.A.) - Vitreous enamel coating on mild steel substrate : characterization and evaluation. - Int. J. Sci. Eng. Res., 5821-5826 (2014).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Titanium dioxide for coatings :
HAUT DE PAGE
ISO 591-1 - 2000 - Titanium dioxide pigments for paints
ASTM D476-00 - 2000 - Standard Classification for Dry Pigmentary Titanium Dioxide Products
HAUT DE PAGE
ANSES, 2017 Avis de l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail relatif à une demande d’avis relatif. N° 2017-SA-0020
ECHA, 2017 Committee for Risk Assessment Titanium dioxide. Ref CLH-O-0000001412-86-163/F.
HAUT DE PAGE
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Verres et céramiques
(65 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Verres et céramiques
(65 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
