Embed Size (px)
Citation preview
Una sola fórmula para tres minerales diferentes
La composición química del rutilo es exactamente la misma que la de la brookita y la de la anatasa. Sin embargo, las diferentes condiciones de cristalización de cada uno de estos tres minerales les propician de la aparición de distintos tipos de cristales.
Esta característica de poseer una misma composición química pero diferente estructura cristalina es la que define lo que los científicos llaman serie trimórfica del óxido de titanio.
Otros minerales que son de la misma composición química del rutilo son:
Anatasa:
La anatasa es una forma del mineral de TiO2. El termino anatasa procede del
griego anatasis que significa extensión. Los colores de la anatasa pueden ser
desde el marrón amarillento hasta el añil negro.
Su raya es clara, de color blanco o amarillento. Puede contener hierro, estaño,
vanadio y niobio. Es infusible y cuando se calienta sobre los 915°C se transforma
en Rutilo.
Brookita:
La brookita es una de las tres formas de minerales del oxido de titanio (TiO2). Es
un cristal muy bello y por esto es muy valorado por los coleccionistas.
si se calienta un cristal de brookita hasta temperaturas cercanas a los 750 ºC, ésta se
transforma directamente en rutilo.
La Brookita sintética, se utiliza en la protección de superficies metálicas, por su
actividad catalítica y fotocatalítica. Actualmente se utilizan en la producción de
nanopartículas.
RUTILO:
Que es el rutilo.
Etimología: Del latín Rutilus, que significa rojo, en alusión a su color.
El rutilo es un mineral del grupo IV (óxidos). Es un óxido de titanio (IV) (Ti O 2),
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.
El rutilo es la base del titanio metálico y el pigmento del óxido de titanio (IV) amorfo
(el pigmento más importante del mundo).
Es utilizado en tecnología láser para crear el láser titanio-zafiro.
También se puede obtener el yoduro de titanio.
Características físicas del rutilo.
Su punto de fusión es de 2.378,2 K y en ebullición se descompone a sesquióxido de titanio.
Antiguamente, se utilizó como sustituto del diamante y actualmente se utiliza en gemas de fantasía.
Color: azulado, violeta, rojo sangre, pardo, amarrillo parduzco o negro. Raya: negro, pardo claro, amarillo claro. Brillo: diamantino muy peculiar. Su peso específico lo distingue de la casiterita. Transparencia: transparente a translucido Sistema cristalino: tetragonal. Habito cristalino: cristales, prismas cortos, acicular, capilar, granular, estriado,
masivo, maclas. Dureza: 6 o 6,5 Densidad: 4,25 g/cm3
Características químicas del rutilo
El rutilo presenta gran resistencia al ataque químico. Sólo lo atacan el ácido
fluorhídrico (HF) y el ácido sulfúrico concentrado en caliente.
Es poco atacado por el agua regia. Por esta razón se utiliza para producir
pigmentos tanto de recubrimientos automotrices como en alimentos.
Se disuelve en hidróxidos de metales alcalinos produciendo titanatos insolubles en
agua
Localización de extracción de rutilo
Los países productores más importantes donde se puede extraer rutilo son: Noruega,
Francia, Suiza, Rusia, India, Antártica, y algunos países de Sudamérica.
Australia es uno de los mayores productores de este mineral. En Estados Unidos se ha
encontrado cristales muy notables de este mineral y ha sido beneficiado en cantidades
comerciales de las arenas del noroeste de Florida. Además en España se encuentra en
horcajuelo.
El rutilo se halla en: granitos, calizas metamórficas y dolomita. Además como mineral
accesorio se halla en las rocas o en los filones de cuarzo y micas. Se encuentra en
grandes cantidades en arenas negras asociado a ilmenita, magnetita, zircón y monacita.
Rutilo artificial: Los cristales de rutilo se fabrican por el proceso de Verneuil. Con un
tratamiento térmico puede hacerse transparente y casi incoloro, diferente del mineral
natural. Este mineral sintético es una bella gema con un débil tono amarillento.
• Ley del mineral del Rutilo
Formula química TiO2
49,90 = 49,90 = 0,5994*100 = 59,94%
1*49.40 + 2*16 79.9
Usos del rutilo
La mayor parte del rutilo se emplea en varillas de soldadura para la elaboración de
electrodos de material de aportación de hacer al carbono, como protección para el
material, además de electrodos al arco voltaicos para dar color amarillo a la porcelana y a
los dientes postizos. El titanio que se obtiene del rutilo es empleado en aleaciones.
Características del titanio
Del rutilo podemos obtener titanio, ya que el rutilo contiene en gran cantidad oxido de
titanio, el cual es abundante en las arenas costeras. Mediante un proceso llamado Método
de Kroll es posible transformar el rutilo a titanio. El doctor Wilhelm Kroll, en asociación
con Siemens y Helske, desarrolló un proceso para la obtención de titanio consistente en la
reducción del compuesto tetracloruro de titanio con magnesio molido, en
una atmósfera inerte para evitar la oxidación. Este fue el primer proceso que permitió la
obtención de cantidades apreciables de titanio puro, y se sigue utilizando
mayoritariamente en la actualidad.
TITANIO
Propiedades del Titanio:
Físicas:
Punto de fusión alcanza los 1675°C aprox.
Color: plateado grisaseo.
Reciclable.
Resistente a la corrosión y oxidación
Mecánicas:
Es maleable y dúctil, duro y resistente a la tracción y gran tenacidad.
Permite la fabricación de piezas por fundición y moldeo.
Es soldable y permite la variación de clases de tratamientos térmicos
superficiales.
Químicas:
Se encuentra en forma de oxido en la escoria de ciertos minerales y
cenizas de animales y plantas.
Extracción del titanio
El titanio puede ser extraído de la corteza terrestre, el cual no se encuentra a grandes
profundidades, por lo que el trabajo de extracción es simple. También se puede extraer de
la arena pesada de algunas playas o desiertos y algunas escorias.
Los principales productores de titanio (rutilo e ilmenita) son: Australia, Brasil, Venezuela,
Sudáfrica, Canadá, Estados Unidos, Rusia, Finlandia, Noruega, entre otros.
Metalurgia del rutilo para obtener titanio (Ti)
El proceso de Kroll convierte las arenas metalíferas en tetracloruro de titanio, que luego
reacciona con magnesio liquido para producir titanio metálico y cloruro de magnesio. Este
proceso es caro y relativamente lento, se necesita mucha mano de obra, al final del
proceso se logra pocas toneladas de titanio.
Este proceso consta de los siguientes pasos:
1. Obtención de tetracloruro por cloración a 800°C, en presencia de carbón, mediante
la reacción:
TiO2 + Cl2 + C → TiCl4 + CO2
2. Se purifica el tetracloruro de titanio mediante destilación fraccionada.
3. Se reduce el TiCl4 con magnesio o sodio molido en una atmosfera inerte, con la
reacción:
TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2
4. El titanio forma una esponja en la pared del reactor, la cual se purifica por
lixiviación con acido clorhídrico diluido. El MgCl2 se recicla electrolíticamente.
5. La esponja resultante se compacta. La esponja es granular si se reduce el TiCl4
en vez de magnesio, lo que facilita el proceso de compactación.
6. Se funde la esponja en un horno (horno eléctrico) con un crisol de cobre
refrigerado, mediante un arco eléctrico de electrodo consumible en una atmosfera
inerte. Cuando se llega a este punto el proceso a finalizado.
Una vez llegado a este punto el proceso se terminaría pero en ocasiones se desea
mejorar la pureza y homogeneidad del lingote por lo que se repetiría el paso
anterior, es decir; se realiza un primer procesado en el cual los lingotes se
convierten en productos generales de taller. Se realiza un segundo procesado, en
el que se obtienen las formas acabadas de los productos realizados.
Reactor de kroll: Recipiente en el cual se realizan las reacciones químicas para la
transformación del titanio y pasar al siguiente paso que es la lixiviación.
Reactor de lixiviación: Es un tambor horizontal de baja velocidad de rotación y con un
especial sistema de rompedores y aireación que maximizan el proceso de lixiviación. Es
aquí donde es limpiado el titanio con acido clorhídrico para luego pasar a la siguiente
etapa que es al horno de cuba o alto horno.
Horno de cuba o alto horno: Se transforma o trabaja el mineral. Está formado por una
capsula cilíndrica de acero forrada con un material no metálico resistente al calor como
asbesto o ladrillos refractarios. Es aquí donde es transformado todo el mineral en titanio.
Purificación del titanio mediante la descomposición de yodo
Es un proceso muy poco usado industrialmente, y se usa básicamente para la
preparación de titanio de muy alta pureza para investigación. El proceso es el
siguiente:
El titanio crudo se hace reaccionar con yodo en atmosfera inerte para formar
yoduro de titanio.
El yoduro de titanio se descompone en la superficie de un hilo de titanio calentado,
el cual actúa como núcleo para el crecimiento de una barra cilíndrica, compuesta
por cristales de titanio de alta pureza.
Clasificación de pureza según proceso.
Comercialización del titanio:
La comercialización del titanio es en variadas formas, grados y usos (quirúrgicos y no
quirúrgicos) como:
LAMINAS
PLACAS
BARRAS
TUBOS
TORNILLOS
VARILLAS
LINGOTES
PROTESIS DENTALES
PIEZAS ESPECIALES
Según la utilidad que se le quiera dar al titanio se puede someter a diversos procesos
tecnológicos que son:
Fundición
Forja
Soldadura
Extrusión
Embutición
Mecanizado
Fresado químico
Rectificación de precisión
Pulvimetria
Usos del titanio
Dada su baja densidad y sus altas prestaciones mecánicas, se emplea en:
estructuras y elementos de máquinas en aeronáutica (aviones, cohetes, misiles,
transbordadores espaciales, satélites de comunicaciones, etc.).
herramientas de corte (nitrato de titanio), aletas para turbinas (carburo de titanio),
pinturas antioxidantes (en forma de óxido y pulverizado).
Para mejorar las propiedades físicas, se le suele alear con aluminio (8 %),con
cromo, vanadio o molibdeno.
Se está utilizando en odontología como base de piezas dentales y en la unión de
huesos, así como en articulaciones porque la incrustación de titanio en el hueso
del cuerpo humano no provoca rechazo alguno y, pasado algún tiempo, se
produce una soldadura de manera natural.
También se emplea para recubrimiento de edificios.
Es aplicado además en diversas industrias, tales como:
Aeroespacial
Aeronáutica Militar Petroquímica Agroindustrial Automovilística Médica
Oxido de titanio
Cloración destilación fraccionada
Transformación lixiviación
Obtención
