食用级别钛白粉的应用

概述^[1][2]

钛白粉是一种化工产品，为白色粉末，加热时略带微黄色。在整个钛工业中，制取钛白粉耗用的金红石和钛铁矿占耗用总量的90%，制取金属钛(海绵钛)耗用的含钛物料仅占10%左右。钛白粉的折射率和稳定性高，遮盖性能和光泽好，是优质的白色颜料。因此，被大量用于油漆、造纸、塑料、橡胶、化纤、搪瓷等工业。

应用^[1][2]

由于人体对TiO2不吸收、不积累，食用级别钛白粉在食品工业中作食用白色色素、增容剂等，对人体无毒副作用、无致癌危险。如用于制备一种耐盐耐酸防腐涂层，涉及食品生产加工领域。所述耐盐耐酸防腐涂层，包括内膜层、主体层以及覆盖层，三层的有效成分均包括粘接料、固化剂以及助剂，所述粘接料为环氧树脂，所述固化剂为聚酰胺树脂，所述助剂为食用级别钛白粉和食用级滑石粉；本发明实现了酱腌菜腌制池能够较长时间适应高盐高酸环境，延缓其内壁腐蚀，延长了腌制池内壁防腐层的使用寿命和维护周期，降低生产成本，关键在于能够有效防止腌制池被腐蚀后造成的异物脱落、酱腌菜二次污染等食品安全问题，使产品符合食品安全各项标准的规定。

制备^[3]

钛白粉工业化生产方法有两种:硫酸法和氯化法，硫酸法于1919年工业化，氯化法1959年由美国杜邦公司首先投入生产。

1.硫酸法

目前中国98%的企业都是采用硫酸法生产钛白粉，硫酸法是用钛精矿或酸溶性钛渣与硫酸反应进行酸解反应，得到硫酸氧钛溶液，经水解得到偏钛酸沉淀；再进入转窑煅烧产出TiO2。酸解分为连续和间歇两种方法，以间歇法操作为主，生产装置弹性大，利于开停车及负荷调整。但其工艺复杂，需要近二十几道工艺步骤，每一工艺步骤必须严格控制，才能生产出质量的钛白粉产品，并满足颜料的性能。据了解，国外个别厂家已采用连续酸解，其优点是酸解尾气容易处理，配套设施大大减少，控制稳定，但该技术尚未普遍使用，还不足以替代原有的成熟装置。硫酸法可以用于生产锐钛型和金红石型钛白粉。硫酸法生产钛白粉的致命弱是环保问题，如产生含硫尾气、废酸、硫酸亚铁等。硫酸法生产钛白粉污染源较多，在酸解、沉降、过滤、水解、漂洗、盐处理、煅烧、粉碎等工序都有污染物产生，而且污染物产生量大。目前国内绝大部分硫酸法生产钛白粉企业，特别是同时拥有硫酸、磷肥生产装置的企业，一般采用水洗、碱洗二级处理加除雾器除雾流程处理酸解尾气，采用文氏管、水洗塔降温洗涤加电除雾净化流程处理煅烧尾气，采用中和共沉流程处理稀废酸与酸性废水。

2. 氯化法

氯化法是用含钛的原料，以氯化高钛渣、或人造金红石、或天然金红石等与氯气反应生成四氯化钛，经精馏提纯，然后再进行气相氧化，在速冷后，经过气固分离得到TiO2。氯化法只能生产金红石型钛白粉，与硫酸法相比，氯化法钛白粉具有产品质量好、流程短、小设备大生产、生产能力易于扩大、连续生产自动化控制水平高、能耗低、“三废”少、易治理、有利于环境保护等特点。缺点是工艺流程复杂，生产涉及多学科，技术难度大，关键设备的结构复杂，要求采用耐高温、耐腐蚀、抗氧化的特殊材料，对生产技术和装备材质的要求都非常高。

3. 碱融法

碱融法工艺是由原美利联公司出资，英国利兹大学的AnimeshJha教授研究并申请专利的绿色萃取工艺，该法用碱和钛铁矿在850～875℃下焙烧，再采用有机酸浸取，以移走其中的杂质，得到钛白粉产品。国内一下科研机构也对碱熔法做了相关研究，中国科学院过程工程研究所首次提出无毒无害碱金属(亚)熔盐法处理高钛渣/钛铁矿生产钛白的新工艺。

该工艺是将高钛渣/钛铁矿用氢氧化钠/钾(亚)熔盐分解，反应生成物经固液相分离，液相碱溶液经除杂返回分解步骤循环利用，固相经洗涤得到钛酸盐中间体，洗涤液经蒸发浓缩返回分解步骤；钛酸盐中间体经过离子交换，制取二氧化钛。亚熔盐法钛白新工艺可以实现资源的高度利用，钛铁矿在介质中的分解率为95%以上，且反应介质可在流程中内循环，既降低生产成本，又从生产源头解决了硫酸法生产钛自的重大环境污染难题。该工艺作为清洁生产新工艺，可生产金红石型和锐钛矿型二氧化钛。目前该工艺还未进行工业化生产，亟需大量的基础性研究。

主要参考资料

[1]--百科知识数据辞典

[2]CN201510035678.8一种耐盐耐酸防腐涂层及其在酱腌菜腌制池中的应用

[3]近十年来钛白粉研究进展