钛白粉的生产工艺

钛白粉的化学名称为二氧化钛，英文名称为titanium dioxide或titania。商用名称为钛白粉，分子式为TiO2，相对分子质量为79.9。

性能与应用

基于钛白粉具有稳定的物理、化学性质，优良的光学、电学性质以及优异的颜料性能，因此其用途十分广泛，涂料、塑料、造纸、化纤、油墨、橡胶、电子工业、化妆品、电焊条、搪瓷、陶瓷和冶金等都要用到钛白粉。特别是颜料钛白粉，因其具有其他白色颜料无可比拟的多种优异性能，以至于其面世后，很快就取代了传统的铅白、锌白、锌钡白等白色颜料，成为白色颜料之王。

由于它是白色和浅白色的遮盖颜料和消色颜料，因此被广泛地应用于需要着白色或浅白色的涂料、纸张、塑料、油墨、橡胶等领域。随着世界经济的发展和人类科技的进步，人们对钛白粉的认识将越来越深，钛白粉的应用领域将越来越广，钛白粉的市场需求将越来越大，钛白粉有着及其宽广的发展和应用前景。

钛白粉在各个方面的消费增长率都与国民经济总产值成正比，因此经济学家把钛白粉消费量的多少，作为衡量一个国家经济发展水平和人民生活水平高低的一个重要标志。

我国蕴藏着极其丰富的钛矿资源，这得天独厚的钛矿，是发展钛白粉生产雄厚的物质基础，目前，我国钛白粉工业得到很大发展，生产能力仅次于美国，已跃居世界第二位。

生产工艺

氯化法钛白粉生产工艺流程

氯化法被认为是当今钛白粉制取技术的发展趋势，在利用该技术生产钛白粉时，需要将其生产流程分成三个阶段：氯化阶段、氧化阶段以及后处理工段。

氯化阶段

在氯化阶段，首先，高纯度的焦炭要与矿石混合，在高温作用下，二者会与氯气形成化学反应，并生成钛氯化物，但此类物质的杂质较多，属粗状TiCl4。然后，借用化学处理剂或蒸馏法将粗状TiCl4进行多种离子的去除工作，其离子包含铬锰铁钒，使四氯化钛变得更为纯净，转变成为精制的四氯化钛。

氧化阶段

在经过了氯化工段之后最终得到精制TiCl4，还需要经过一定的氧化才能够最终得到对应的二氧化钛。将得到的精制TiCl4，以及氧气和成核剂等一系列反应物共同加入反应器之中，然后对其工作的环境温度进行调节和提高，进一步地发挥氧化工段的效果和作用。最后通过低温的循环氯气来将其骤冷至700℃以下，再利用管路冷却到200℃，这时候的氯气中就会存在一定量的二氧化钛，将二氧化钛进行分离并且通过脱氯处理将其收集，从而进入到后处理工段中。

后处理阶段

TiCl4在实行气相氧化以后，要进一步处理其粗状的TiO2，在对其脱氯后，应继续处理与打磨其表面与球磨。当前国内一般的钛白粉后处理工艺流程如图1所示：

氯化法特点

采用氯化法进行钛白粉的产品生产能有效缩短生产时间，减少其工艺控制点，由于能连续生产，其产品生产的效率较高，控制能力强。氯化法的控制方式为自动控制，其并不会产生污染物，可有效降低环境污染，与此同时，此类钛白粉产品的质量具有较强的稳定性，其杂质较少，且消色力大，在其粒径均一的情况下，还有较强的分散性，因此，应用此方式生产钛白粉产品能有效降低生产成本，促进该行业的经济效益。

硫酸法钛白粉生产工艺流程

最早应用硫酸法的时间在1918 年，当前其生产方法已较为成熟，其主要的原料为酸溶性钛渣或钛铁。

该方法的流程为硫酸法是用硫酸分解钛矿成TiOSO4， 经净化、浓缩后，钛液水解成 TiO2·H2O，水解产物经洗涤、过滤、煅烧后再进行表面处理，并适时开展分离与除杂工作，进而得到完整的钛白粉产品。

有三种钛白粉会采用硫酸法，其分别为二氧化钛产品、锐钛类钛白粉与金红石类钛白粉，其生产过程中主要分为酸解、浸取、水解及煅烧等阶段。其生产工艺流程图如图2所示：

图2 硫酸法钛白粉生产工艺流程图

硫酸法特点

钛白粉在生产过程中采用硫酸法的优势较多，其一，该方法采用的原料为酸溶性钛渣或钛铁，不但较易获得而且价格低廉，因而生产成本不高。其二，硫酸法的应用历史较早，其生产方法较成熟，且应用的设备简单，具有较强的可复制性，同时，由于多项技术的完善，使其在产品生产上也取得较好的效果。但硫酸法的劣势在于其生产的时间长，且产品质量也正处在进步的过程中，由于水与硫酸的消耗量较大，会衍生出较多的副产物与废物，从而造成环境污染。