鈦白粉的生產

鈦白粉的生產流程分三步：原料預處理、生產過程、產品后處理。生產鈦白粉的原料為鈦礦，現在可開采利用的兩種鈦礦主要是巖礦和砂礦。多數鈦礦在用于鈦白粉顏料加工前，宜進行濃縮、富集等加工方法來提高TiO2 在原料中的含量。重選、磁選、靜電選等都是通常選礦的方法，通過電爐冶煉得到高鈦渣，經鐵還原和化學處理等步驟進一步加工，可以得到人造金

紅石產品[2]。目前，制取鈦白粉的工藝主要有硫酸法和氯化法，此外還有鹽酸法、混合法以及硝酸法等。

1.1 硫酸法

硫酸法始于1918 年，工藝相對成熟，主要以鈦鐵礦或酸溶性鈦渣為原料，用硫酸將鈦原料分解成TiOSO4 溶液再進行除雜、分離，最終獲得成品鈦白粉。通過硫酸法制備的鈦白粉主要有三種：金紅石型鈦白粉、銳鈦型鈦白粉以及搪瓷級別二氧化鈦產品，其制備過程主要包含四個階段。

硫酸法生產鈦白粉工藝的主要優點為：以鈦鐵礦或酸溶性鈦渣和硫酸為原料，原料價格低廉且容易獲得，生產成本較氯化法低；技術成熟，設備簡單，生產線- 易于復制；隨著水解、煅燒工段粒度控制的完善和包膜技術的進步，縮小了與氯化法產品質量的差異。

缺點為：工藝流程長、以間歇操作為主；與氯化法鈦白粉產品相比，硫酸法鈦白粉的產品質量相對差；硫酸及水的消耗高，廢物及副產物多，環境污染較大[4]。

1.2 氯化法

氯化法制備鈦白粉主要分為三部分：首先，將礦石與高純度焦炭混合，在高溫下與氯氣發生反應，制備含多種雜質的鈦氯化物（粗TiCl4）。其次，將粗TiCl4 用蒸餾法或化學處理劑除去釩鐵錳鉻等離子，獲得純凈的精四氯化鈦，然后進行氣相氧化。最后，將氣相氧化后的粗TiO2 進行后處理，進一步脫氯，然后進行球磨、表面處理[3]。

氯化法生產鈦白粉工藝的主要優點是：工藝流程短，工藝控制點少，可連續生產，易于實現自動化控制；能耗低，三廢污染少；產品質量穩定性好，雜質少，粒徑均一，消色力大，分散性好，純度、白度、亮度高；能耗低，生產成本較低，經濟效益較好[5]。

1.3 鹽酸法

鹽酸法是用濃鹽酸分解鈦鐵礦制備含不溶殘渣的鈦溶液，經過還原、沉降、冷凍除鐵、凈化、水解、水洗、鹽處理、煅燒、粉碎等工藝而制得鈦白粉。鹽酸法制備的產品中金紅石型二氧化鈦比例最高，顆粒松軟，易于粉碎，這是因為所有工藝都在含氯介質中完成；但鹽酸法也存在缺點，當鹽酸體積分數低于35% 時，酸解速率明顯下降，另外鹽酸的揮發溫度較低，對設備的腐蝕性較大，這些因素導致鹽酸法在短時間內無法真正運用到工業生產中[3]。

除硫酸法、氯化法及鹽酸法外，鈦白粉制備工藝還包括混合法、磷酸法、硝酸法等。目前，工藝制備鈦白粉的方法主要是硫酸法和氯化法，其他方法均因設備腐蝕嚴重、副產物多且難以處理、三廢污染大、能耗高等問題而無法實現工業化生產。