銳態型鈦白粉與金紅石型鈦白粉如何區分

作者： admin 日期： 2020-11-17 點擊量：文字大小：大中小

1.概述

二氧化鈦的商品名稱為鈦白粉，從用途上區分為顏料用鈦白粉和非顏料用鈦白粉。鈦白粉是重要的顏料，全世界消費的二氧化鈦顏料占整個顏料總消費量的71 %左右。從晶型上區分為銳鈦型(ANATASE TYPE)鈦白粉和金紅石型(RUTILE TYPE)鈦白粉。目前世界二氧化鈦消費量中金紅石型占75～80%，銳鈦型只占20～25%。我國的二氧化鈦工業始于五十年代，八十年代中后期飛速發展，出口量不斷增加，進口量不斷減少，近年來已基本沒有進口。

2.性質

二氧化鈦為白色粉末，無毒，化學性質非常不活潑，常溫下幾乎不與其它元素或化合物反應，對O2 、H2S、SO2 、CO2 、NH3等都是穩定的。不溶于水、脂肪酸、有機酸、弱無機酸，微溶于堿和熱硝酸，只有在濃硫酸或氫氟酸中長時間煮沸才可完全溶解。在高溫下可被氫、氨、鈦等還原成低價氧化鈦。二氧化鈦具有高消色力、高遮蓋力、高反射率、低比重等優越的顏料性能，是白色顏料中最好的一種。金紅石型二氧化鈦的晶格比銳鈦型二氧化鈦的晶格致密，比較穩定，具有較好的耐候性、耐水性和不易變黃，不粉化的特點，但白度稍低，適用于制造室外用顏料。銳鈦型二氧化鈦的晶格空間較大，相對不穩定，耐候性差，容易泛黃，容易粉化，但白度較高，適用于制造室內用顏料。銳鈦型二氧化鈦在915℃可轉化為金紅石型二氧化鈦。

3.用途

二氧化鈦作為白色顏料主要用于油漆工業，金紅石型顏料用二氧化鈦用于制造汽車用漆、船舶用漆和醇酸磁漆等室外用漆。外用耐久性的塑料制品，也需要用金紅石型二氧化鈦來增加耐候性。金紅石型二氧化鈦也應用于油墨印刷行業中，銳鈦型顏料用二氧化鈦用于制造白色和淺色室內用油漆。銳鈦型二氧化鈦也廣泛用作造紙、橡膠和塑料制品等的著色劑和填充劑。化學纖維用二氧化鈦在合成纖維中用作消光劑，冶金用二氧化鈦用于制作含鈦耐高溫合金，搪瓷用二氧化鈦在瓷釉中用作乳濁劑，電焊條用二氧化鈦用作電焊條藥皮中的造渣劑和粘塑劑，電容器用二氧化鈦是制造無線電陶瓷電容器的主要原料。

近年來二氧化鈦的高附加值的應用在擴大，例如用于生產彩色相紙、醫藥、化妝品、食品添加劑、催化劑或催化劑載體等。二氧化鈦在高科技技術領域有著一定的潛在用途，例如可以作為光化學催化劑，彩色感光材料(利用它的光電泳性質)、殺菌劑、用海水制氫的水的光致分解劑、導電添加劑、吸附劑等。

4.產制

二氧化鈦顏料生產有硫酸法和氯化法。硫酸法的原料鈦鐵礦貯量豐富，設備簡單，技術比較成熟，這些都是硫酸法的優點，但硫酸法工序多，流程長，三廢嚴重。每生產1噸二氧化鈦就產生3.5～4噸副產七水硫酸亞鐵和8～9噸廢稀硫酸，這些都是硫酸法的缺點。有些工廠使用高品位鈦渣作原料以硫酸法生產二氧化鈦可避免產生硫酸亞鐵副產品。氯化法采用閉路氣相氯化生成四氯化鈦，進一步氣相氧化成二氧化鈦。工序短、三廢少和產品質量優異，這些都是氯化法的優點，但氯化法所需原料金紅石礦源缺乏,氯化法生產技術難度大,被高度壟斷，這些都是氯化法的缺點。有些工廠用鈦鐵礦富集制取人造金紅石來解決氯化法原料的缺乏問題。硫酸法和氯化法分別簡述如下：

(1)硫酸法：將粉碎研磨到一定細度的鈦鐵礦粉在催化劑氧化銻存在下，在酸解器中加入濃硫酸，用壓縮空氣攪拌，用直接蒸汽加熱進行酸解反應，使鈦鐵礦粉充分溶解，發生的化學反應如下：

FeTiO3+3H2SO4→FeSO4+Ti(SO4)2+3H2O

FeTiO3+2H2SO4→FeSO4+TiOSO4+2H2O

2FeTiO3+7H2SO4→Fe2(SO4)3+2Ti(SO4)2+7H2O

用水浸取以上酸解反應物，同時加入鐵屑使溶液中的高價鐵還原為低價鐵，發生的化學反應如下：

Fe2(SO4)3+Fe→3FeSO4

然后沉降除去雜質。為了加速沉淀，加入硫化鐵，使生成的硫化銻與未分解的雜質凝聚沉降。靜置沉降分離后，將上層澄清液送往冷凍器，冷凍至3～5℃后，析出硫酸亞鐵結晶。過濾得到副產品硫酸亞鐵和硫酸鈦溶液。硫酸鈦溶液減壓濃縮到規定的濃度，放入水解器內，在不斷攪拌下，加入適量的晶種，以蒸汽加熱水解成為偏鈦酸。其反應式如下：

Ti(SO4)2+H2O→TiOSO4+H2SO4

TiSO4+2H2O→H2TiO3↓+H2SO4

過濾出偏鈦酸，水洗后，按不同品種控制不同漿液濃度，加入不同處理劑進行鹽處理，過濾洗滌。根據不同品種，調整回轉窯的煅燒溫度，將偏鈦酸定量地加入到回轉窯內進行煅燒。放出的三氧化硫廢氣用水噴淋吸收，得到的二氧化鈦冷卻后，經粉碎機粉碎，再經分級水選，表面處理，然后經噴霧干燥得到顏料用二氧化鈦。

(2)氯化法：金紅石或高鈦渣與石油焦按100∶30～33配比投料，粉碎至160目以下，送入氯化爐中。氯氣由爐底篩板上的小孔均勻進入，在850℃左右反應生成四氯化鈦氣體，由爐頂排出。發生的化學反應如下：

2TiO2+3C+4Cl2→2TiCl4+CO2+2CO

由氯化爐出來的四氯化鈦氣體進入兩個串聯的隔板除塵器，再進入兩組串聯的冷凝器。將四氯化鈦氣體冷卻到沸點溫度136℃以下，得到四氯化鈦溶液。蒸餾四氯化鈦溶液，將四氯化鈦在襯有耐火磚的反應器中氧化，生成二氧化鈦。其反應如下：

TiCl4+O2→TiO2+2Cl2

反應溫度控制在1300℃以上，四氯化鈦在氣相氧化過程中首先生成銳鈦型二氧化鈦，然后在高溫下向金紅石型轉化，可添加適量的晶型轉化劑三氯化鋁以加快轉化速度。生成的二氧化鈦經水選、洗滌和干燥得到成品二氧化鈦。

主要作用一個是涂料，一個是光催化，生成臭氧。尤其是納米量級的鈦白粉粉末，很多涉及到了臭氧除菌。至于性質嗎，既然都叫鈦白粉了，肯定是白色的。兩種晶形：金紅石和銳態，前者更穩定，也應用得更廣泛。通過燒結，銳態可以變成金紅石結構。也可以通過在合成過程中摻雜，比如說Al，達到金紅石結構。

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