钛白粉的生产

钛白粉的生产流程分三步：原料预处理、生产过程、产品后处理。生产钛白粉的原料为钛矿，现在可开采利用的两种钛矿主要是岩矿和砂矿。多数钛矿在用于钛白粉颜料加工前，宜进行浓缩、富集等加工方法来提高TiO2 在原料中的含量。重选、磁选、静电选等都是通常选矿的方法，通过电炉冶炼得到高钛渣，经铁还原和化学处理等步骤进一步加工，可以得到人造金

红石产品[2]。目前，制取钛白粉的工艺主要有硫酸法和氯化法，此外还有盐酸法、混合法以及硝酸法等。

1.1 硫酸法

硫酸法始于1918 年，工艺相对成熟，主要以钛铁矿或酸溶性钛渣为原料，用硫酸将钛原料分解成TiOSO4 溶液再进行除杂、分离，最终获得成品钛白粉。通过硫酸法制备的钛白粉主要有三种：金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉以及搪瓷级别二氧化钛产品，其制备过程主要包含四个阶段。

硫酸法生产钛白粉工艺的主要优点为：以钛铁矿或酸溶性钛渣和硫酸为原料，原料价格低廉且容易获得，生产成本较氯化法低；技术成熟，设备简单，生产线- 易于复制；随着水解、煅烧工段粒度控制的完善和包膜技术的进步，缩小了与氯化法产品质量的差异。

缺点为：工艺流程长、以间歇操作为主；与氯化法钛白粉产品相比，硫酸法钛白粉的产品质量相对差；硫酸及水的消耗高，废物及副产物多，环境污染较大[4]。

1.2 氯化法

氯化法制备钛白粉主要分为三部分：首先，将矿石与高纯度焦炭混合，在高温下与氯气发生反应，制备含多种杂质的钛氯化物（粗TiCl4）。其次，将粗TiCl4 用蒸馏法或化学处理剂除去钒铁锰铬等离子，获得纯净的精四氯化钛，然后进行气相氧化。最后，将气相氧化后的粗TiO2 进行后处理，进一步脱氯，然后进行球磨、表面处理[3]。

氯化法生产钛白粉工艺的主要优点是：工艺流程短，工艺控制点少，可连续生产，易于实现自动化控制；能耗低，三废污染少；产品质量稳定性好，杂质少，粒径均一，消色力大，分散性好，纯度、白度、亮度高；能耗低，生产成本较低，经济效益较好[5]。

1.3 盐酸法

盐酸法是用浓盐酸分解钛铁矿制备含不溶残渣的钛溶液，经过还原、沉降、冷冻除铁、净化、水解、水洗、盐处理、煅烧、粉碎等工艺而制得钛白粉。盐酸法制备的产品中金红石型二氧化钛比例最高，颗粒松软，易于粉碎，这是因为所有工艺都在含氯介质中完成；但盐酸法也存在缺点，当盐酸体积分数低于35% 时，酸解速率明显下降，另外盐酸的挥发温度较低，对设备的腐蚀性较大，这些因素导致盐酸法在短时间内无法真正运用到工业生产中[3]。

除硫酸法、氯化法及盐酸法外，钛白粉制备工艺还包括混合法、磷酸法、硝酸法等。目前，工艺制备钛白粉的方法主要是硫酸法和氯化法，其他方法均因设备腐蚀严重、副产物多且难以处理、三废污染大、能耗高等问题而无法实现工业化生产。