金红石型钛白粉：
结合硫酸法金红石型钛白粉生产质量控制经验，
金红石型钛白粉
[1]
集合无机包膜、有机处理、盐处理、煅烧控制、水解与产品应用等方面的创新研究，采用了先进的色相与粒径控制，锆硅铝磷多元无机包膜和新型的有机处理技术，开发的新一代高档通用型（偏水性）金红石钛白粉。适用于各种建筑涂料、工业漆、防腐漆、油墨、粉末涂料等行业。
应用领域
钛白粉在橡胶行业中既作为着色剂，又具有补强、防老化、填充作用。在白色和彩色橡胶制品中加入钛白粉，在日光照射下，耐日晒，不开裂、不变色，伸展率大及耐酸碱。橡胶用钛白粉，主要用于汽车轮胎以及胶鞋、橡胶地板、手套、运动器材等，一般以锐钛型为主。但用于汽车轮胎生产量，常加入一定量的金红石型产品，以增强抗臭氧和抗紫外线能力。
钛白粉在化妆品中应用也日趋广泛。由于钛白粉无毒，远比铅白优越，各种香粉几乎都用钛白粉来代替铅白和锌白。香粉中只须加入5%-8%的钛白粉就可以得到永久白色，使香料更滑腻，有附着力、吸收力和遮盖力。在水粉和冷霜中钛白粉可减弱油腻及透明的感觉。其他各种香料、防晒霜、皂片、白色香皂和牙膏中也可用钛白粉。
用钛白粉制得的瓷釉透明度强，具有质量小、抗冲击力强、机械性能好、色彩鲜艳、不易污染等特点。食品和医药用钛白粉为纯度很高、重金属含量低、遮盖力强的钛白粉。
主要特性
物理性质
1）相对密度
在常用的白色颜料中，二氧化钛的相对密度最小，同等质量的白色颜料中，二氧化钛的表面积最大，颜料体积最高。
2）熔点和沸点
由于锐钛型在高温下会转变成金红石型，因此锐钛型二氧化钛的熔点和沸点实际上是不存在的。只有金红石型二氧化钛有熔点和沸点，金红石型二氧化钛的熔点为1850℃、空气中的熔点为(1830±15)℃、富氧中的熔点为1879℃，熔点与二氧化钛的纯度有关。金红石型二氧化钛的沸点为为(3200±300)℃，在此高温下二氧化钛稍有挥发性。
3）介电常数
由于二氧化钛的介电常数较高，因此具有优良的电学性能。在测定二氧化钛的某些物理性质时，要考虑二氧化钛晶体的结晶方向。锐钛型二氧化钛的介电常数比较低，只有48。
4）电导率
二氧化钛具有半导体的性能，它的电导率随温度的上升而迅速增加，而且对缺氧也非常敏感。金红石型二氧化钛的介电常数和半导体性质对电子工业非常重要，可利用该性质生产陶瓷电容器等电子元器件。
5）硬度
按莫氏硬度十分制标度，金红石型二氧化钛为6～6.5，锐钛型二氧化钛为5.5～6.0，因此在化纤消光中为避免磨损喷丝孔而采用锐钛型。
6）吸湿性
二氧化钛虽有亲水性，但其吸湿性不太强，金红石型较锐钛型为小。二氧化钛的吸湿性与其表面积的大小有一定关系，表面积大，吸湿性高，还与表面处理与性质有关。
7）热稳定性
二氧化钛属于热稳定性好的物质。
8) 粒度
钛白粉粒度分布是一个综合性的指标，它严重影响钛白粉颜料性能和产品应用性能，因此，对于遮盖力和分散性的讨论可直接从粒度分布上进行分析。
影响钛白粉粒度分布的因素较为复杂，首先是水解原始粒径的大小，通过控制和调节水解工艺条件，使原始粒径在一定范围内。其次是煅烧温度，偏钛酸在煅烧的过程中，粒子经历一个晶型转化期和成长期，控制适宜的温度，使成长粒子在一定范围内。最后就是产品的粉碎，通常对雷蒙磨的改造和分析器转速的调节，控制粉碎质量，同时可以采用其它粉碎设备，例如：万能磨、气流粉碎机和锤磨装置。
化学性质
二氧化钛的化学性质极为稳定，是一种偏酸性的两性氧化物。常温下几乎不与其他元素和化合物反应，对氧、氨、氮、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫都不起作用，不溶于水、脂肪，也不溶于稀酸及无机酸、碱，只溶于氢氟酸。但在光作用下，钛白粉可发生连续的氧化还原反应，具有光化学活性。这一种光化学活性，在紫外线照射下锐钛型钛白粉尤为明显，这一性质使钛白粉即使某些无机化合物的光敏氧化催化剂，又是某些有机化合物光敏还原催化剂。
应急处理：隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿一般作业工作服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏，用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。
二氧化钛(或称钛白粉)广泛用于各类结构表面涂料、纸张涂层和填料、塑料及弹性体，其它用途还包括陶瓷、玻璃、催化剂、涂布织物、印刷油墨、屋顶铺粒和焊剂。据统计，2006年全球二氧化钛需求达460万吨，其中涂料行业占58%、塑料行业占23%、造纸10%、其他9%。钛白粉既可用钛铁矿、金红石制取，也可用钛渣制取。钛白粉生产工艺有两种：即硫酸盐工艺和氯化物工艺,硫酸盐法的技术比氯化物法简单，可以用品位低和比较便宜的矿物。目前世界上约有47%产能采用硫酸盐工艺，53%产能为氯化物工艺。
技术指标
|
指标名称 |
技术要求
|
|
二氧化钛含量 %
|
≥91.0
|
|
亮度 %
|
≥94.5
|
|
105℃挥发物 %
|
≤0.8
|
|
水悬浮液pH值
|
6.0-9.0
|
|
吸油量g/100g
|
≤20
|
|
筛余物(45μm筛孔) %
|
≤0.02
|
|
消色力。雷诺兹数
|
≥1820
|
|
金红石含量 %
|
≥98
|
|
水萃取液电阻率 Ωm
|
≥80
|
|
白度（与标样比）
|
不低于
|
|
分散性（黑格曼数）
|
≥5.50
|
用途
钛白粉被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。
钛白粉(二氧化钛)化学性质稳定，在一般情况下与大部分物质不发生反应。在自然界中二氧化钛有三种结晶：板钛型、锐钛和金红石型。板钛型是不稳定的晶型，无工业利用价值，锐钛型(Anatase)简称A型，和金红石型(Rutile)简称R型，都具有稳定的晶格，是重要的白色颜料和瓷器釉料，与其他白色颜料比较有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性、和化学稳定性，特别是没有毒性。
钛白粉广泛用于涂料、塑料、橡胶、油墨、纸张、化纤、陶瓷、日化、医药、食品等行业。
涂料行业是钛白粉的最大用户，特别是金红石型钛白粉，大部分被涂料工业所消耗。用钛白粉制造的涂料，色彩鲜艳，遮盖力高，着色力强，用量省，品种多，对介质的稳定性可起到保护作用，并能增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分透过，延长漆膜寿命。
塑料行业是第二大用户，在塑料中加入钛白粉，可以提高塑料制品的耐热性、耐光性、耐候性，使塑料制品的物理化学性能得到改善，增强制品的机械强度，延长使用寿命。
造纸行业是钛白粉第三大用户，作为纸张填料，主要用在高级纸张和薄型纸张中。在纸张中加入钛白粉，可使纸张具有较好的白度，光泽好，强度高，薄而光滑，印刷时不穿透，质量轻。造纸用钛白粉一般使用未经表面处理的锐钛型钛白粉，可以起到荧光增白剂的作用，增加纸张的白度。但层压纸要求使用经过表面处理的金红石型钛白粉，以满足耐光、耐热的要求。
钛白粉还是高级油墨中不可缺少的白色颜料。含有钛白粉的油墨耐久不变色，表面润湿性好，易于分散。油墨行业所用的钛白粉有金红石型，也有锐钛型。
纺织和化学纤维行业是钛白粉的另一个重要应用领域。化纤用钛白粉主要作为消光剂。由于锐钛型比金红型软，一般使用锐钛型。化纤用钛白粉一般不需表面处理，但某些特殊品种为了降低二氧化钛的光化学作用，避免纤维在二氧化钛光催化的作用下降解，需进行表面处理。
应用特性
制作方法
钛白粉制造方法也有两种：硫酸法(Soleplate Process)和氯化法(Chloride Process)。
硫酸法
是将钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸亚钛，经水解生成偏钛酸，再经煅烧、粉碎即得到钛白粉产品。此法可生产锐钛型和金红石型钛白粉。硫酸法的优点是能以价低易得的钛铁矿与硫酸为原料，技术较成熟，设备简单，防腐蚀材料易解决。其缺点是流程长，只能以间歇操作为主，湿法操作，硫酸、水消耗高，废物及副产物多，对环境污染大。
氯化法
氯化法是将金红石或高钛渣粉料与焦炭混合后进行高温氯化生产四氯化钛，经高温氧化，再经过滤、水洗、干燥、粉碎得到钛白粉产品。氯化法只能生产金红石型产品。氯化法优点是流程短，生产能力易扩大，连续自动化程度高，能耗相对低，“三废”少，能得到优质产品。其缺点是投资大，设备结构复杂，对材料要求高，要耐高温、耐腐蚀，装置难以维修，研究开发难度大。
钛白粉在各行业的应用
钛白粉目前已发展成为继磷酸和合成氨之后的第三大无机化工产品。它的应用范围较广，但50%是用在涂料工业上。其中锐钛型的消色力和耐候性差，只能用在室内涂料上，金红石型的多用于外墙涂料，塑料，橡胶，油墨上。我国钛白粉消费领域情况如下：
1）涂料工业 涂料分为工业涂料（包括汽车家电船舶等用涂料）和建筑涂料 ，随着我国建筑业和汽车工业的发展，对钛白粉的需求量日见增大，2000年我国涂料需求量约为200多万吨，钛白粉需12万吨，明年有望达到14-15万吨，但以金红石型为主。
2）塑料工业 目前大多数的塑料（PVC、ABS、PS等）着色都用钛白粉，添加量约为2%。尤以在塑料型材中使用最多，因建筑业对其需求快速增长，99年和今年用量都在1.5万吨左右。明年估计塑料工业中总共需要3万吨钛白粉。
3）橡胶工业 钛白粉在橡胶工业中主要用于高档胶鞋和白轮胎。国内胶鞋厂家，由于产品档次低，较少用，主要是一些位于沿海地区的合资厂采用。今年用量约为0.7万吨，估计明年约需1万吨。
4）油墨工业 油墨的厚度很薄，白油墨和浅色油墨为了产生较高的白色遮盖力和很高的透明度，一般都使用钛白粉。今年的用量约为5000吨，主要为进口金红石型。明年估计需0.8万吨。
5）造纸工业 全球造纸工业每年需大量钛白粉，但我国的造纸厂生产的纸张品质低，因此多采用锐钛型钛白粉增白。只在层压纸，装饰纸及字典纸中使用金红石型。今年其用量为6000吨，若国内生产高档纸的比例提高或大型造纸厂上马，明年用量估计可达8000吨。
6）其它工业 我国早期生产和消费的钛白粉主要是搪瓷级和电焊条级。前者90年代初在搪瓷中添加量为6%，年需求量约为4万吨，随着搪瓷工艺技术的进步，其比例还会下降，估计最近几年需求量约有1.8万吨。后者估计以后每年也要8000吨。 另外化纤工业产品（涤纶，粘胶纤维，腈纶，锦纶）中采用锐钛型钛白粉消光，但添加量只有0.2%左右。我国每年约需1万吨，国内化纤企业一般直接从日本，德国进口。日本的品种主要是富士钛的TA-300和日本钛工业的SA-30K。 化妆，医药，食品等行业估计这两年也要用约3000吨钛白粉。