銳態(tài)型鈦白粉與金紅石型鈦白粉如何區(qū)分
1.概述
二氧化鈦的商品名稱為鈦白粉，從用途上區(qū)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(fèi)的二氧化鈦顏料占整個(gè)顏料總消費(fèi)量的71 %左右。從晶型上區(qū)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(fèi)量中金紅石型占75～80%，銳鈦型只占20～25%。我國(guó)的二氧化鈦工業(yè)始于五十年代，八十年代中后期飛速發(fā)展，出口量不斷增加，進(jìn)口量不斷減少，近年來(lái)已基本沒(méi)有進(jìn)口。
2.性質(zhì)
二氧化鈦為白色粉末，無(wú)毒，化學(xué)性質(zhì)非常不活潑，常溫下幾乎不與其它元素或化合物反應(yīng)，對(duì)O2 、H2S、SO2 、CO2 、NH3等都是穩(wěn)定的。不溶于水、脂肪酸、有機(jī)酸、弱無(wú)機(jī)酸，微溶于堿和熱硝酸，只有在濃硫酸或氫氟酸中長(zhǎng)時(shí)間煮沸才 可完全溶解。在高溫下可被氫、氨、鈦等還原成低價(jià)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(yōu)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(wěn)定，具有較好的耐候性、耐水性和不易變黃，不粉化的特點(diǎn)，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(duì)不穩(wěn)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(nèi)用顏料。銳鈦型二氧化鈦在915℃可轉(zhuǎn)化為金紅石型二氧化鈦。
3.用途
二氧化鈦?zhàn)鳛榘咨伭现饕糜谟推峁I(yè)，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(lái)增加耐候性。金紅石型二氧化鈦也應(yīng)用于油墨印刷行業(yè)中，銳鈦型顏料用二氧化鈦用于制造白色和淺色室內(nèi)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?；瘜W(xué)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(wú)線電陶瓷電容器的主要原料。
近年來(lái)二氧化鈦的高附加值的應(yīng)用在擴(kuò)大，例如用于生產(chǎn)彩色相紙、醫(yī)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(shù)領(lǐng)域有著一定的潛在用途，例如可以 作為光化學(xué)催化劑，彩色感光材料(利用它的光電泳性質(zhì))、殺菌劑、用海水制氫的水的光致分解劑、導(dǎo)電添加劑、吸附劑等。
4.產(chǎn)制
二氧化鈦顏料生產(chǎn)有硫酸法和氯化法。硫酸法的原料鈦鐵礦貯量豐富，設(shè)備簡(jiǎn)單，技術(shù)比較成熟，這些都是硫酸法的優(yōu)點(diǎn)，但硫酸法工序多，流程長(zhǎng)，三廢嚴(yán)重。每生產(chǎn)1噸二氧化鈦就產(chǎn)生3.5～4噸副產(chǎn)七水硫酸亞鐵和8～9噸廢稀硫酸，這些都是硫酸法的缺點(diǎn)。有些工廠使用高品位鈦渣作原料以硫酸法生產(chǎn)二氧化鈦可避免產(chǎn)生硫酸亞鐵副產(chǎn)品。氯化法采用閉路氣相氯化生成四氯化鈦，進(jìn)一步氣相氧化成二氧化鈦。工序短、三廢少和產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異，這些都是氯化法的優(yōu)點(diǎn)，但氯化法所需原料金紅石礦源缺乏,氯化法生產(chǎn)技術(shù)難度大,被高度壟斷，這些都是氯化法的缺點(diǎn)。有些工廠用鈦鐵礦富集制取人造金紅石來(lái)解決氯化法原料的缺乏問(wèn)題。硫酸法和氯化法分別簡(jiǎn)述如下：
(1)硫酸法：將粉碎研磨到一定細(xì)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(jìn)行酸解反應(yīng)，使鈦鐵礦粉充分溶解，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)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(yīng)物，同時(shí)加入鐵屑使溶液中的高價(jià)鐵還原為低價(jià)鐵，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：
Fe2(SO4)3+Fe→3FeSO4
然后沉降除去雜質(zhì)。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(zhì)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(jié)晶。過(guò)濾得到副產(chǎn)品硫酸亞鐵和硫酸鈦溶液。硫酸鈦溶液減壓濃縮到規(guī)定的濃度，放入水解器內(nèi)，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(yīng)式如下：
Ti(SO4)2+H2O→TiOSO4+H2SO4
TiSO4+2H2O→H2TiO3↓+H2SO4
過(guò)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(jìn)行鹽處理，過(guò)濾洗滌。根據(jù)不同品種，調(diào)整回轉(zhuǎn)窯的煅燒溫度，將偏鈦酸定量地加入到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)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(jīng)粉碎機(jī)粉碎，再經(jīng)分級(jí)水選，表面處理，然后經(jīng)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(jìn)入，在850℃左右反應(yīng)生成四氯化鈦氣體，由爐頂排出。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：
2TiO2+3C+4Cl2→2TiCl4+CO2+2CO
由氯化爐出來(lái)的四氯化鈦氣體進(jìn)入兩個(gè)串聯(lián)的隔板除塵器，再進(jìn)入兩組串聯(lián)的冷凝器。將四氯化鈦氣體冷卻到沸點(diǎn)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(yīng)器中氧化，生成二氧化鈦。其反應(yīng)如下：
TiCl4+O2→TiO2+2Cl2
反應(yīng)溫度控制在1300℃以上，四氯化鈦在氣相氧化過(guò)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(zhuǎn)化，可添加適量的晶型轉(zhuǎn)化劑三氯化鋁以加快轉(zhuǎn)化速度。生成的二氧化鈦經(jīng)水選、洗滌和干燥得到成品二氧化鈦。
主要作用一個(gè)是涂料，一個(gè)是光催化，生成臭氧。尤其是納米量級(jí)的鈦白粉粉末，很多涉及到了臭氧除菌。至于性質(zhì)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(tài)，前者更穩(wěn)定，也應(yīng)用得更廣泛。通過(guò)燒結(jié)，銳態(tài)可以變成金紅石結(jié)構(gòu)。也可以通過(guò)在合成過(guò)程中摻雜，比如說(shuō)Al，達(dá)到金紅石結(jié)構(gòu)。
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