一、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）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%。我國二氧化鈦工業始于二十世紀五十年代，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。

二、性質

二氧化鈦為白色粉末，無毒，化學性質非常穩定，常溫下幾乎不與其它元素或化合物反應，對O?、H?S、SO?、CO?、NH?等氣體均穩定。不溶于水、脂肪酸、有機酸和弱無機酸，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，是白色顏料中性能最佳的一種。

兩種晶型的主要性質差異：

• 金紅石型：晶格比銳鈦型更加致密、穩定，具有較好的耐候性、耐水性，不易變黃、不粉化，但白度稍低，適用于制造室外用顏料。

• 銳鈦型：晶格空間較大，相對不穩定，耐候性差，容易泛黃和粉化，但白度較高，適用于制造室內用顏料。

銳鈦型二氧化鈦在915℃時可轉化為金紅石型二氧化鈦。

三、用途

二氧化鈦作為白色顏料主要用于油漆工業：

• 金紅石型：用于制造汽車漆、船舶漆和醇酸磁漆等室外用漆。外用耐久性塑料制品也需要用金紅石型來增加耐候性。金紅石型也應用于油墨印刷行業。

• 銳鈦型：用于制造白色和淺色室內用油漆，廣泛用作造紙、橡膠和塑料制品等的著色劑和填充劑。

其他專業用途：

高附加值應用（近年不斷擴大）： 彩色相紙、醫藥、化妝品、食品添加劑、催化劑或催化劑載體等。

高科技領域潛在用途： 光化學催化劑、彩色感光材料（利用其光電泳性質）、殺菌劑、海水制氫的光致分解劑、導電添加劑、吸附劑等。

四、生產工藝

二氧化鈦顏料生產主要有硫酸法和氯化法兩種工藝。

兩種工藝的優缺點對比：

（一）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，于酸解器中加入濃硫酸，用壓縮空氣攪拌，通入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：

FeTiO? + 3H?SO? → FeSO? + Ti(SO?)? + 3H?O

FeTiO? + 2H?SO? → FeSO? + TiOSO? + 2H?O

2FeTiO? + 7H?SO? → Fe?(SO?)? + 2Ti(SO?)? + 7H?O

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：

Fe?(SO?)? + Fe → 3FeSO?

然后沉降除去雜質。為加速沉淀，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濃度，放入水解器內，在不斷攪拌下加入適量晶種，以蒸汽加熱水解成為偏鈦酸，其反應式如下：

Ti(SO?)? + H?O → TiOSO? + H?SO?

TiOSO? + 2H?O → H?TiO?↓ + H?SO?

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，再過濾洗滌。根據不同品種，調整回轉窯的煅燒溫度，將偏鈦酸定量加入回轉窯內煅燒。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。

（二）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：

2TiO? + 3C + 4Cl? → 2TiCl? + CO? + 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。蒸餾四氯化鈦溶液后，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：

TiCl? + O? → TiO? + 2Cl?

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。

五、補充說明

納米級鈦白粉粉末在光催化、生成臭氧及臭氧殺菌等領域有重要應用。兩種晶型中，金紅石型更穩定、應用更廣泛。銳鈦型可通過高溫燒結轉變為金紅石結構，也可在合成過程中通過摻雜（如摻入Al）直接獲得金紅石型。

延伸閱讀

本文介紹了兩種晶型鈦白粉的基本性質、主要用途及生產工藝。如需進一步了解二者在耐候性、遮蓋力、抗粉化等方面的詳細性能對比及實際選型建議，可參閱《鈦白粉金紅石型與銳鈦型區別全解析：性能對比與選型指南》。