【背景及概述】^[1]

钛白粉学名为二氧化钛 ( TiO2 ) ，为白色粉末，加热时略带微黄色。钛白粉是一种白色无机颜料，具有无毒、极佳的不透明性、白度和光亮度等特点，被认为是目前世界上性能最好、最重要的一种白色颜料，钛白粉占全部白色颜料使用量的 80% 以上，在整个钛工业中，制取钛白粉耗用的金红石和钛铁矿占耗用总量的90%，制取金属钛(海绵钛)耗用的含钛物料仅占10%左右。1908年法国A.J.罗西首先在实验室制得。钛白粉的折射率和稳定性高，遮盖性能和光泽好，是优质的白色颜料。因此，被大量用于油漆、造纸、塑料、橡胶、化纤、搪瓷等工业。商品钛白粉一般分为2个级别：高档金红石级钛白粉和低档锐钛级钛白粉。在国际市场上，前者的价格约比后者高50%～80%。钛白粉分为锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉。锐钛型钛白粉一般不经过无机表面处理即直接使用，但抗燃液压油其应用领域和应用范围受到一定的限制，因为裸露的钛白粉表面有光活化位点，在太阳光或紫外光的照射下能够降解其周围的有机填料，使涂料或塑料等产生失光、变黄、粉化等现象，从而降低涂料或塑料等的使用寿命。目前生产上锐钛型的无机表面处理过程是在偏钛酸煅烧之后，先将煅烧后的落窑品进行粉碎、分散、砂磨，然后进行无机表面处理，再水洗、闪蒸、汽粉，过程较多，从而增加生产成本，减少利润收入。

【物理化学性质】^[4]

由于国内钛资源禀赋和技术、装备的原因，国内98% 的企业都采用硫酸法制备钛白粉。而在硫酸法钛白粉生产中，煅烧为重要工序之一，具体为水解偏钛酸经水洗、漂洗、过滤等一系列除杂工序后，转化为二氧化钛粒子的过程。在煅烧过程中，尽量使煅烧物料达到如下要求：① 通过脱水脱硫使物料达到中性，并使晶型得到100% 的转化；② 粒子成长大小均匀整齐，颜料级钛白粉要求平均粒径为 0.2 ～ 0.3μm，且形状尽量呈球型；③煅烧生成的二氧化钛没有晶格缺陷，物理化学性质稳定，且颜料性能高。在锐钛型钛白工业生产过程中，通常认为煅烧温度超过930 ℃，容易造成二氧化钛颗粒烧结，颜料性能下降、粒子较硬不易粉碎。煅烧温度对锐钛型钛白颜料性能、形貌、粒径有较大的影响。随着煅烧温度从 915 ℃ 增加至970℃，消色力逐渐增加，而蓝相逐渐降低；较高的煅烧温度钛白粒子将发生烧结，平均粒径将增大至 310 nm。煅烧锐钛型钛白时，较佳的煅烧温度为 935～ 945℃ ，所得到的钛白粒径达260 nm，粒度分布较窄，消色力大于1500，蓝相大于4.0，属于高品质锐钛型钛白粉。

【应用及市场】^[2][3]

钛白粉由于其遮盖力高、白度和亮度好而且无毒的特点，被认为是世界上最好的白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、化纤、橡胶等工业领域。据统计，2017年全国41 家能维持正常生产的全流程型钛白粉企业的综合产量为 2，869，539吨，同比增长10. 49% 。锐钛型钛白粉产量443，272吨，占总产量的 15. 45% ；非颜料类钛白粉产量为149，841吨，占总产量的 5. 22%。2017 年，全国41家全流程型钛白粉企业中，产量比上年增加的有 30 家，占企业总数的 73. 17% ，2016年占比为 79. 50% ；9 家企业的产量同比下降，占比为22. 00% 。企业产量下降的原因主要与环保有关。2017年，全国钛白粉产量达到 10 万吨级以上的企业共 10 家，其合计产量为 186万吨，占全国总量64. 8% 。这 10 家企业分别是：龙蟒佰利联、中核钛白、攀钢钒钛、中国蓝星化工、金浦钛业、山东东佳、山东金海、山东道恩、广西金茂和宁波新福。2017年全国5 家采用氯化法生产钛白粉的企业( 龙蟒佰利联、锦州钛业、云南新立、漯河兴茂、攀钢钒钛)合计产量为167，500吨，比上年增加 62，128吨，增幅为58. 96% 。2017年，氯化法生产钛白粉的产量占全国钛白粉总产量的5. 83% ，占比提升。

【晶型结构】

所得钛白粉体样品首先用拉曼光谱仪测定晶型结构，其谱图如图所示。

【性能】

由于锐钛型钛白粉主要颜料性能为白度和消色力，首先将钛白样品在平磨仪研磨后刮膜用色差仪测油相白度，其结果如表所示。

由表可知，随着煅烧温度的提高，相对亮度除样品A－6 较低外，其余样品变化不大，而随着温度的提高，b 值越来越低，色差值逐渐减小。综合相对亮度和色差值看，较佳的煅烧温度为935 ～955 ℃。

将 925、945、970℃ 煅烧的样品进行扫描电镜分析，其形貌如所示：

不同煅烧温度钛白颗粒形貌都近似呈圆形，粒子大小较为均匀，随着煅烧温度的增加，粒子粒径呈增大的趋势，且在 970 ℃ 时，粒子团聚较为严重，这主要是由于较高温度下，粒子发生烧结，使其团聚在一起。据文献报道，偏钛酸煅烧成二氧化钛过程中，粒径不断变化。偏钛酸通常是 0.6 ～ 0.7 μm 微晶胶体的聚集体，它们由3～10nm 的微晶组成，煅烧时随着温 度的增加，偏钛酸逐渐长大，至900 ℃ 时这些微晶一般都长大到0.2~0.4 μm，同时粒子的比表面积减少到10%～20% ，若继续升高温度，粒子会进一步长大，进而聚集在一起发生烧结。因此，较佳的形貌和粒径分布的煅烧温度为945℃。

【主要参考资料】

[1]姜亚玲,张苏,杨钢.红石型钛白粉后处理工艺技术进展[J].云南冶金,2013,42(01)：52-54+61.

[2].我国主要钛白粉企业上半年盈利丰厚[J].氯碱工业,2017,53(09)：46.

[3]姚文静.2017年全国钛白粉总产量创新高[J].中国钛业,2018(01)：15.

[4]罗志强.煅烧温度对锐钛型钛白颜料性能及粒径的影响[J].钢铁钒钛,2015,36(06)：28-31.