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鈦白粉顏料的合成方法與加工方法流程

作者：精顏化工日期： 2024-11-27 點(diǎn)擊量：文字大小：大中小

工業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量鈦白粉顏料主要有兩種合成方法：1916年首次使用的硫酸法鈦白粉生產(chǎn)加工方法和1960年達(dá)到生產(chǎn)成熟的氯化法鈦白粉生產(chǎn)工藝，這兩種鈦白粉顏料生產(chǎn)方法的任務(wù)都是從大部分黑色或灰色的含鈦原料（硫酸法中的鈦鐵礦或鈦渣；氯化法中的天然或合成金紅石）開(kāi)始生產(chǎn)純白色TiO2二氧化鈦。必須達(dá)到指定的參數(shù)，如平均粒徑、粒徑分布、顆粒形狀和晶體結(jié)構(gòu)（金紅石、銳鈦礦），這取決于預(yù)期的應(yīng)用。

硫酸法鈦白粉加工方法流程

在硫酸鹽法中，將鈦鐵礦或鈦渣溶解在熱濃硫酸中：
FeTiO3+2H2SO4→TiOSO4+FeSO4+2H2O.

在隨后的冷卻過(guò)程中，硫酸亞鐵（綠鹽）會(huì)結(jié)晶出來(lái)，并可以從生成的硫酸溶液中分離出來(lái)，各種過(guò)渡金屬離子分離后，得到無(wú)色的硫酸鈦溶液，加水水解：
$${\text{TiOSO}}_{{4}} + \left( {x + {1}} \right){\text{H}}_{{2}} {\text{O}} \to {\text{TiO}}_{{2}} \cdot x{\text{H}}_{{2}} {\text{O}} + {\text{H}}_{{2}} {\text{SO}}_{{4}} .$$

形成水合二氧化鈦沉淀物，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥后，在800-1000℃下煅燒：
TiO2⋅xH2O→TiO2+xH2O.

在此步驟之后，所獲得的粗二氧化鈦顆粒的粒度特性通過(guò)研磨過(guò)程進(jìn)行調(diào)整，以這種方式合成的鈦白粉顏料通常通過(guò)特定的表面處理(后處理)來(lái)穩(wěn)定紫外線輻射。與銳鈦礦相比，金紅石是更穩(wěn)定的二氧化鈦TiO2改性物，但其紫外線活性也較低。這種處理的另一個(gè)方面是顏料的應(yīng)用性能的改善，特別是關(guān)于它們與粘合劑體系的相容性。表面處理主要是使用一層薄薄的無(wú)色層(通常由SiO2, Al2O3和/或ZrO2組成，但也有有機(jī)成分)，通過(guò)濕化學(xué)方法將其涂在TiO2二氧化鈦顆粒上，使其完全覆蓋在表面上。此外，通過(guò)在合成過(guò)程中將合適的離子摻入二氧化鈦的晶格中，可以實(shí)現(xiàn)鈦白粉的內(nèi)在穩(wěn)定。硫酸鹽法生產(chǎn)的鈦白粉顏料通常由金紅石或銳鈦礦混合物組成。通過(guò)選擇合適的反應(yīng)參數(shù)(煅燒溫度和摻雜劑)，可以得到純金紅石或銳鈦礦顏料。

氯化法鈦白粉加工方法流程

在氯化法過(guò)程中，天然或合成重污染金紅石在800-1200℃與氯氣和焦炭發(fā)生反應(yīng)(不含部分反應(yīng)的方程式)：
TiO2+2Cl2+2C→TiCl4+2CO

所得的四氯化鈦通過(guò)蒸餾從固體氯化物中分離出來(lái)。隨后，得到的非常純的TiCl4在1000℃以上的條件下與氧反應(yīng)，生成顏料粉末形式的TiO2：
TiCl4+O2→TiO2+2Cl2.

通過(guò)氯化加工方法生產(chǎn)的鈦白粉顏料也可以在本質(zhì)上或通過(guò)表面處理實(shí)現(xiàn)部分穩(wěn)定，與硫酸鹽法相似，金紅石與銳鈦礦的比例也受選擇合適的反應(yīng)參數(shù)的影響。

對(duì)于鈦白粉顏料的外部應(yīng)用，特別是在汽車(chē)涂料領(lǐng)域具有重要的實(shí)際意義，穩(wěn)定的氯化法金紅石型鈦白粉幾乎完全被使用，在著色涂料中額外使用吸收紫外線的物質(zhì)有助于確保含二氧化鈦的涂料輕松實(shí)現(xiàn)所需的長(zhǎng)使用壽命。

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