根據(jù)原料種類以及工藝流程的不同,目前較為成熟的鈦白粉生產(chǎn)工藝可以劃分為硫酸法和氯化法兩種。
1.1 硫酸法
硫酸法工藝始于1918年,并在1931年得以商業(yè)化生產(chǎn)鈦白粉。硫酸法工藝中的生產(chǎn)原料主要來(lái)源于鈦鐵礦或者酸溶性鐵渣,然后與硫酸發(fā)生反應(yīng)分解為T(mén)iOSO4溶液,再進(jìn)行結(jié)晶、沉淀、過(guò)濾和水洗,*終通過(guò)煅燒獲得二氧化鈦。
鈦白粉的晶型主要由結(jié)晶和煅燒過(guò)程控制。硫酸法工藝中的原料價(jià)格低廉且易獲取,合成技術(shù)也比較成熟,因此生產(chǎn)成本較低。
但由于硫酸法工藝以間歇操作為主,工藝流程較長(zhǎng)。并且反應(yīng)過(guò)程中硫酸及水的消耗量大,產(chǎn)生的廢棄物及副產(chǎn)物較多,對(duì)環(huán)境的危害較大。
1.2 氯化法
20世紀(jì)50年代由杜邦公司*采用氯化法進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)得到金紅石型鈦白粉。氯化法是以富鈦礦為原料,與氯氣發(fā)生還原反應(yīng)生成四氯化鈦,然后將其進(jìn)行氣相氧化獲取二氧化鈦。無(wú)論是硫酸法還是氯化法,反應(yīng)得到的二氧化鈦仍需經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研磨分離。
并且,涂料中使用的鈦白粉還需要對(duì)二氧化鈦粒子進(jìn)行無(wú)機(jī)表面處理,通常為氧化鋁或氧化硅。這是因?yàn)樵谧贤夤獯嬖诘那闆r下,二氧化鈦能夠產(chǎn)生活性自由基,使涂料發(fā)生降解。
表面處理作為一種屏障可以阻止這些自由基的產(chǎn)生。氯化法中的氧化過(guò)程控制著成品的粒徑分布及晶型。相比硫酸法,氯化法工藝為連續(xù)生產(chǎn),流程較短且成品質(zhì)量易于控制。氯化法以富鈦礦作為原料,產(chǎn)生的廢棄物少,對(duì)環(huán)境影響相對(duì)較小。
然而,氯化法對(duì)于原料的要求較高,合成技術(shù)復(fù)雜,且氯氣、鹽酸等強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)對(duì)于設(shè)備的防腐性能也有著很大的考驗(yàn)。
總體來(lái)說(shuō),氯化法的生產(chǎn)成本和技術(shù)要求相對(duì)較高,但生產(chǎn)得到的鈦白粉純度更高,粒徑分布更窄,性能更加優(yōu)異。