金紅石型鈦白粉

中文名：金紅石型鈦白粉

英文名：Rutile Titanium Dioxide

鈦白粉在橡膠行業中既作為著色劑，又具有補強、防老化、填充作用。在白色和彩色橡膠製品中加入鈦白粉，在日光照射下，耐日晒，不開裂、不變色，伸展率大及耐酸鹼。橡膠用鈦白粉，主要用於汽車輪胎以及膠鞋、橡膠地板、手套、運動器材等，一般以銳鈦型為主。但用於汽車輪胎生產量，常加入一定量的金紅石型產品，以增強抗臭氧和抗紫外線能力。

鈦白粉在化妝品中應用也日趨廣泛。由於鈦白粉無毒，遠比鉛白優越，各種香粉幾乎都用鈦白粉來代替鉛白和鋅白。香粉中只須加入5%-8%的鈦白粉就可以得到永久白色，使香料更滑膩，有附著力、吸收力和遮蓋力。在水粉和冷霜中鈦白粉可減弱油膩及透明的感覺。其他各種香料、防晒霜、皂片、白色香皂和牙膏中也可用鈦白粉。

用鈦白粉製得的瓷釉透明度強，具有質量小、抗衝擊力強、機械性能好、色彩鮮艷、不易污染等特點。食品和醫藥用鈦白粉為純度很高、重金屬含量低、遮蓋力強的鈦白粉。

1）相對密度

在常用的白色顏料中，二氧化鈦的相對密度最小，同等質量的白色顏料中，二氧化鈦的表面積最大，顏料體積最高。

2）熔點和沸點

由於銳鈦型在高溫下會轉變成金紅石型，因此銳鈦型二氧化鈦的熔點和沸點實際上是不存在的。只有金紅石型二氧化鈦有熔點和沸點，金紅石型二氧化鈦的熔點為1850℃、空氣中的熔點為(1830±15)℃、富氧中的熔點為1879℃，熔點與二氧化鈦的純度有關。金紅石型二氧化鈦的沸點為為(3200±300)℃，在此高溫下二氧化鈦稍有揮發性。

3）介電常數

由於二氧化鈦的介電常數較高，因此具有優良的電學性能。在測定二氧化鈦的某些物理性質時，要考慮二氧化鈦晶體的結晶方向。銳鈦型二氧化鈦的介電常數比較低，只有48。

4）電導率

二氧化鈦具有半導體的性能，它的電導率隨溫度的上升而迅速增加，而且對缺氧也非常敏感。金紅石型二氧化鈦的介電常數和半導體性質對電子工業非常重要，可利用該性質生產陶瓷電容器等電子元器件。

5）硬度

按莫氏硬度十分制標度，金紅石型二氧化鈦為6～6.5，銳鈦型二氧化鈦為5.5～6.0，因此在化纖消光中為避免磨損噴絲孔而採用銳鈦型。

6）吸濕性

二氧化鈦雖有親水性，但其吸濕性不太強，金紅石型較銳鈦型為小。二氧化鈦的吸濕性與其表面積的大小有一定關係，表面積大，吸濕性高，還與表面處理與性質有關。

7）熱穩定性

二氧化鈦屬於熱穩定性好的物質。

8) 粒度

鈦白粉粒度分佈是一個綜合性的指標，它嚴重影響鈦白粉顏料性能和產品應用性能，因此，對於遮蓋力和分散性的討論可直接從粒度分佈上進行分析。

影響鈦白粉粒度分佈的因素較為複雜，首先是水解原始粒徑的大小，通過控制和調節水解工藝條件，使原始粒徑在一定範圍內。其次是煅燒溫度，偏鈦酸在煅燒的過程中，粒子經歷一個晶型轉化期和成長期，控制適宜的溫度，使成長粒子在一定範圍內。最後就是產品的粉碎，通常對雷蒙磨的改造和分析器轉速的調節，控制粉碎質量，同時可以採用其它粉碎設備，例如：萬能磨、氣流粉碎機和錘磨裝置。

二氧化鈦的化學性質極為穩定，是一種偏酸性的兩性氧化物。常溫下幾乎不與其他元素和化合物反應，對氧、氨、氮、硫化氫、二氧化碳、二氧化硫都不起作用，不溶於水、脂肪，也不溶於稀酸及無機酸、鹼，只溶於氫氟酸。但在光作用下，鈦白粉可發生連續的氧化還原反應，具有光化學活性。這一種光化學活性，在紫外線照射下銳鈦型鈦白粉尤為明顯，這一性質使鈦白粉即使某些無機化合物的光敏氧化催化劑，又是某些有機化合物光敏還原催化劑。

隔離泄漏污染區，限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具（全面罩），穿一般作業工作服。避免揚塵，小心掃起，置於袋中轉移至安全場所。若大量泄漏，用塑料布、帆布覆蓋。收集回收或運至廢物處理場所處置。

二氧化鈦(或稱鈦白粉)廣泛用於各類結構表面塗料、紙張塗層和填料、塑料及彈性體，其它用途還包括陶瓷、玻璃、催化劑、塗布織物、印刷油墨、屋頂鋪粒和焊劑。據統計，2006年全球二氧化鈦需求達460萬噸，其中塗料行業佔58%、塑料行業佔23%、造紙10%、其他9%。鈦白粉既可用鈦鐵礦、金紅石製取，也可用高鈦渣製取。鈦白粉生產工藝有兩種：即硫酸鹽工藝和氯化物工藝，硫酸鹽法的技術比氯化物法簡單，可以用品位低和比較便宜的礦物。目前世界上約有47%產能採用硫酸鹽工藝，53%產能為氯化物工藝。

鈦白粉被認為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，廣泛應用於塗料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業。

鈦白粉(二氧化鈦)化學性質穩定，在一般情況下與大部分物質不發生反應。在自然界中二氧化鈦有三種結晶：板鈦型、銳鈦和金紅石型。板鈦型是不穩定的晶型，無工業利用價值，銳鈦型(Anatase)簡稱A型，和金紅石型(Rutile)簡稱R型，都具有穩定的晶格，是重要的白色顏料和瓷器釉料，與其他白色顏料比較有優越的白度、著色力、遮蓋力、耐候性、耐熱性、和化學穩定性，特別是沒有毒性。

鈦白粉廣泛用於塗料、塑料、橡膠、油墨、紙張、化纖、陶瓷、日化、醫藥、食品等行業。

塗料行業是鈦白粉的最大用戶，特別是金紅石型鈦白粉，大部分被塗料工業所消耗。用鈦白粉製造的塗料，色彩鮮艷，遮蓋力高，著色力強，用量省，品種多，對介質的穩定性可起到保護作用，並能增強漆膜的機械強度和附著力，防止裂紋，防止紫外線和水分透過，延長漆膜壽命。

塑料行業是第二大用戶，在塑料中加入鈦白粉，可以提高塑料製品的耐熱性、耐光性、耐候性，使塑料製品的物理化學性能得到改善，增強製品的機械強度，延長使用壽命。

造紙行業是鈦白粉第三大用戶，作為紙張填料，主要用在高級紙張和薄型紙張中。在紙張中加入鈦白粉，可使紙張具有較好的白度，光澤好，強度高，薄而光滑，印刷時不穿透，質量輕。造紙用鈦白粉一般使用未經表面處理的銳鈦型鈦白粉，可以起到熒光增白劑的作用，增加紙張的白度。但層壓紙要求使用經過表面處理的金紅石型鈦白粉，以滿足耐光、耐熱的要求。

鈦白粉還是高級油墨中不可缺少的白色顏料。含有鈦白粉的油墨耐久不變色，表面潤濕性好，易於分散。油墨行業所用的鈦白粉有金紅石型，也有銳鈦型。

紡織和化學纖維行業是鈦白粉的另一個重要應用領域。化纖用鈦白粉主要作為消光劑。由於銳鈦型比金紅型軟，一般使用銳鈦型。化纖用鈦白粉一般不需表面處理，但某些特殊品種為了降低二氧化鈦的光化學作用，避免纖維在二氧化鈦光催化的作用下降解，需進行表面處理。

鈦白粉製造方法也有兩種：硫酸法(Soleplate Process)和氯化法(Chloride Process)。

是將鈦鐵粉與濃硫酸進行酸解反應生產硫酸亞鈦，經水解生成偏鈦酸，再經煅燒、粉碎即得到鈦白粉產品。此法可生產銳鈦型和金紅石型鈦白粉。硫酸法的優點是能以價低易得的鈦鐵礦與硫酸為原料，技術較成熟，設備簡單，防腐蝕材料易解決。其缺點是流程長，只能以間歇操作為主，濕法操作，硫酸、水消耗高，廢物及副產物多，對環境污染大。

氯化法是將金紅石或高鈦渣粉料與焦炭混合後進行高溫氯化生產四氯化鈦，經高溫氧化，再經過濾、水洗、乾燥、粉碎得到鈦白粉產品。氯化法只能生產金紅石型產品。氯化法優點是流程短，生產能力易擴大，連續自動化程度高，能耗相對低，“三廢”少，能得到優質產品。其缺點是投資大，設備結構複雜，對材料要求高，要耐高溫、耐腐蝕，裝置難以維修，研究開發難度大。

鈦白粉目前已發展成為繼磷酸和合成氨之後的第三大無機化工產品。它的應用範圍較廣，但50%是用在塗料工業上。其中銳鈦型的消色力和耐候性差，只能用在室內塗料上，金紅石型的多用於外牆塗料，塑料，橡膠，油墨上。鈦白粉消費領域情況如下：

1）塗料工業 塗料分為工業塗料（包括汽車家電船舶等用塗料）和建築塗料，隨著建築業和汽車工業的發展，對鈦白粉的需求量日見增大，2000年塗料需求量約為200多萬噸，鈦白粉需12萬噸，明年有望達到14-15萬噸，但以金紅石型為主。

2）塑料工業 目前大多數的塑料（PVC、ABS、PS等）著色都用鈦白粉，添加量約為2%。尤以在塑料型材中使用最多，因建築業對其需求快速增長，99年和今年用量都在1.5萬噸左右。明年估計塑料工業中總共需要3萬噸鈦白粉。

3）橡膠工業 鈦白粉在橡膠工業中主要用於高檔膠鞋和白輪胎。國內膠鞋廠家，由於產品檔次低，較少用，主要是一些位於沿海地區的合資廠採用。今年用量約為0.7萬噸，估計明年約需1萬噸。

4）油墨工業 油墨的厚度很薄，白油墨和淺色油墨為了產生較高的白色遮蓋力和很高的透明度，一般都使用鈦白粉。今年的用量約為5000噸，主要為進口金紅石型。明年估計需0.8萬噸。

5）造紙工業 全球造紙工業每年需大量鈦白粉，但造紙廠生產的紙張品質低，因此多採用銳鈦型鈦白粉增白。只在層壓紙，裝飾紙及字典紙中使用金紅石型。今年其用量為6000噸，若國內生產高檔紙的比例提高或大型造紙廠上馬，明年用量估計可達8000噸。

6）其它工業 早期生產和消費的鈦白粉主要是搪瓷級和電焊條級。前者90年代初在搪瓷中添加量為6%，年需求量約為4萬噸，隨著搪瓷工藝技術的進步，其比例還會下降，估計最近幾年需求量約有1.8萬噸。後者估計以後每年也要8000噸。另外化纖工業產品（滌綸，粘膠纖維，腈綸，錦綸）中採用銳鈦型鈦白粉消光，但添加量只有0.2%左右。每年約需1萬噸，國內化纖企業一般直接從日本，德國進口。日本的品種主要是富士鈦的TA-300和日本鈦工業的SA-30K。化妝，醫藥，食品等行業估計這兩年也要用約3000噸鈦白粉。

後期顆粒對水洗的影響

在金紅石鈦白粉的後期處理中，過濾和水洗雖然只是一個簡單的過程，但是在水洗過之後，也會出現質量方面的問題，這個主要的原因就是因為水洗的質量是能影響到顏料的使用。要記住，水洗之後的偏鈦酸中的雜質不能太多。

為什麼說顆粒對水洗的影響呢？這個最主要的原因就是因為在水洗的情況下，顆粒的分佈才是主要的內因。一般情況下的話，如果要是顆粒間的分佈均勻的話，那麼就可以讓水洗的速度加快，這樣的一個優點就是在經過了水洗之後雜質的含量也不會非常的高。如果要是因為鈦白粉的顆粒太細的話，那麼這種情況就會產生，在過濾過程中造成損失。

因此，在進行水洗過濾的時候中，如果要是因為顆粒不均勻或者是因為膠體物質過多的偏鈦酸物料的話，那麼就會導致在之後的處理過程中出現過濾難、時間長等情況的發生，所以在水洗的過程中，一定要多注意這方面的問題！