钛白粉生产工艺技术
一、
概述(Introduction)
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自1791年发现钛元素到1918年采用硫酸法商业生产钛白粉以来，至今已有80多年的生产和商业使用历史。钛白粉生产方法主要有硫酸法和氯化法。
硫酸法是用钛精矿或酸溶性钛渣与硫酸反应进行酸解反应，得到硫酸氧钛溶液,经水解得到偏钛酸沉淀;再进入转窑煅烧产出TiO2。硫酸法以间歇法操作为主，生产装置弹性大，利于开停车及负荷调整。但其工艺复杂，需要近二十几道工艺步骤，每一工艺步骤必须严格控制，才能生产出最好质量的钛白粉产品，并满足颜料的最优性能。硫酸法既可生产锐钛型产品，又可生产金红石型产品。
氯化法是用含钛的原料，以氯化高钛渣、或人造金红石、或天然金红石等与氯气反应生成四氯化钛，经精馏提纯，然后再进行气相氧化；在速冷后，经过气固分离得到TiO2。该TiO2因吸附一定量的氯，需进行加热或蒸气处理将其移走。该工艺简单，但在1000℃或更高条件氯化，有许多化学工程问题如氯、氯氧化物、四氯化钛的高腐蚀需要解决，再加上所用的原料特殊，较之硫酸法成本高。氯化法生产为连续生产，生产装置操作的弹性不大，开停车及生产负荷不易调整，但其连续工艺生产，过程简单，工艺控制点少，产品质量易于达到最优的控制。再加上没有转窑煅烧工艺形成的烧结，其TiO2原级粒子易于解聚，故所所以在表观上人们习惯认为氯化法钛白粉产品的质量更优异
硫酸法与氯化法的优势比较于下表：
表一、 硫酸法和氯化法优劣比较表
特征 原料 硫 酸 法 钛铁矿，价格低、稳定。 氯 化 法 钛铁矿/白钛石，价格低、稳定；工艺技术酸溶钛渣，价格相对较高、品金红石，价格相对较高。工艺技术要求不质较好。 钛渣、人造金红石，价格更高。工艺技术高。 产品即可生产锐钛型钛白也可生仅能生产金红石钛白。转变成锐钛型钛白.\\
类型 生产技术 产金红石钛白。 加工序，导致增加额外成本。 应用时间长、资料完备，新厂技术相对较新。优化氧化工艺段仍有很多技术诀家易于掌握并采用。但在水解窍。只有少数公司向外界提供过TiCl4氧化技术。和煅烧工艺段需要进行精确控制以确保钛白所需的最佳粒度。 据称仅有杜邦、克朗洛斯有其配料TiO2品位低于70%原料氯化法技术。如国内锦州钛白厂已闯过氧化炉结巴难关和解决了一些工程材料腐蚀问题。 产品质量 工艺控制和完善的包膜技术已缩小了与氯化法产品质量蒸馏可使TiCl4中间产品达到很高的纯度，因此产品质量通常较好。在涂料工业中可获得更好的的差异。产品可与氯化法钛白“质量效果”，但成本较。最终产品由于微量的媲美。 吸附氯和HCl，因此具有腐蚀性，在某些应用领域受局限。 其他原材料 硫酸，如果从烟气/黄铁矿有氯气，价格随能耗成本和其生产烧碱的需用情况色金属冶炼副产品获得，无论而变化。在以金红石为原料的工厂中，大部分氯是当地供给还是从外地购进，气都得以循环使用，所以高成本对其几乎没有影通常都较便宜。生产商的成本响。而对使用低品位原料配矿的工厂，氯气要多随元素硫原料的价格波动而变化。 出10倍以上，有得有失，廉价的氯气也是影响成本的关键之一。 铁屑（粉），以还原钛铁矿原石油焦、氧气、氮气和氯化铝。 料中的高价铁，用以促进绿矾的析出。 污染 与废 物处 理 如以钛铁矿为原料，一般每生如以金红石为原料，废物排放量很低。但金红石产1吨钛白，将产生3-4吨绿生产商则要承担废物处理重任。所以原料价格较矾和8吨废酸。废酸已有较好高。如果使用低品位的原料，每生产1吨钛白，的回收处理方式；如四川龙蟒可产生高达1.6吨含氯气和盐酸的FeCl3。目前钛业以最简单实用的浓缩回收，并与磷酸盐协同生产进行废酸利用。若以钛渣为原料，持有该技术的某些公司采用深井埋放处理方式。 .\\
仅不存在绿矾问题。 工厂 安全 安全卫生主要危害来自于热安全卫生主要危害来源于氯气和高温下的TiCl4浓硫酸的处理和TiO2粉尘。气体。还有TiO2粉尘损伤呼吸系统和自爆的危后者涉及到呼吸系统损坏和自爆。 害。 投资 1吨钛白/年4500-5500美元，1吨钛白/年4000-5000美元。需要昂贵的高性能其中废物处理设施费用要占10%-15%。 防腐蚀设备和设施。不包括人造金红石或高钛渣矿加工投资。 每生产1吨钛白需电1500-1800kWh。在无商品生产 和能 源成 本 每生产1吨钛白需电2500-3000kWh。现场硫酸厂燃烧硫氯气供给的情况下，还要另加现场氯碱装置的能黄或黄铁矿产生的蒸汽价值约每产1吨硫酸20美元，相当于每吨钛白50-85美元。 耗。 人力 水平 人力水平高。因为该技术主要人力水平较低。因为该工艺主要是连续式生产，是间歇式生产。在劳动力成本易于实现自动控制。操作人员和维护人员需要有相对较低的地方，该成本差异较高的技能水平和受过良好的培训。 不那么重要。 其他运营成本 需要更多的蒸汽和大量的工艺水。废物处理/处置成本一即使产生大量的FeCl3，生产成本也较低。废物处置在深井中，或用船运到海上倾到，或转化成般较高，但如果废物转化成可可销产品。但深井埋填与地方法律有关，如欧洲销副产品，则成本可降低。 就不适合。 一、 钛白粉原料来源及加工(Raw materials for Ti
O2 pigment manufacture)
主要有两种具有经济开采利用的钛矿—岩矿和砂矿。如图二所示、多数钛矿在其适合用于钛白粉颜料加工之前，需要进行浓缩与富集、或用其他的加工方法以提高TiO2在原料中的含量。采用通常的选矿方法如重选、磁选、静电选等进行选矿，进一步的加工是电炉冶
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炼成高钛渣和铁还原与化学处理生产人造金红石。
三． 钛白粉生产工艺技术(TiO2 pigment manufacturing technolo
gy)
1、 硫酸法生产工艺技术(Sulfate technology)
如图一、所示，硫酸法技术的主要工艺步骤是：
●TiO2原料用硫酸酸解；
●沉降，将可溶性硫酸氧钛从固体杂质中分离出来；
●水解硫酸氧钛以形成不溶水解产物或称偏钛酸；
●煅烧除去水份，生成干燥的纯TiO2。
若采用的最初原料配料的铁含量高或钛含量低时，则要在净化和水解之间增加去除和回收七水硫酸亚铁和浓缩钛液工艺步骤。
1、1. 酸解(Digestion)：
经研磨、干燥的钛铁矿（含42-60%的TiO2）和/或酸溶性钛渣（TiO2含量72-78%）一般在铅衬反应器中用浓硫酸在150-180℃的温度下酸解。为便于酸解，原料通常要磨到200目左右。需要指出的是，白钛石、人造金红石和金红石不溶解于硫酸，因此不能用于硫酸法钛白的生产。
酸-料混合物一般用空气进行气流搅拌并通过吹入蒸汽加热。大多数生产厂使用浓度为85%-92%H2SO4的硫酸，剧烈的放热反应在160℃左右就开始
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了。而某些厂则先进行酸矿预混物料，这样有助于缓和剧烈的反应。
钛铁矿中的铁含量越高（TiO2含量越低），所用硫酸的稀释程度就越高。对处理岩矿而言，合适的酸浓度为85% H2SO4。而处理钛渣，酸中的H2SO4一般为91%-92%。为了获得平缓的反应，不需用比此更浓的硫酸。
之后，钛液被逐渐稀释，首先用酸，然后用水。无论酸的浓度如何，反应固相物的形态都是疏松的多孔饼，其主要组成是Fe2(SO4)3和TiOSO4（硫酸氧钛）。由于原料中存在的钒、铬和其它金属要在硫酸中分解，因此，多孔饼中也含有这类金属硫酸盐。
酸解反应通常用能装30-40吨反应物的酸解罐进行间歇式操作。剧烈的放热反应一般持续约30分钟，然后将多孔饼固相物冷却3个小时左右。
硫酸法厂产生的空气污染大部分来自于酸解。反应中，大量硫氧化物、
酸雾和夹带的未反应原料粒子在很短时间内释放出来。这些放散物被暂时收集到气体洗涤塔和固体物质除尘系统中。
有些工厂，如美利联在萨尔瓦多（巴西）、亨兹曼在蒂鲁卡隆（马来西亚）的工厂和钛工业公司在宇部（日本）的工厂以及韩口公司（韩国）为便于更好地控制反应和降低硫氧化物的释放，采用了连续酸解工艺。
接下来是用水和/或稀硫酸将硫酸盐多孔饼浸出。这种饼的分解和三价铁/二价铁的还原通常要进行11-12小时，使在酸解罐处的总反应时间达14-15小时。
如果以钛铁矿为原料，钛液要用铁屑处理将三价铁（Fe+++）还原成二价铁（Fe++）。如果以钛渣为基本原料，由于只有Fe++，故省掉这一步工序。还原持续到产生一些三价钛（Ti+++）为止，目的是使所有的铁在随后各步骤中都
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保持二价形式。通常指标为2%的Ti+++就行了，大部分钛以四价（Ti++++）形式存在。正如连续酸解一样，还原也可采用连续方式进行。
如果让Fe+++进入水解阶段，它们将吸附在TiO2粒子表面，造成最终钛白产品白度指标低。因此，在整个工艺过程中使铁保持二价形态至关重要。
1.2. 沉清/沉降（Clarification/settling）：
冷却酸解液、固体惰性物质和未反应的原料残余物溶液从酸解罐的底部全部排放到宽底的低位沉淀池/沉降池中。
此处是将由钛矿杂质形成的可溶性残余物去掉。这些残余物可能包括硅石、锆石/硫酸锆、白钛石和/或金红石。加入酪蛋白、淀粉或其它有机絮凝剂，液体便通过简单的重力分离沉淀在沉降池中。可溶性残余物的沉降可以在此阶段辅以硫化锑（SbS3）沉淀的形式进行。为此，需在酸解阶段将氧化锑加入到最初的原料中，沉降时加入硫化钠以沉淀SbS3。
用旋转耙从沉降池中将固体物质去除。通常，在沉降池底部有一集中排放点。固体物质排除后，先用废酸洗涤以回收未反应的原料，然后用水洗掉残留酸。沉降后的钛液通过精滤除掉细小的残余粒子。这些精滤滤渣与从沉降池中收集的其它固体物合在一起送往许可的堆放场。
整个沉降过程大约8小时。
1.3绿矾回收（Copperas recovery）：
钛液冷却至10℃左右，以便以“绿矾”的形式析出大部分的铁。绿矾主要是七水硫酸亚铁（FeSO4·7H2O），混杂有铬、钒、锰和其它金属硫酸盐。这些金属是最初的原料夹带的。剩余的Fe++仍留在钛液中。绿矾可以以红泥浆
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的形式滤掉。处置绿矾是硫酸法工艺的主要问题之一。在现代化的硫酸法工厂中，绿矾用专门的真空冷冻结晶系统去除，该系统设计为能生成很大的FeSO4·7H2O七水晶体，而铬、钒杂质含量最少。大晶体便于处理和储存：这一点非常重要，因为大多数钛白生产商将回收的绿矾加工成副产品销售，如用作土壤调节剂或水处理剂。
如果只用钛渣作原料，此阶段没有大量的铁析出。这样，钛白生产商就避免了随之而来的绿矾处理问题。FeSO4:TiO2的临界比值是7:10。如果钛液的FeSO4含量很高，则在此阶段必须除去绿矾。但如果比值小于0.7，则没有必要除绿矾。
绿矾除去后，余下的钛液通常通过真空蒸发浓缩到25℃时1.67的比重。此步之后，如果原料是钛铁矿，钛液的TiO2含量为230g/升。如果原料是钛渣，则TiO2含量为250g/升。尽管经过了析出绿矾除铁，但通过钛铁矿获取的钛液中的铁含量仍高于钛渣钛液。
1.4水解（Hydrolysis）：
水解工序是硫酸法钛白生产非常关键的一步。这一步将可溶性硫酸氧钛在90℃时水解成不溶于水的水合TiO2沉淀物，或称偏钛酸。要获得所需粒度的高质量水解产物，必需严格控制诸如加热速度、钛液的Fe++和Ti++++含量、以及其它因素等条件。如前所述，避免出现Fe+++是此环节的关键。
为控制水解速度、水解物的过滤洗涤性能和最终产品的细渡及质量指标，需要在水解时加入晶种。晶种的加入方式有两种：自身晶种(Blumenfeld法，1928年)和外加晶种(Mecklenburg法，1930年)。两种方式均能生产出同样质量的产品。
自身晶种是在水解时利用预先加入的水解钛液和水所产生的晶种进行水解工艺。不用另外制备晶种。
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顾名思义外加晶种是向钛液加入经另外制备的金红石或锐钛型晶种，用以控制水解速度和钛白产品的最终晶体类型。为此目的的金红石晶种是用偏钛酸-盐酸或纯TiCl4制备，而锐钛型晶种是用偏钛酸、氢氧化钠或向钛液加入水或酸产生的。
撇开所加的晶种，从硫酸氧钛溶液中沉淀出TiO2为锐钛型。不过，在此阶段加入金红石晶种是为了在煅烧时易于使偏钛酸沉淀物转化成的TiO2为金红石型。若采用锐钛型或自身晶种，则在煅烧时要加入金红石型煅烧晶种才有利于金红石TiO2的生成。
偏钛酸的沉淀是通过几小时的钛液沸腾达到的。在沉淀快结束时，有时要加入一定的水以提高水解率。但是，加入的水过量则会破坏TiO2沉淀物的质量。整个水解沉淀过程需要花3-5个小时。
水解沉淀物浆料经过滤、洗涤后，在还原条件下用硫酸酸浸以除去最后微量吸附铁和其它金属。即通常所说的漂白。大约7%-8%的SO3紧紧吸附在浆料中，无法洗掉。事实上，要经历过滤和洗涤，才能将偏钛酸沉淀分离出来。硫酸法钛白粉生产的大部分废酸由此产生。
第一次过滤中的滤液（称为“浓废酸”）一般含H2SO422%-24%。通常每生产一吨成品钛白要产生8-10吨“浓废酸”。如果以钛渣为原料，这种酸仍含有分解的硫酸亚铁，同时还含有大量的硫酸铝和硫酸镁。
而之后的洗涤和过滤产生的酸废物（称为“稀废酸”），所含H2SO4低于0.5%。根据水洗和过滤环节的数量，每生产一吨成品钛白产生的稀酸可达60吨。
为控制粒度生长，需向偏钛酸加入调节剂，如硫酸钾、磷酸钾和锌。有时还需在此步骤中进一步加入金红石晶种以促进煅烧时形成金红石TiO2。最终用于煅烧的物料是水合TiO2浆料，固含量为35%-50%。
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1.5煅烧（Calcination）：
煅烧是在一个微倾的内燃式回转窑中进行。在重力作用下，水合TiO2浆料在回转窑中缓缓前移。煅烧温度在900-1250℃。为了达到所需的钛白类型，实际温度需要按几个等级严格控制。一般生产金红石钛白所需的温度要高一些。通过煅烧环节脱去水份和除去残余的微量SO3，同时还可以将锐钛型转变成金红石型。煅烧还有助于增强最终钛白产品的化学惰性和确定其粒度，尽管粒度的确定主要是在水解阶段。通过过程取样和对颜色、消色力及粒度的物理检测可以对煅烧过程的严密控制起辅助作用。
在煅烧阶段，随着SO3和酸雾的排除，不可避免要夹带一些细微的TiO2粒子，缕缕烟气明显可见。因此，工厂必须设有回收TiO2粒子、除尘和除酸雾装置，以使煅烧尾气不对环境造成危害。
煅烧后,TiO2经研磨破碎烧结颗粒。其后，一些钛白粉以未包膜TiO2初品的形式出售用于搪瓷、焊条等需要初级产品的应用地方。其主要而且是几乎所有的钛白粉厂均要进行的表面处理，即后处理。不过，大多数生产商都是在同一现场进行TiO2的表面处理。仅有少部分厂家进行异地后处理加工。表面处理步骤见后3小节述。
1.6物料平衡（Material balances）：
硫酸法工艺流程如图一、所示。其化学反应包括：
● 钛渣酸解：TiO2+H2SO4→TiOSO4+H2O
● 钛铁矿酸解和去绿矾：5H2O+FeTiO3+2H2SO4→FeSO4·7H2O+TiOSO4
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● 水 解：TiOSO4+2H2O→TiO(OH)2+H2SO4
● 煅 烧：TiO(OH)2→TiO2+H2O
钛原料的TiO2收率在82—90%左右。硫酸是另一重要的原料，主要是用于酸解，也有较少量的稀酸用于各工艺的洗 /浸工序中。
每吨钛白产品所需的主要原料消耗为：
矿及含钛原料（吨） 硫 酸（100%H2SO4、吨） 钛精矿（45%TiO2） 2.5 4.70
钛精矿（54%TiO2） 2.1 3.50
钛精矿（59%TiO2） 1.9 3.20
钛 渣（75%TiO2） 1.5 2.70
钛 渣 (85%TiO2) 1.3 2.50
如果以钛铁矿为原料，还另需0.1—0.2吨铁屑或铁粉。
该工艺所产生的主要废物是废酸（含洗水）和以钛铁矿为原料所产出的七水硫酸亚铁;废酸一般很稀，H2SO4含量低于25%，一些钛白生产商尽力分离酸解时第一次过滤产生的强酸废物和随后过滤与水洗产生的弱酸废物。硫酸法生产每吨钛白产生的副产物及量如下：
以钛铁矿原料：3—4吨七水硫酸亚铁；7—8吨（23%H2SO4）废酸；
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以钛渣原料：4—6吨（25%H2SO4）废酸。
此外，在煅烧阶段，每吨钛白有7-8Kg SO3排入大气或必须回收以减少对大气污染。
2 氯化法生产技术（Chloride technology）
2．1如图一所示，氯化法技术的主要步骤是：
● 氯化，用氯气在还原气氛下氯化钛原料；
● 精馏，四氯化钛冷凝、精馏提纯；
● 氧化，四氯化钛氧化生成TiO2。
同时，还有各种通过水解TiCl4的工艺方案，但这些工艺都无商业经济价值。氧化工艺其优势所在是氯气可循环使用；即：此阶段产生的氯气可回收返回到氯化工序中。
2．2氯化（Chlorination）
在氯化法生产钛白粉工艺中首先要生产四氯化钛（TiCl4）。其生产是用钛原料与烧结的石油焦饼和经预热的氯气混合，并在800~1000℃的温度条件下反应。其通常的氯化反应器是采用流化床反应器，也有其它的一些反应器。
氯化反应器采用刚衬耐火材料，其内部采用夹套冷却，氯气和四氯化钛在高温条件腐蚀性极强，所以，甚至选用高质量的耐火材料，其使用寿命也有限。
石油焦中的炭在氯化反应中的主要目的是移走钛矿中的氧，所以尽可能减少与金属反应的氯含量。若还原剂的存在TiO2的氯总是足够的。
起初的反应热是由电能提供的，使用石墨电极，开始反应时需要大量的热量，在
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进入氯化反应器时，焦饼与TiO2的比例需要仔细控制。温度太低，TiO2变成TiCl4转化率低。其未反应的氯气穿过反应器，而利用率低；温度太高反应器材料将融熔，堵塞气孔。
目前有部分公司具有使用钛精矿和高钛渣或金红石或板钛矿混合进料技术与商业生产能力。其进料的矿可达TiO2 60%含量，其目的是降低原料的生产成本。其它的氯化公司采用参合原料量不能低于TiO2 85%。并且要求具有低MgO、CaO的天然金红石、人造金红石、钛渣。Ca、Mg太高在氯化时，形成液体氯化物如MgCl2、CaCl2堵塞流化床排渣，造成生产不正常及停产。
从氯化反应出来的气体，不仅有TiCl4 和氧化碳，而且有焦饼灰和从原料中杂质产生的不同氯化衍生物，FeCl3、SiCl4、ZrCl3、MnCl2和VOCl3等。从反应器出来，气体经过袋滤气分离灰尘，再经过冷凝器维持200℃温度分离掉主要的FeCl3。假使采用钛精矿与板钛矿掺合进料，此间分离的FeCl3量明显增多，带来废副处理量大的问题。
2． 3精馏（Condensation and purification）
此段是冷凝并提纯TiO2气体。该气体从氯化反应器出来后，通过可调喷雾冷却和冷凝；其目的是使气体温度降到136℃，刚好是TiCl4的沸点，在此条件下FeCl2、 MnCl2、 CaCl2、MgCl2以固体形式分离掉，并得以移出。
冷凝分离出大部分固体杂质后的TiCl4气体仍旧含有许多与其沸点类似的杂质如SnCl4、SiCl4、FeCl3、MnCl2和VOCl3等等，减少这些杂质的量是氯化钛白粉操作之关键因素之一。
分离VOCl3是通过用亚铁或矿物油的络合方式进行。用H2S在90℃处理含杂质TiCl4，还原VOCl3成 VOCl2 ，其后以硫化物的铁、钒沉淀分离，将AlCl3转化成络合盐而分离掉。
过滤出杂质沉淀的TiCl4通过进一步的仔细控制蒸馏进行精制，以获得纯的TiCl4，在此处可作为商品级出售，或作为钛白粉厂的中间产品，其质量为98.5%，主要的微量杂质是CoCl2、SiCl4、VOCl3。
2． 4氧化（Oxidation）
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此工段是将TiCl4与空气或氧气进行氧化反应，生成纯的TiO2和氯气。氧化温度低于600℃时，其反应速度微乎其微；超过此反应温度反应迅速增加，最后反应温度范围在1300℃~1800℃。氧化反应对产品的细度及质量是控制的关键。
氯气与四氯化钛在所使用的氧化温度条件下腐蚀性极强。通常的反应器采用不锈钢衬耐火材料做成。氧化反应热不能维持足够的反应温度，必须提供辅助热量，通常的作法有：①TiCl4和氧气/空气与少量蒸气混合，分别预热到所需的温度，并分别的进入反应器②通过燃烧CO成CO2提供辅助热③氧气通过电火花加热。
在氧化时，为增加TiO2的产率，通常加晶种以促使TiO2的生成，AlCl3是一个常见的辅助材料被加到TiCl4进料中，氧化时以固体颗粒的形式生成Al2O3以提供所需的晶种。也可在氧化时的空气或氧气中喷入液滴，作为晶种以促进TiO2颗粒的生成。
氧化易造成TiO2结粑于反应器器壁、气体进口喷嘴及其它一些表面上，因此，必须进行预防。在氧化工艺是十分难办的。生成的TiO2迅速稳定地粘糊在氧化反应器壁上、进口喷嘴外壁上，并不完全被气体带走。
一些工厂采用连续的氮气保护其反应器气体进口部份、保持其冷却以防止TiO2结粑沉淀。也有用砂和砂烁防结粑的方法。氧化炉结粑的困难尤其是在小装置上最难克服。锦州铁合金厂年1.5万吨氯化法钛白装置是目前全球最小的生产装置；经过该厂多年的努力，已基本克服氧化炉结粑之困难；由原来几小时运行周期提高到现在的连续运行11天。其除粑措施是氧化炉气膜保护和加盐除疤。
在将反应物料迅冷之后，钛白粉与气体采用旋风、布袋、电除尘等过滤进行分离。排出气体经冷凝回收氯气，以液氯形式贮存，并循环回氯化工段再用。
从滤器中分离出的TiO2含有大量的吸附氯，需通过加热移去，最常用的为蒸汽处理，氯被洗出并转化成盐酸，再进一步处理是用含0.1%硼酸的蒸汽除掉微量的氯和盐酸得到TiO2。
TiO2最终从过滤器取出，在水中浆化，进行湿磨，进行解聚，再送入后处理进行加工。其工艺与硫酸法相同。
2． 5物料平衡（Material balances）
如工艺流程图一所示其主要化学反应如下：
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氯化反应：①金红石氯化
TiO2+2C+2Cl2=2CO+TiCl4
②钛精矿氯化
2FeTiO3+6C+7Cl2=2FeCl3+2TiCl4+6CO 氧化反应： TiCl4+O2= TiO2+2Cl2
从金红石原料生产钛白粉的回收率在93~95%，而从钛精矿与板钛矿混矿原料生产钛白粉其回收率约为90%。从钛渣中的回收率高于人造金红石，因为钛渣比 中及颗粒粒度均较人造金红石高，氯化时带走的细粉少。每吨钛白粉生产大约需原料量如下：
A、原料掺混90% TiO2或更高含量 金红石或人造金红石 1.1~1.3t 氯气 0.10~0.15t 石油焦 0.25~0.27t 氧气 0.45~0.50t AlCl3 0.03t B、掺混65% TiO2
钛精矿+板钛矿 1.75t 氯气 1.15t 石油焦 0.30~0.35t
排除废料如下：
A、TiO290%以原料 0.30~0.05t氯
主要为FeCl3
B、进料65% TiO2原料 1.5~1.6t FeCl3
3、后处理(Pigment finishing)
无论从硫酸法煅烧，还是从氯化法氧化之后所产生的钛白粉是十分纯的产品，但作为颜料填料并不使用这种产品，通常根据不同的市场用途如涂料、塑料和造纸需进行后处理。其目的是改善其应用性能： ·提高钛白粉的耐候性
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·提高钛白粉在不同介质溶剂、塑料、水溶性乳胶中的分散性 ·提高钛白粉润湿性 ·提高遮盖力及光泽
后处理主要有湿磨、无机包膜、洗涤、干燥、气流磨及有机包膜和产品包装等工序。
3．1 湿磨(Wet mill)
如图一从硫酸法生产中经砖窑煅烧获得的TiO2或从氯化法生产中经氧化后获得的TiO
2，在无机或有机分散剂的存在下进行湿磨。其湿磨设备主要采用介质磨，有球磨机、珠磨机、砂磨机、重介质磨等。将TiO2聚集粒子尽量磨细解聚为原级粒子，以利于进行无机包膜。此工艺是在90年代开始大量使用，其关键是可获得更好包膜处理的颜料性能更加的钛白粉。
3．2 无机物包膜与干燥(Inorganic coating and dry)
经湿磨解聚后的TiO2需要进行无机物包膜，以屏蔽紫外光，提高钛白粉的耐侯性。常
用的无机包膜剂有硅、铝的氧化物及水合氢氧化物。由硅、铝包膜提高了钛白粉的耐侯性能，但与之相反的影响了应用时的光泽。由此，近年来已采用锆进行混合包膜，达到高耐侯、高光泽的颜料应用。无机包膜剂常以氧化物及氢氧化物的形式沉积，并依据其最后产品的用途，采用以松散或致密膜的形式包覆于TiO2粒子表面。其反应原理如下：
Al2（SO4）2 + 4 NaOH Al2O3 ↓ + 2 Na2SO4 +2H2O
2NaAlO2 + H2SO4 Al2O3↓ + Na2SO4 + H2O
Na2SiO3 + H2SO4 SiO2•nH2O↓ + Na2SO4 + H2O
Zr（SO4）2 + 4 NaOH ZrO2 ↓ + 2 Na2SO4 + H2O
在包膜处理时，严格控制反应温度、pH值、时间，以达到最佳的使用目的。然后将包
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膜后的料浆进行过滤，用去离子水洗涤至一定的电导率。采用多种干燥方式如带式干燥机、喷物干燥机等进行干燥。
3．3 有机包膜与气流粉碎(Organic surface treatment and jet mill)
气流粉碎的目的是为得到狭窄粒度范围和优良颜料性能的钛白粉后处理最后一道工
序。目前采用的粉碎机多数为扁平式气流粉碎机，其气源为16kg的过热蒸汽，并根据产品用途加入一定的有机包膜剂；其目的有二：一是由于粉碎后的钛白粉表面能较高，容易重新团聚，需要中和其能量（或谓之表面电位），也起到助磨效果；二是改变其钛白粉的表面物理化学性能，以使其应用在涂料、塑料等有物质有更好的配伍性及相容性。有机包膜剂对涂料有胺、醇胺类、硅烷类；对塑料有二2-甲基硅烷、聚乙醇、三乙醇胺等。由于有机物结构的复杂性和容易改变并不断的合成新产品，以满足日新月异的涂料、塑料新产品的需要；包膜剂的品种也在不断创新。已经出现多重有机包膜的新产品、新技术。
3．4 产品包装(Product packing)
市售的钛白粉通常的包装是采用25kg纸袋或塑编复合纸袋。大规模使用时可用500kg
或1000kg大包装。包装袋上标示有产品牌号、规格、适合的标准、用途、生产厂家以及生产批号。尽管国内市场销售多数钛白粉为通用级的，可用于水性涂料、油性涂料、塑料、甚至橡胶或弹性体。使用时应该仔细阅读生产商使用指南，或征求厂商的指导，用户购进的钛白粉最适合在什麽产品上使用；否则，张冠李戴，资源用错地方，钛白货物变成废物。
四. 钛白粉最新生产工艺
2002年4月23日，美国俄特尔纳米材料公司（Altair Nanomaterials Inc.）申请了发明专利(10-11)。该工艺即不是硫酸法生产工艺，又不是氯化法生产工艺；应该说是盐酸法生产工艺，其工艺流程如图三所示：盐酸浸取钛铁矿，分离不溶的残渣。浸取液进行高价铁还原为低价铁，冷却结晶出氯化亚铁，分离氯化亚铁；分离出氯化亚铁后的含钛浸取液进行第一次溶剂萃取，萃取相为含钛和高铁溶液，萃余相为含亚铁的水溶液，返回工艺用于再生盐酸，回到浸取工序；含钛的萃取相进行第二次萃取，萃取相为含钛的水溶液，
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萃余相为含高铁的水溶液，返回盐酸再生工序；经过萃取提纯后的氯化钛溶液进行水解，最好的水解是喷雾加热水解，得到偏钛酸，气相的盐酸和水返回盐酸再生系统。水解后的偏钛酸进行煅烧、湿磨、无机包膜、过滤洗涤、干燥、汽粉和包装。该工艺可生产纳米钛白粉、锐钛性和金红石型钛白粉。在冷却结晶分离出的氯化亚铁进行热解得到氧化铁固体，气体为氯化氢和水蒸气返回开始的浸取工序。其特征是盐酸循环使用，副产只产生氧化铁渣。
该公司为美国纳斯达克上市公司，1999年从总部设在澳大利亚的BHP公司购买新工艺技术和实验装置，为加强新工艺的开发，2001年将参与研究的15位科学家聘请到俄特尔继续进行新钛白工艺研究，2002年第一个专利在美国批准。号称1910年代是克洛朗斯硫酸法的时代，1950年代是杜邦氯化法的年代，21世纪是俄尔特盐酸法的时代。
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