二氧化钛的主要应用有哪些？
1钛白粉的特性及用途
二氧化钛化学性质稳定，一般不与大多数物质发生反应。自然界中二氧化钛的晶体有三种:片状钛型、锐钛矿型和金红石型。电镀钛是一种不稳定晶体形式，没有工业使用价值。锐钛矿和金红石都是稳定的晶格，是重要的白色颜料和瓷釉。与其他白色颜料相比，它们具有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性和化学稳定性，特别是无毒。
钛白粉广泛应用于涂料、塑料、橡胶、油墨、造纸、化纤、陶瓷、日化、医药、食品等行业。
涂料行业是钛白粉的最大用户，尤其是金红石型钛白粉，大多由涂料行业消费。用钛白粉制成的涂料色彩鲜艳，遮盖力高，着色力强，用量少，品种多，能保护介质的稳定性，增强漆膜的机械强度和附着力，防止龟裂，防止紫外线和水分的渗透，延长漆膜的寿命。
塑料工业是第二大用户。在塑料中添加二氧化钛，可以提高塑料制品的耐热性、耐光性和耐候性，改善塑料制品的理化性能，增强制品的机械强度，延长其使用寿命。
造纸工业是二氧化钛的第三大用户。作为纸张填料，主要用于高档纸和薄纸。在纸张中加入钛白粉，可使纸张白度好、光泽好、强度高、薄而光滑、印刷时不渗透、重量轻。造纸用钛白粉一般使用未经表面处理的锐钛矿型钛白粉，可以起到荧光增白剂的作用，增加纸张的白度。但层压纸要求表面处理后使用金红石型二氧化钛，以满足耐光性和耐热性的要求。
二氧化钛也是高级油墨中不可或缺的白色颜料。含有二氧化钛的油墨是耐久的、不变色的、表面润湿性良好的和易于分散的。油墨行业使用的钛白粉有金红石型和锐钛矿型。
纺织和化纤工业是二氧化钛的另一个重要应用领域。化纤用钛白粉主要用作消光剂。因为锐钛矿比金红软，所以一般用锐钛矿。化纤用二氧化钛一般不需要表面处理，但一些特殊品种为了降低二氧化钛的光化学作用，避免纤维在二氧化钛的光催化作用下降解，需要进行表面处理。
二氧化钛不仅在橡胶工业中用作着色剂，还具有补强、抗老化和填充的作用。在白色和彩色橡胶制品中加入钛白粉，耐晒、龟裂变色、延伸性高、耐酸碱。橡胶用钛白粉主要用于汽车轮胎、胶鞋、橡胶地板、手套、运动器材等。一般以锐钛矿型为主。但在生产汽车轮胎时，往往会加入一定量的金红石产品，以增强抗臭氧和抗紫外线的能力。
二氧化钛也广泛应用于化妆品中。因为二氧化钛无毒，远优于铅白，所以几乎各种香粉都用二氧化钛代替铅白和锌白。在香水粉末中加入5%-8%的二氧化钛可以得到永久的白色，使香水更加油腻，具有附着力、吸收力和遮盖力。在水粉和冷霜中，二氧化钛可以减弱油腻和透明的感觉。二氧化钛还可用于其他香料、防晒霜、皂片、白肥皂和牙膏。
用二氧化钛制作的瓷釉具有透明性强、质轻、抗冲击性强、机械性能好、色泽鲜艳、污染少等特点。食品和医药用二氧化钛是纯度高、重金属含量低、遮盖力强的二氧化钛。
2二氧化钛的生产工艺
钛白粉的生产工艺主要有两种:硫酸法和氯化法。1925美国国家铅工业开始硫酸生产工艺，随后各地逐渐建立生产厂。金红石产品生产于1941。氯化过程始于1932，德国公司发表了第一个四氯化钛气相氧化制二氧化钛的专利。1959年，杜邦开发了杜邦工艺，建成了65438+10万t/a的生产装置，正式实现了大规模工业化。但是氯化工艺的技术难度非常大，目前只有少数企业掌握核心技术。
硫酸法是用钛铁粉和浓硫酸进行酸水解生成硫酸钛，再水解生成偏钛酸，再经煅烧、粉碎得到二氧化钛产品。这种方法可以生产锐钛矿型和金红石型二氧化钛。硫酸法的优点是可以使用价廉易得的钛铁矿和硫酸为原料，技术成熟，设备简单，防腐材料容易解决。其缺点是流程长，主要是间歇操作，湿法操作，硫酸和水的消耗高，废物和副产物多，环境污染大。
氯化法是将金红石或高钛渣粉与焦炭混合，然后高温氯化生产精制四氯化钛。精馏除钒后，高温氧化、分级、表面处理、过滤、水洗、干燥、粉碎，得到二氧化钛产品。氯化只能产生金红石产品。氯化法的优点是流程短，易于扩大生产能力，连续自动化程度高，能耗相对较低，三废少，产品质量高。缺点是投资大，设备结构复杂，对材料要求高，耐高温耐腐蚀，设备维护困难，研发难度大。氯化法和硫酸法的优缺点对比见表1。
表1氯化法和硫酸法的比较
项目
硫酸法
氯化过程
原料
钛铁矿，酸溶性钛渣。
氯化钛渣、人造金红石。
积范畴
可以生产锐钛矿型二氧化钛和金红石型二氧化钛
只能生产金红石型二氧化钛。
生产工艺
生产难度大，设备简单，技术成熟，在国内应用广泛。
生产技术难度大，关键设备结构复杂，需要高阻抗、耐腐蚀的材料，国内很少使用，国际上也只有少数公司有这项技术。
产品质量
采用先进的过程控制和完善的包覆技术，缩小了氯化法与氯化法产品质量的差距。
产品质量更好。由于最终产品轻微吸收氯气和HCl，具有腐蚀性，在某些应用领域受到限制。
关键污染物
以钛铁矿为原料，每生产1t钛白粉，将产生3-4t绿矾和8t废酸。用钛渣做原料，不存在绿矾的问题。
使用金红石作为原料，废物排放量很低。以钛渣为原料，每生产1t二氧化钛，可生产约1.6t含氯和盐酸的FeC3。
工厂安全
主要危害来自热浓硫酸和二氧化钛粉尘的处理。
氯气、高温四氯化钛气体、二氧化钛粉尘。
生产方式
间断生产
连续生产，易于实现自动控制。
钛渣是钛铁矿(钛精矿)混合一定量的含碳还原剂，用电炉冶炼，使矿石中的氧化铁被碳还原，从而实现铁钛分离，氧化钛富集在渣中的产物。酸溶性钛渣用作硫酸法生产钛白的原料；氯化钛渣用作氯化法生产二氧化钛或海绵钛的原料。