二氧化钛物理化学性质

熔点 : 1840 °C
沸点 : 2900 °C
密度 : 4.26 g/mL at 25 °C(lit.)
折射率 : 2.61
闪点 : 2500-3000°C
form : powder
水溶解性 : insoluble
Merck : 14,9472
二氧化钛自然存在于钛矿和金红石等钛矿石中。其分子结构使之具有高亮度和遮盖性，但首先必须经过化学提取和纯化。60多年前，杜邦公司发明氯化法二氧化钛生产工艺，因其相对于陈旧的硫酸法工艺，能在制造高品质颜料产品的同时，减少环境排放和能源消耗，目前已成为全球首选的技术。
二氧化钛（或称 TiO2）是工业界使用最广泛的白色颜料，应用在建筑、工业和汽车用涂料；家具、电器、塑料带及塑料盒用塑料；高档杂志、宣传画册和附膜用的纸张，以及墨水、橡胶、皮革和弹性体等特种产品。 

二氧化钛的产品用途

用途一：用于油漆、油墨、塑料、橡胶、造纸、化纤等行业。
用途二：食用白色色素；增容剂。常用二氧化硅和/或氧化铝作分散助剂。
用途三：白色无机颜料。是白色颜料中着色力最强的一种，具有优良的遮盖力和着色牢度，适用于不透明的白色制品。金红石型特别适用于室外使用的塑料制品，可赋予制品良好的光稳定性。锐钛型主要用于室内使用制品，但略带蓝光，白度高、遮盖力大、着色力强且分散性较好。钛白粉广泛用作油漆、纸张、橡胶、塑料、搪瓷、玻璃、化妆品、油墨、水彩和油彩的颜料，还可用于冶金、无线电、陶瓷、电焊条的制造。近年来发现纳米级二氧化钛具有某些特殊用途，如可用于防晒化妆品、木器保护、食品包装材料、农用塑料薄膜、天然纤维和人造纤维、透明外用耐久型面漆及效应颜料，也可用作高效光催化剂、吸附剂、固体润滑剂的添加剂等。
用途四：作食品着色剂，我国规定可用于凉果中，最大使用量为：10g／kg；在糖果包衣中，最大使用量为2.0gkg。
用途五：用于油漆、塑料、橡胶等行业
 用途六：1.粒径均匀，分散性好；2.对入射可见光基本无散射作用，具有很强的屏蔽紫外线能力和优异的透明性，作为一种新型材料已广泛应用于化妆品、涂料、油漆等产品中；3.应用于塑料、橡胶和功能纤维产品，它能提高产品的抗老化能力、抗粉化能力、耐候性和产品的强度，同时保持产品的颜色光泽，延长产品的使用期；4.应用于油墨、涂料、纺织，能很好的提高其粘附力、抗老化、耐擦洗性能；5.亲油性,能很好地分散在有机溶剂和塑料树脂中；6.用于造纸工业中，能提高易打印性和不渗透性；7.也可以应用于冶金和航天工业。
用途七：制备一定浓度的钛化合物标准，颜料，陶瓷工业，4N级的二氧化钛用于制备耐高温合金，耐高温海棉钛原料。 

二氧化钛生产方法 

【方法一】
硫酸法
钛铁矿粉经硫酸分解、酸水浸取得到偏钛酸，后者经焙烧成为二氧化钛。高品位的钛铁矿石用雷蒙磨粉碎至0.043mm，在酸解槽内用88%～90%的硫酸分解，在90℃开始酸解，自热升温至180~200℃生成多孔性酸解产物。矿酸质量比为1：(1.5～1.7)(硫酸以i00%计)。
TiO2+H2SO4→TiOSO4+H2O
酸解产物在55~65℃下用酸性水浸取，在浸取液中加入铁屑使三价铁还原，再冷冻至3~5℃，析出硫酸亚铁结晶。纯净的钛液经真空浓缩至190～210g/L，再经常压或加压水解得水合二氧化钛即偏钛酸。
TI(SO4)2+H2O→TiOSO4→H2TiO3↓
偏钛酸经叶滤机反复水洗除去可溶性铁盐，再在800～850℃下于回转窑中煅烧成二氧化钛。
H2TiO3→TiO2+H2O
氯化法
将粉碎至一定粒度、干燥的金红石(含二氧化钛90%～95%，或高钛渣)与粉碎干燥的石油焦连续进入流化床氯化炉，在900～1000℃下通氯气进行氯化反应生成四氯化钛。
2TiO2+3C+4Cl2→TiCl4+CO2↑+CO↑
氯化产物经冷却、净化后送入氧化炉，并在1300~1500℃下通氧气氧化成二氧化钛。
【方法二】由高品位的钛矿石经氯化反应生成TiCl2，精制成高纯度TiCl2，再经氧化分解而成。
用硫酸分解原料矿石，所得液体经加热分解成偏钛酸，再经焙烧而得。
将浓硫酸添加至钛铁矿中使其溶解，用水萃取。滤液中加入铁屑、磷酸盐等，煮沸生成TiO(OH) 2。将此沉淀充分洗净后经焙烧、粉碎而得。
通常包覆少量矾土和/或二氧化硅以改进产品特性。
【方法三】钛白粉的生产方法有硫酸法和氯化法两种。硫酸法是将钛铁矿经浓硫酸酸解成块状固相物，用酸性水浸取后得到钛液，经沉降除杂质、冷冻分离副产硫酸亚铁后，加晶种使硫酸氧钛分解生成偏钛酸。经水洗达标后煅烧、粉碎而制得钛白粉。反应方程式：
H2SO4 + TiO2→TiOSO4 + H2O 
Ti(SO4)2 + H2O→ TiOSO4 + H2SO4 
TiOSO4 + H2O→H2TiO3↓+ H2SO4 
H2TiO3·SO3→TiO2+H2O+SO3↑ 
氯化法是将粉碎后的金红石或高钛渣与焦炭混合，在硫化床氯化炉中与氯气反应生成四氯化钛，经净化，加入晶型转化剂于高浊罡氧化生成二氧化钛，再经水洗、干燥、粉碎得到。反应方程式：2TiO2 + 3C + 4Cl2→2TiCl4 + 2CO↑+ CO2↑ 
TiCl4(汽）+O2 （气）→TiO2 (固）+ 2Cl2 (汽）
操作方法如下。 硫酸法。在圆锥形内衬两层瓷砖的酸解槽内。按矿酸比1:1.5～1:1.7的比例（质量比，硫酸以100%计），使预调至工艺浓度为88%～90%硫酸与预粉碎至325目并掺混0.2%氧化锑的干燥的钛铁矿粉进行酸解反应。酸解反应须将反应物预热至90℃以上才能发生。在压缩空气搅拌下，随反应的进行，反应热增加，温度渐升至180～200℃发生激烈反应。之后生成多孔状固相酸解反应产物。降温后于55～65℃条件下，在沉淀罐中进行浸取。向所得浸取液加入絮凝剂，用沉降法分离浸取液内悬浮的未分离物和机械杂质，所得浸取液中主要含有硫酸钛盐，但也含有很多二价及三价硫酸铁盐。用加入铁屑的办法使三价铁还原，再冷冻至3～5℃。可用冷冻盐水制冷装置、也可用真空绝热蒸发制冷装置使硫酸亚铁结晶析出，过滤除去副产硫酸亚铁，纯净的钛液经真空蒸发浓缩至190～210g TiO2/L溶液，在搅拌下送入水解反应器，加入在晶种罐中预先特制的晶种进行水解生成水合二氧化钛（即俗称的偏钛酸）。工业上实现水解过程有常压、加压两种方法，温度各不相同。晶种的制法也有多种，随产品要求和生产厂家而异。水解生成的偏钛酸用叶滤机反复水洗除去可溶性铁盐后送回转炉，在800～850℃下煅烧，煅烧前要在盐处理罐中加入盐类作盐处理。盐处理的目的是为了降低煅烧温度和促进晶型转化，并提高颜料的研磨润湿性。煅烧生成的二氧化钛尚不具备颜料性能，还需进行后处理。后处理是先用雷蒙磨或万能粉碎机对煅烧后的二氧化钛进行干法粉碎，再经打浆、水选分级、表面包膜处理后，用喷雾干燥器（或带式干燥器、沸腾流化干燥器、烘房等）干燥，之后再用气流粉碎机进行超微粉碎，确保产品粒径在1μm以下。
氯化法。含金红石90%～95%的金红石矿经粉碎、干燥并被严格控制粒度（或高钛渣）与石油焦连续进入流化 床氯化炉，通氯气进行氯化反应，温度900～1000℃。由于原料中含有铁、锰、硅、锆等氧化物杂质，故氯化所得的四氯化钛经冷却至400℃、初步净化后还需经过精馏才可制得精四氯四钛。精四氯化钛在150～200℃经汽化并加入高纯三氯化铝作为晶型转化剂，再预热升温至1000℃左右进入氧化炉。氧化炉所用氧气也经过预热。氧化温度1300～1500℃。经气相氧化生成的固体二氧化钛已初具颜料性质。再经过后处理即可得到颜料二氧化钛的产品。后处理方法与硫酸法相同。

化学品说明书化学品安全说明书(MSDS)

危险性概述
健康危害：长期吸入氧化钛粉尘的工人，肺部无任何变化，亦未发生接触性皮炎、过敏反应。 
燃爆危险：本品不燃。
急救措施
皮肤接触：脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。
眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸入：脱离现场至空气新鲜处。
食入：饮足量温水，催吐。就医。
消防措施
危险特性：未有特殊的燃烧爆炸特性。
有害燃烧产物：自然分解产物未知。
灭火方法：尽可能将容器从火场移至空旷处。
泄漏应急处理
应急处理：隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿一般作业工作服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏，用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。
接触控制/个体防护
中国MAC(mg/m3)：10
前苏联MAC(mg/m3)：10
TLVTN：ACGIH 10mg/m3
工程控制：密闭操作，局部排风。
呼吸系统防护：空气中粉尘浓度较高时，建议佩戴自吸过滤式防尘口罩。
眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。
身体防护：穿一般作业防护服。
手防护：戴一般作业防护手套。
其他防护：及时换洗工作服。注意个人清洁卫生。 

钛白粉操作处置与储运特性

操作注意事项：密闭操作，局部排风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，戴一般作业防护手套。避免产生粉尘。避免与酸类接触。搬运时轻装轻卸，防止包装破损。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与酸类分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
运输注意事项：起运时包装要完整，装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与酸类等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋，防高温。 

二氧化钛计算用化学数据

氢键供体数量:0
氢键受体数量:2
可旋转化学键数量:0
准确质量:79.937776
同位素质量:79.937776
拓扑分子极性表面积（TPSA）:34.1
重原子数量:3
形式电荷:0
复杂度:18.3
同位素原子数量:0
确定原子立构中心数量:0
不确定原子立构中心数量:0
确定化学键立构中心数量:0
不确定化学键立构中心数量:0
共价键单元数量:1