【正文】 二氧化鈦發(fā)展應(yīng)用及工藝一、二氧化鈦性質(zhì)及應(yīng)用…………………………………………………………………………………………………… 3…………………………………………………………………………………………………………. 3……………………………………………………………………………………………………………..4……………………………………………………………………………………………………………..6 ……………………………………………………………………………………………………………..8………………………………………………………………………………………………………….. 13…………………………………………………………………………………………………. 17………………………………………………………………………………………….. 17…………………………………………………………………………………………………………17…………………………………………………………………………………………………………20………………………………………………………………………………………………………. 21………………………………………………………………………………………………………. 23………………………………………………………………………………………………. 23………………………………………………………………………………………………………24…………………………………………………………………………………………………….25…………………………………………………………………………………………………………25……………………………………………………………………………………………………….25………………………………………………………………………………………………………26……………………………………………………………………………….26……………………………………………………………………………………………………….26…………………………………………………………………………………………………….26…………………………………………………………………………………………………27………………………………………………………………………………………………..27………………………………………………………………………………………………………28………………………………………………………………………………………………………28二、鈦白粉的發(fā)展……………………………………………………………………………………………………28………………………………………………………………………………………..28………………………………………………………………………………………………..29………………………………………………………………………………….29…………………………………………………………………………………………………31三、工藝介紹………………………………………………………………………………………………………………..35………………………………………………………………………………………………………………. 38…………………………………………………………………………………………41二氧化鈦應(yīng)用調(diào)研一、二氧化鈦性質(zhì)及應(yīng)用 二氧化鈦在自然界有三種結(jié)晶形態(tài)：金紅石型、銳鈦型和板鈦型。板鈦型屬斜方晶系，是不穩(wěn)定的晶型，在650℃以上即轉(zhuǎn)化成金紅石型，因此在工業(yè)上沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。銳鈦型在常溫下是穩(wěn)定的，但在高溫下要向金紅石型轉(zhuǎn)化。其轉(zhuǎn)化強(qiáng)度視制造方法及煅燒過(guò)程中是否加有抑制或促進(jìn)劑等條件有關(guān)。一般認(rèn)為在165℃以下幾乎不進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)化，超過(guò)730℃時(shí)轉(zhuǎn)化得很快。金紅石型是二氧化鈦?zhàn)罘€(wěn)定的結(jié)晶形態(tài)，結(jié)構(gòu)致密，與銳鈦型相比有較高的硬度、密度、介電常數(shù)與折光率。金紅石型和銳鈦型都屬于四方晶系，但具有不同的晶格，因而X射線圖象也不同，176。，176。金紅石型的晶體細(xì)長(zhǎng)，呈棱形，通常是孿晶；而銳鈦型一般近似規(guī)則的八面體。金紅石型比起銳鈦型來(lái)說(shuō)，由于其單位晶格由兩個(gè)二氧化鈦分子組成而銳鈦型卻是由四個(gè)二氧化鈦分子組成，故其單位晶格較小且緊密，所以具有較大的穩(wěn)定性和相對(duì)密度，因此具有較高的折射率和和介電常數(shù)及較低的熱傳導(dǎo)性。二氧化鈦的三種同分異構(gòu)體中只有金紅石型最穩(wěn)定，也只有金紅石型可通過(guò)熱轉(zhuǎn)換獲得。天然板鈦礦在650℃以上即轉(zhuǎn)換為金紅石型，銳鈦礦在915℃左右也能轉(zhuǎn)變呈金紅石型。二氧化鈦的相對(duì)密度隨其結(jié)晶形態(tài)、粒徑大小、化學(xué)組分、特別是與表面處理量大小有關(guān)，在制造過(guò)程中，隨煅燒溫度的提高和煅燒時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)。在常用的白色顏料中，二氧化鈦的相對(duì)密度最小，同等質(zhì)量的白色顏料，二氧化鈦的表面積最大，顏料體積最高?！?，～。由于銳鈦型和板鈦型二氧化鈦在高溫下都會(huì)轉(zhuǎn)變成金紅石型，因此它們的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)實(shí)際上是不存在的。金紅石型二氧化鈦的熔點(diǎn)數(shù)值各資料記載不一致，一般認(rèn)為在1800~1875℃，有資料介紹在空氣中的熔點(diǎn)為1830177。15℃，而在富氧中的熔點(diǎn)為1879177。15℃，熔點(diǎn)與二氧化鈦的純度有關(guān)。金紅石型二氧化鈦的沸點(diǎn)為（3200177。300）K。由于二氧化鈦的介電常數(shù)較高，因此具有優(yōu)良的電學(xué)性能。在外電場(chǎng)的作用下，其離子之間相互作用，形成了極強(qiáng)的局部?jī)?nèi)電場(chǎng)。在這個(gè)內(nèi)電場(chǎng)的作用下，離子外層電子軌道發(fā)生了強(qiáng)烈變形，離子本身也隨之發(fā)生了很大位移。二氧化鈦晶型所含微量雜質(zhì)等都對(duì)介電常數(shù)影響很大。金紅石型的介電常數(shù)隨二氧化鈦晶體的方向而不同：當(dāng)與C軸相平行時(shí)，測(cè)得其介電常數(shù)180；呈直角時(shí)為90；其粉末平均值為114。銳鈦型二氧化鈦的介電常數(shù)只有48。二氧化鈦具有半導(dǎo)體的性能，其電導(dǎo)率隨溫度的上升而迅速增加，而且對(duì)缺氧也非常敏感。如金紅石型二氧化鈦在20℃時(shí)還是絕緣體，但加熱到420℃時(shí)電導(dǎo)率增加了107倍；按化學(xué)計(jì)量組成的二氧化鈦（TiO2）電導(dǎo)率＜1010s/m，而當(dāng)二氧化鈦失去少量氧時(shí)如TiO2的電導(dǎo)率卻有101s/m。電子工業(yè)常利用金紅石型二氧化鈦的介電常數(shù)和半導(dǎo)體性質(zhì)來(lái)生產(chǎn)陶瓷電容器等電子元器件。若以10分制標(biāo)度的莫氏硬度計(jì)時(shí)(它的數(shù)值僅表示各種晶體硬度的級(jí)別并不表示其真實(shí)比值)，～，金紅石型二氧化鈦為6～7。硬度與二氧化鈦的晶型結(jié)構(gòu)有關(guān)，在生產(chǎn)中與產(chǎn)品的純度和煅燒溫度有關(guān)，溫度高容易燒結(jié)，硬度也隨之增高。正是由于金紅石型二氧化鈦的硬度高，難粉碎因而對(duì)噴絲孔的磨損率較高，對(duì)輥筒的磨損也較大，所以不適用于化學(xué)纖維消光和照相凹板印刷。二氧化鈦雖具有親水性，但吸濕性不太強(qiáng)，銳鈦型的吸濕性比金紅石型大一些。二氧化鈦的吸濕性與其表面處理時(shí)的處理劑性質(zhì)有關(guān)，也與其比表面積的大小有一定的關(guān)系，比表面積大的吸濕性也略高。二氧化鈦屬于熱穩(wěn)定性的化合物，在真空下強(qiáng)熱時(shí)會(huì)有輕微的失氧現(xiàn)象，并伴隨顯出暗藍(lán)色，該反應(yīng)是可逆的，冷卻后會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的白色。二氧化鈦無(wú)毒，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，常溫下幾乎不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，是一種偏酸性的兩性氧化物。與氧、硫化氫、二氧化硫、二氧化碳和氨都不起反應(yīng)，也不溶于水、脂肪酸和其他有機(jī)酸及弱無(wú)機(jī)酸，微溶于堿和熱硝酸，只有在長(zhǎng)時(shí)間煮沸條件下才能完全溶于濃硫酸和氫氟酸。其反應(yīng)方程式如下： TiO2 + 6HF = H2TiF6 + 2H2O TiO2+ 2H2SO4 = Ti(SO4)2 + 2H2O TiO2+ H2SO4 = TiOSO4 + H2O其溶解速度與水合二氧化鈦的煅燒溫度有關(guān)，煅燒溫度越高溶解速度越慢。為了加速溶解，可在硫酸中加入硫酸銨、堿金屬硫酸鹽或過(guò)氧化氫。這是因?yàn)榱蛩徜@等的加入，使硫酸的沸點(diǎn)增高，加速了二氧化鈦的溶解。與酸式硫酸鹽（如硫酸氫鉀）或焦硫酸鹽（如焦硫酸鉀）共熔，可轉(zhuǎn)變微可溶性的硫酸氧鈦或硫酸鈦： TiO2+ 2KHSO4 = TiOSO4 +K2SO4 + H2O TiO2+ 4K2S2O7 = Ti(SO4)2 +4K2SO4 + 2SO3能熔于堿，與強(qiáng)堿（氫氧化鈉、氫氧化鉀）或堿金屬碳酸鹽（碳酸鈉、碳酸鉀）熔融，可轉(zhuǎn)化為可溶于酸的鈦酸鹽： TiO2 + 4NaOH = Na4TiO4 + 2H2O在高溫下，如有還原劑（碳、淀粉、石油焦）存在，二氧化鈦能被氯氣氯化成四氯化鈦，其反應(yīng)方程式如下：TiO2 +2C +2Cl2 = TiCl4 + 2CO這個(gè)反應(yīng)就是氯化法生產(chǎn)鈦白粉的理論基礎(chǔ)，但是此反應(yīng)若無(wú)還原劑混配，即使在1800℃下，也不會(huì)與氯氣發(fā)生氯化反應(yīng)。同樣二氧化鈦與氯化硫蒸汽共熱，或與COClCClSiClPOCl3等作用，也能被氯化成四氯化鈦。二氧化鈦在高溫下可被氫、鈉、鎂、鋁、鋅、鈣及某些變價(jià)元素的化合物還原成低價(jià)鈦的化合物，但很難還原成金屬鈦。如將干燥的氫氣通入赤熱的二氧化鈦，可得到Ti2O3；在2000℃、也只能獲得TiO，但是若將金紅石型鈦白粉噴入等離子室中，則可與氫氣反應(yīng)而被還原成金屬鈦。反應(yīng)方程式如下： 2TiO2 + H2 = Ti2O3 + H2O TiO2 + H2 = TiO+ H2O TiO2 + 2H2 = Ti + 2H2O懸浮在某些有機(jī)介質(zhì)中的二氧化鈦，在光和空氣的作用下，可循環(huán)地被還原與氧化而導(dǎo)致介質(zhì)的被氧化，這種光化學(xué)活性，在紫外線照射下銳鈦型鈦白粉尤為明顯。這一性質(zhì)使二氧化鈦成為某些反應(yīng)的有效催化劑，它既是某些無(wú)機(jī)化合物的光致氧化催化劑，又是某些有機(jī)化合物的光致還原催化劑。折