主要钛产品术语简介

钛产品术语简介

成都工业学院 材料工程学院 邹建新 攀枝花学院 材料工程学院 彭富昌

1钛精矿

钛精矿（ilmenite）是从钒钛磁铁矿或钛铁矿中采选出来，是生产钛白粉的原料，也是生产钛渣的原料，还可用于生产人造金红石。主要成分包括二氧化钛（TiO2含量一般47%，通常介于45%-50%之间）、三氧化二铁（Fe2O3）、氧化亚铁（FeO）、二氧化硅（SiO2）等。一般为粉状，黑色，200目左右。形状如图1。钛精矿又常简称为钛矿。我国攀西地区生产的钛精矿约占全国钛精矿产量的2/3，且具有不含放射性及品质稳定的特点，是生产硫酸法钛白粉的优质原料。

2钛渣

钛渣（titanium slag）是采用钛精矿为原料，在电弧炉内经过高温冶炼而形成的钛矿富集物俗称。通过电炉加热熔化钛矿，使钛矿中氧化铁被碳还原为液态金属铁，再将铁与熔融状固态的二氧化钛、二氧化硅、氧化镁、氧化钙等分离后得到二氧化钛含量较高的富集物（即钛渣）。钛渣一般为粉状，黑色，粒度在40-200目，形状如图2。

图1 钛精矿商品 图2 钛渣产品

钛渣是生产硫酸法钛白粉和四氯化钛产品的原料。将钛精矿冶炼为钛渣的目的，在于去除大多数铁后提高TiO2的品位。钛渣按用途又可分为酸溶性钛渣和氯化钛渣。酸溶性钛渣用于生产硫酸法钛白粉，其TiO2品位一般为74%左右；氯化钛渣用于生产四氯化钛产品，进一步可生产氯化法钛白粉，其TiO2品位一般为90%以上。酸溶性钛渣一般不适合用于生产四氯化钛，原因在于其较低的TiO2品位降低了生产效率，且较高含量的钙镁会严重影响氯化炉顺行。氯化钛渣一般不适合用于生产硫酸法钛白粉，原因在于其较高含量的低价钛严重影

响酸解工序的顺行，较大增加了成本。钛渣常被称为高钛渣，少数人常用高钛渣来特指氯化渣。

酸溶性钛渣生产硫酸法钛白粉的优势在于：生产过程中基本上不产生硫酸亚铁（绿矾），且消耗的浓硫酸较少；劣势在于：酸溶性钛渣价格显著高于钛精矿。钛精矿生产硫酸法钛白粉的优势在于：原料成本较酸溶性钛渣低；劣势在于：副产大量的硫酸亚铁和稀废硫酸。

2014年，攀钢集团海绵钛厂首创了利用TiO2品位74%左右的攀枝花高钙镁钛渣生产四氯化钛的工艺装备技术，处于国内外领先水平。

我国攀西地区共有攀钢钛冶炼厂、国钛科技、金港钛业、大互通钛业、龙坤电冶、金江钛业、天旺钛业、伟建熔炼、源通钛业、奥磊工贸等十余家钛渣生产企业。其中金江钛业是亚洲唯一一家采用矩形电炉生产钛渣的企业。矩形电炉和圆形电炉各有优缺点。

3 人造金红石

人造金红石（rutile）是指利用化学加工方法，将钛精矿中的大部分铁成分分离出去所生产的一种在成分、结构、性能及TiO2品位与天然金红石相同或相似的富钛原料。其TiO2含量一般在90%～96%，主要用于生产四氯化钛、搪瓷制品和电焊条药皮，还可用于生产人造金红石黄颜料。一般为粉状，黄褐色，粒度在40-200目。形状如图3。目前，国内只有攀枝花（中钛公司）、自贡等少数地区生产人造金红石，其采用盐酸法生产的富钛料中的氯化用富钛料即为人造金红石。攀钢集团研究院在人造金红石方面曾做了大量试验研究，取得了非常可喜的实验室成果。

4 四氯化钛

常温下四氯化钛（titanium tetrachloride）是无色透明液体，在空气中冒白烟，具有强烈的刺激性气味。如图4所示。主要物理参数为：熔点-23.2℃，沸点135.9℃。镁、钠、铝和钙在高温下都能把TiCl4还原为金属钛。在约1000℃时，金属镁可将TiCl4还原为金属钛，这是海绵钛生产的基本原理。在约550℃时，TiCl4开始与氧反应生成TiO2，这是氯化钛白生产的基本原理。

工业上生产TiCl4的原料主要是氯化钛渣，也可以使用金红石。四氯化钛是钛及其化合物生产过程的重要中间产品，为钛工业生产的重要原料，并有着广泛的用途：是生产海绵钛的原料；是生产氯化钛白的原料；是生产三氯化钛的原料；是生产钛酸酯及其衍生物等钛有机化合物的原料；可作发烟剂用。

由于TiCl4具有强烈的刺激性气味，生产现场不可避免地、或多或少地存在一些泄漏，而人体嗅觉又较敏感，所以TiCl4厂家的环保问题倍受关注。

图3 人造金红石产品 图4-6 四氯化钛液体

5 钛白粉

钛白粉(titanium dioxide)是一种重要的、用途非常广泛的无机化工产品，是当前最白的白色颜料，主要成分为TiO2，在涂料、油墨、造纸、塑料、橡胶、化纤、陶瓷等工业中有重要用途。其中涂料占60%、塑料占20%、造纸占14%、其它（含化妆品、化纤、电子、陶瓷、搪瓷、焊条、合金、玻璃等领域）占6%。钛白粉又俗称钛白，形状如图5。钛白粉的产品类型是按其晶形来划分的，分为锐钛型和金红石型两种。生产硫酸法钛白粉的原料，既可以是钛精矿，又可以是酸溶性钛渣，还可以是两者的混合料。生产氯化法钛白粉的原料，只能是氯化钛渣或金红石，不能用钛精矿和酸溶性钛渣。

锐钛型钛白中一般TiO2含量≥96%，金红石钛白中一般TiO2含量≥80%。锐钛型钛白和金红石型钛白的区别在于其晶体结构存在差异。通常认为金红石型钛白要好些，其价格也贵些，但各有用途。如锐钛型钛白可用于化纤领域、食品领域和催化剂等领域，而金红石型钛白则不行。硫酸法既可以生产锐钛型钛白，又可以生产金红石型钛白，而氯化法只能生产金红石型钛白。

金红石型钛白包膜时增加了其它物质，所以TiO2品位降低了，其原因在于包膜时用了硅酸钠、铝酸钠、锆盐等。而锐钛型钛白一般不用包膜，所以锐钛型钛白中TiO2品位高一些。金红石型钛白包膜的目的，在于增强钛白颗粒的耐候性与亮度，使产品具有更高的耐酸碱性能和更高的白度。

由于钛白粉的高利润性，国内出现了不少以碳酸钙（CaCO3）为核、以钛白（TiO2）为膜的包膜钛白，俗称复合钛白。这种产品的质量较真实钛白差，但价格较低，在不少领域也有一定市场。

图5 钛白粉产品 图6 偏钛酸产品

6 偏钛酸

偏钛酸（Metatitanic acid）是一种白色粉末，是钛白生产中的中间产物，加热时变黄。偏钛酸的主要成分为H2TiO3。25℃时密度为4.3g/cm。偏钛酸不导电。钛白生产过程中的偏钛酸一般未完全脱水，呈白色浆料状。形状如图6。生产偏钛酸的原料是钛精矿或酸溶性钛渣。

钛白生产过程中，Ti(SO4)2和TiOSO4的酸性溶液在沸水中水解生成偏钛酸沉淀。偏钛酸不溶于水，也不溶于稀酸和碱溶液中，却溶于热浓硫酸。偏钛酸是不稳定化合物，在煅烧时发生分解，生成TiO2。偏钛酸既是进一步生产钛白粉的中间产品，又可作为商品销售，用于生产脱销催化剂载体、钛酸钡、纳米二氧化钛、钛的衍生品等。只要有好的市场，国内硫酸法钛白生产厂家都可以销售偏钛酸。

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7 脱硝催化剂载体

以TiO2为基的脱硝催化剂载体又叫脱硝钛白、催化钛白，是SCR脱硝催化剂的主要载体，载体成分为TiO2，含量一般大于80%，催化剂成分为三氧化钨（WO3）、五氧化二钒（V2O5）等。生产脱硝钛白的原料一般直接采用偏钛酸。该产品主要用于电厂、冶金企业、化工企业等废气排放过程中的脱硝处理。其主体生产工艺与硫酸法钛白类似。国内有正源科技、钛都化工、鼎星钛业、尚亿科技等十余家企业生产脱硝钛白。

8 海绵钛

海绵钛（titanium sponge）是以四氯化钛为原料、金属镁（Mg）为还原剂，采用金属热还原法生产出的海绵状金属钛，主要成分为钛（Ti）。海绵钛中金属钛（Ti）的含量一般为99.1%～99.7%，氧（O）、镁（Mg）、氯（Cl）等杂质元素总量为0.3%～0.9%，杂质元素氧含量为0.06%～0.20%。硬度(HB)为100～157。根据纯度的不同，海绵钛分为MHT0至MHT4五个等级。航空航天用钛一般采用0级海绵钛为原料。攀钢集团、遵义钛业等大型海绵钛厂已具备生产0级海绵钛的能力。

海绵钛是生产钛（合金）锭的原料，钛（合金）锭可进一步机加工为钛（合金）材，也