二氧化钛(TiO2)的生产已经存在了近100年。人们每天都在使用这种主要的白色颜料，因为它被用于油漆、塑料、食品和饮料、化妆品、纺织品和造纸。全球对TiO的需求22012年为530万吨(北美人均8磅)。

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作为颜料，TiO2分散在各种矩阵中，以允许可见光的散射和反射。多年来，不同的物质，以其折射率(RI)为特征，被用来实现光的反射——RI越高，反射越高。TiO2在工业常用的白色颜料中具有最高的RI(表1)。可见光的散射给TiO2它最重要的光学性能，包括不透明度，亮度，光泽，色调(白色)和底色(颜色)，亮度(着色强度)，耐候性，耐用性和磨耗性。

直到现在,TiO2通过硫酸盐法(1916年)或氯化物法(1948年)生产。每个过程都有自己的优点和缺点。加拿大公司Argex Titanium Inc.最近从一家在拉布拉多拥有资产的矿业勘探公司转型为近期的TiO2第三个TiO的开发2该过程被称为Argex技术(AT)。这种专有的和专利的湿法冶金工艺，基于CTL溶剂萃取技术，使用溶剂萃取(SX)。SX是一种冶金工艺(液-液萃取)，是一种用于分离化合物的著名技术。它已被用于多种用途多年，如铀生产。

在过程

在AT过程中，钛铁矿先用酸浸出，然后进行第一次溶剂萃取去除铁，再进行第二次溶剂萃取去除TiOCl2为了得到含钛的透明溶液。在这种没有杂质和污染物的清澈溶液上水解，就会得到纯TiO2．AT工艺中的颜料洗涤步骤比硫酸盐工艺更简单、更高效(图1)。

价格便宜，可用TiO2原料作为原料，由常规矿石供应商(即钛铁矿)提供;还使用采矿业的“尾矿”(成本较低)，这是其他工艺不能使用的原材料。作为一种具有成本效益的工艺，AT具有环境吸引力，因为它具有能源效率，不使用高压或高温或氯，是一个闭环操作，惰性尾矿非常低，易于回收。所有的副产品都有很高的纯度，很容易重复使用在各种行业，如水处理。AT工艺代表了TiO在环境可持续性和碳足迹方面迈出的新一步2的过程。

目前Argex公司在魁北克的Salaberry-de-Valleyfield试点工厂正在进行这种高效的处理。第一个5万吨的生产单位也将在这个地点。现有的工业基础设施在棕地场地上节省了时间和大量的资本支出，并可以容纳额外的TiO2生产模块，提供了重要的扩展潜力。邻近主要港口、铁路和公路基础设施，便利了通过地面和海上路线运输原材料和商品。该地区已经受到湿法冶金和化学加工工业的青睐，因为它靠近盐酸生产，天然气供应，靠近魁北克水电的博哈诺瓦发电站，靠近蒙特利尔的特鲁多国际机场。Valleyfield工厂将于2015年初投入使用，并将在当年上半年投入生产。

纯金红石TiO2通过AT流程

氯化过程首先在有焦炭存在的流化床反应器中，在1000°C左右的温度下对矿石进行氯化。焦炭是一种杂质少、含碳量高的燃料，通常由煤制成。它是由低灰分、低硫烟煤的破坏性蒸馏而来的固体碳质物质。

硫酸盐过程析出TiO2从钛铁矿(FeTiO)浸出的溶液(黑液)中水解而成3.用硫酸(H2所以4)和微量的金属，特别是铬(Cr)，钒(V)和铁(Fe)，它们会影响产品的颜色并使其呈黄色(图2)。

这两种工艺在获得最终的固体TiO之前都有微量的杂质2粒子。这些杂质会影响颜料的形貌、粒径和色调。通过两个溶剂萃取步骤，AT法析出了TiO2从一个没有杂质的透明溶液(图3)。

三个TiO2生产过程有很大的不同。AT工艺在质量和成本方面都有很大的改善，是最环保的工艺(表2)。

从AT进程中获得的属性

白度可以通过隐藏能力(不透明度)、亮度和色调等参数来表征。在涂料中，只有当TiO2颜料完美地分散在基质中。

隐藏力主要取决于光散射。典型的人眼对波长约为400至700纳米的波长有反应。适应光的眼睛通常在555纳米左右有最大的灵敏度。当粒子的直径约为入射波长的一半时，波长散射变得更有效。TiO2当粒径平均重量约为0.28 μ m时，获得了最有效的散射功率。其他关键参数包括颗粒设计(越球形越好)和粒径分布(粒径分布越窄越好)。在AT过程中，TiO2在两种溶剂萃取后，从纯TiOCl中生成粒子2解决方案。沉淀发生在钛的晶格中，没有其他金属离子的杂质，如Fe, Cr和V，将允许更好的控制粒度设计和分布。

亮度主要取决于颜料的纯度。由于AT过程中有两个溶剂萃取步骤，TiO2得到的颜料比氯化物或硫酸盐法含有更少的着色微量元素。

色调可以看作是颜料的身份。需要考虑两个值:色调(白色)，它或多或少取决于粒径的重量平均值，以及底色(灰色)，它取决于粒径的分布。当分散成彩色颜料的糊状时，产生的颜色可能不同，取决于TiO的批次2，因为较短和较长波长的散射不同。TiO2粒度分布较粗的粒子优先散射红色和绿色波长，而粒度分布较细的粒子则更好地散射蓝色波长。

因为带蓝色调的灰色在人眼看来更清新，而带黄色调的颜色则有污点2以淡蓝色为佳。然而，我们必须记住，细粒径分布，即蓝色色调，将导致较长波长(如红色)的散射功率的损失，这意味着总隐藏功率或不透明度的降低。

在目前的氯化物和硫酸盐工艺中，TiO2批与批之间的粒子很少相同，有时会给出较大的底色规格。利用AT工艺及其专有的溶剂萃取步骤，更容易控制粒度分布。

表面处理

获得纯净且分布良好的TiO2粒子是必要的，但还不够——特别是在涂料行业，纯TiO2颗粒需要进行一些表面处理，如有机处理以提高粘合剂中的流动性和分散性，无机处理以提高稳定性和耐光性(耐久性)。

颜料的分散是优先考虑的。在色散不好的情况下，即使是最好的颜料也不能发展出自己的光学特性。理论上，所有的颜料都可以很好地分散——这只是一个时间和/或使用化学助剂的问题。然而，这增加了成本。

作为一个新TiO2生产商，我们没有现有安装的限制来要求表面处理方法，我们的材料将提出最新的可用技术，如氧化铝加致密皮二氧化硅和/或锆。2022世界杯八强水位分析这项技术正在与PPG合作开发。

三种颜料系列将很快推出:

  • RGX™100系列:化妆品、食品、医疗和造纸用未经处理的金红石;
  • RGX™200系列:塑料用处理金红石;而且
  • RGX™300系列:涂层用处理金红石。

结论

如今，二氧化钛工业面临着巨大的变化和挑战。在硫酸盐工艺首次工业化生产一个世纪后，在氯化物工艺诞生60年后，AT工艺为该行业带来了一个新的方面。Argex在使用原材料方面具有更好的灵活性，具有成本效益和环境友好的特点，将能够为市场带来TiO2能更好地满足当前和未来工业需求的颜料。与主要终端用户和分销商的nda已经到位，更多的合作和购买协议即将出台。

欲了解更多信息，请访问www.argex.ca．