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钛白粉生产工艺之偏钛酸的煅烧
* 来源: 河北麦森 * 作者: * 发表时间: 2017-01-21 10:25:06
硫酸法钛白生产中，偏钛酸是通过高温煅烧转变为二氧化钛的。煅烧过程主要是除去偏钛酸中
的水份和三氧化硫，同时使二氧化钛转变成所需要的晶型，并呈现出钛白的基本颜料性能。 偏钛酸煅烧是一个强烈的吸热过程，工业上都采用回转窑煅烧。煅烧工序是由偏钛酸输送、二
氧化钛冷却及输送、窑后排风收尘和燃料供给系统所组成。 经过盐处理的偏钛酸料浆，送至煅烧工序的储槽内，然后用积压泵(或软管泵)打入内燃式回转窑内进行煅烧。若生产电焊条、冶金、搪瓷、电容器等级别的钛白粉，水解大都采用常压法，其 所得的偏钛酸颗粒较粗，为节约燃料起见，可用离心机甩干后，用固体输送设备直接送至煅烧工序， 再用斗式提升机将偏钛酸块料加入窑内进行煅烧。迥转窑由变速电动机传动，可根据浆料、温度等 工艺条件的要求进行调速。窑内采用逆流加热，从窑尾端加入的偏钛酸，随着回转窑的旋转，被带 到一定高度后，由于自身的转动而不断的升起和落下。由于窑体有 2%-4%的倾斜度，物料每升起 再落下一次，便向窑头方向前进一定的距离，偏钛酸就是借助重力作用，向窑前移动;燃料及助燃 空气由较低的窑头端入窑，经燃烧产生的高温气体自窑头向窑尾流动，与偏钛酸浆料成了逆流运行。 偏钛酸就是这样从窑尾送到窑头，同时在温度逐渐升高的过程中完成脱水、脱硫、晶型转化和粒子 成长等一系列物理化学变化，而形成一定晶型的钛白粉产品。钛白粉经窑头下料口落入冷却转鼓进 行冷却，然后通过斗式提升机送至储粉斗，备粉碎之用。
燃烧生成的大量废气从窑尾排出，其中除燃烧产物，水汽、三氧化硫外，带有部分二氧化钛粉 尘(俗称窑灰)。为了提高回收率，需将废气送入收尘系统以回收二氧化钛粉尘。工业上采用重力收 尘(如沉降室)，湿法收尘(喷淋装置)，离心收尘(旋风分离器)及电收尘(静电收尘器)等，分 离粉尘后的尾气含有一定量的三氧化硫，经三氧化硫吸收装置降低到符合排放标准后排空。
如采用煤气及天然气等气体燃料，可直接通过一定规格的喷嘴进入窑内燃烧，如用柴油等液体 燃料，尚需附有燃油储罐、喷油、雾化等装置。燃烧所需的氧气来自空气，用鼓风机将空气送至窑 头助燃。
A、 偏钛酸燃烧的物理化学变化 偏钛酸燃烧时，除脱水脱硫外，最主要的是晶型转化及粒子成长两个过程;具有颜料性能的钛
白粉有锐钛型及金红石型两种晶型。 燃烧窑的区域划分：燃烧窑按偏钛酸在各部位发生的不同变化，可划分为干燥区、晶型转化区和粒子成长区三个区域。窑内的温度根据窑的大小、物料离热源中心的远近和热电偶所放测温点的 位置离热源点的远近都有关系，各厂不一样，一般温度范围如表 6-2：
表 6-2 煅烧迥转窑各区域的温度范围表
各区域中发生的物理化学变化：
(1)干燥区 在干燥区域中，偏钛酸发生脱水和脱硫的变化。这种变化可用下式表示： TiO2.xH2O.ySO3=TiO2+xH2O+ySO3
脱水：偏钛酸所含的水有两种形式：一种是湿存水，即附着在颗粒表面及夹带在颗粒间隙里的 水。这部分水与 TiO2 的结合不牢固，在 100-200℃之间便蒸发掉。另一种是化合水，即结合在偏钛 酸分子内部的水，这部分水与二氧化钛的结合比较牢固，要在 200-300℃之间才能脱掉。
脱硫：水解生成的偏钛酸浆料中，含有的硫酸大部分是游离酸，通过水洗即可除去。但是占偏 钛酸总量 7%-8%的硫酸，以 SO2 的形式与偏钛酸结合得很牢固。由于偏钛酸形成的条件和夹带的杂 质不同，它所含的硫酸要在 500-800℃间，才能分解成 SO2 和 SO3 气体而脱去。
(2)晶体转化区 一般硫酸法制得的偏钛酸全部是锐钛型晶体。经较低温度的煅烧后，得到的全部是锐钛型钛白粉。这种锐钛型通常在 900℃以下是稳定的，当温度超过 950℃时，就开始向金红石型晶型转化。纯 净的锐钛型晶型必须在 1200℃以上的高温，才能完全转化为金红石型晶型。在这样的高温下煅烧， TiO2 易烧结，为此，必须加入各种金红石型转化促进剂，是其晶型转化的温度降低到 800-860℃之间， 使崐其成长的锐钛型晶体顺利地完全地向金红石型晶体转化。
(3)粒子成长区
细小晶体聚结成颜料粒子需要获得一定的能量。煅烧温度越高， 粒子成长的速度便越快。在 600℃以下，粒子成长的速度非常慢， 超过 600℃时，粒子成长速度开始加快， 温度达到 900℃时， 可以发现粒子成长的速度有极大的增加。如果煅烧温度升高到 1000℃时，则聚结成的粒子的直径将 达到 1μm。 而作为颜料钛白粉最合适的粒径是 0.2-0.3μm，即粒径应是可见光波波长的一半。如 果粒径小于可见光波的半波长，则颜料粒子将成为透明;若粒径大于可见光波的半波长，则将使白 色颜料呈现红相。为此，应根据不同的条件，将这个区域的温度控制在 860-950℃之间，使长大的 晶体聚结成颜料粒子。
B、煅烧时二氧化钛与杂质间的反应 高温煅烧时，二氧化钛会和许多杂质元素反应生成钛酸盐或形成固溶体。
(1)二氧化钛与钾盐的反应 在生产涂料钛白时，往往添加碳酸钾一类的钾盐进行盐处理。碳酸钾与偏钛酸中的硫酸反应即
生成硫酸钾，在煅烧过程中，硫酸钾与二氧化钛能在高温下反应生成钛酸钾。这种钛酸钾遇水会发 生水解反应而生成氢氧化钾。正是由于氢氧化钾这种碱性物质的出现，使钛白粉的水浸 pH 值达到中 性或弱碱性，煅烧终点也正是利用这种变化来控制。其一系统反应的化学方程式如下：
K2CO3+H2SO4=K2SO4+H2O+CO2
2K2SO4+2TiO2=2K2TiO3+2SO2+O2
2K2TiO3+2H2O=H2TiO3+2KOH
纯净的 TiO2 是中性的。水浸液 pH 值偏酸性或偏碱性都会影响涂料的稳定性，使涂料在调制时不 固化。有资料报道，水浸液 pH 值呈酸性时，对消色力与底相有降低与变坏的倾向，为此必须避免出 现偏酸现象，在盐处理时适当多加一些碳酸钾可使其水浸液出现偏碱现象。
(2)二氧化钛与一氧化碳的反应
当燃料在窑中燃烧不完全时，会产生还原物质 CO。在高温下，CO 能把 TiO2 还原成 Ti2O3。而 Ti2O3 的 出现会使钛白粉的色泽带灰相，并导致 TiO2 晶格上的缺陷，影响到钛白粉的颜料性能。其反应的化 学方程式如下：
2TiO2+CO=Ti2O3+CO2
一般燃料燃烧都有这种现象，窑尾的粉料呈灰色就是这个道理。有时由于窑内通风不畅，煅烧 废气不能及时排出，也会造成燃料的不完全燃烧而产生 CO。另外偏钛酸中若含有还原性的三价钛较 多，在窑内得不到充足的氧气氧化，也容易生成 Ti2O3 而使钛白粉出现灰相。
为了避免 CO 和三价钛等还原性物质的不良影响，就得保证燃料在窑内燃烧完全，并且有一定的 氧化气氛，这就需要准确地控制燃料与助燃空气的比例。一般将燃料(煤气)与助燃空气的比例在 1:3.2-1:3.3，用柴油或重油作燃料时，空气的过剩系数控制在 1.2，即过剩空气为 20%。在窑头加 大进风量，加强窑内通风，保持窑内有足够的氧化气氛，可以防止还原物质产生，或使原有还原物 质得以氧化，使钛以最高价态存在，这样的钛白粉才是白色的。但是加大风量会降低窑温，这样又 要加大油量，造成油耗增高。不增加油量而加大鼓风量，肯定会降低窑头温度，这样做虽然可以提 高产品白度，但是消色力会降低，吸油量会升高。这种矛盾就要各厂根据各自的生产条件和质量要 求而权衡利弊，采取相应的措施。
C、煅烧条件对颜料性能的影响 偏钛酸煅烧时，要求晶型转变尽可能完全而单纯，如锐钛型钛白应不应有金红石晶型;金红石型钛白不应有锐钛晶型。产品应有优良的颜料性能，如较高的着色力和遮盖力，较低的吸油量以及优 良的白度和易粉碎性。
(1)煅烧强度的影响 偏钛酸煅烧时，从窑头处下料口落下的煅烧品质量很大程度上取决于回转窑中达到的煅烧强度。
因此，工业上生产钛白时，必须根据各种品级的要求来制订具体煅烧条件。 煅烧温度：窑内所发生的一切变坏必须有一定的煅烧温度。温度越高，则各种变化的反应速度
越快，反应也进行得越完全。对煅烧窑来说，最重要的温度体现在窑头和窑尾两部位的温度。整个 窑体内的温度分布决定于窑头、窑尾温度的高低。
窑头温度通常称为高温带温度，它决定着二氧化钛晶型的转化和颜料粒子的成长，是影响钛白 粉颜料性能的重要因素。一般来说，窑头温度越高，二氧化钛的晶型转化及粒子成长就越快、越完 全。但是窑头温度过高，容易使物料烧结，使煅烧品颗粒变硬，色泽变黄变灰。在 810℃左右，消色力随温度的上升而提高，但升到一定的温度后，消色力会急剧下降，一般控制在 850-950℃之间。 窑尾温度直接影响到干燥区内的各种变化，也是一种窑内通风状态好坏的标志。窑尾温度高，
通风好，煅烧后的废气易排出。但通风量过大，被废气带走的热量和钛白粉粉尘增多，造成一定的 损失。同时水分过早脱尽，进入高温区脱水、脱硫不完全，以致出现煅烧品夹带生料的现象。一般 控制在 150-300℃之间。
煅烧时间：煅烧时间与煅烧温度也是相互关联的。产品要达到一定的煅烧强度，温度较低时， 必须相应延长时间，煅烧时间长短是由物料在转窑内滞留时间决定的。二氧化钛颜料粒子是在煅烧 后形成的，在这一阶段中，物料的滞留时间对二氧化钛的晶型转化、粒子的大小和形状有决定性的 影响。工业生产中，希望煅烧形成的粒子外形圆滑规整，因此，晶型形成和晶粒长大都不能太快， 这包括从无定形的偏钛酸环绕着锐钛型微晶体(水解时加入的晶种)成长成锐钛晶型，以及再转化 金红石晶型，都需要有足够的时间使晶格排列整齐并逐步长大。从理论上讲，希望煅烧时不产生聚 集和烧结，使初级粒子按晶学规则长大到所要求的颜料粒子大小(0.2μm)。但实际上由于煅烧时不 可避免的过烧现象以及初级粒子间的相互团聚，煅烧品大都是聚集体。因此，煅烧必须有足够长的 时间，温度相应降低，烧结及聚结现象也可相应减少。一个直径 3.6 米、长 48 米、倾斜度 1/30 的 转窑，最高温度为 800-900℃时，物料滞留时间为 10-12 小时。如果煅烧时间过短，温度相应升高， 往往形成硬度很高的角质粒子，吸油量反而升高。但物料滞留时间过长则影响产量，故是没有必要 的。
(2)转窑尺寸及结构的影响
煅烧二氧化钛的转窑宜短而粗，工业上的转窑内径从 1.0-4.2 米不等，根据直径大小，长度与 直径比一般为 12：1-20：1。直径小的，比例大一些;直径大的，比例小一些。直径为 2.4-4.2 米 的窑，其长度大都为 48 米左右，直径小于 2.4 米窑的长度也相应短一些。一般而言，产量与直径成 正比。直径大时物料充填系数相应低一些，对质量有好处。由于偏钛酸脱水约耗用热量的一半以上， 细而长的窑为使脱水带有足够的热量，窑头温度必须相应提高，或加大气量。温度提高容易造成过 烧，加大气量使物料的线速度增大，造成阻力增加，粉尘损失也增加，这对煅烧是不利的。由于窑 的截面积与直径的平方成正比，因此随着直径增大，截面积增加得很快。以上这些问题在大直径转 窑中虽然同样存在，但相应要好得多。
转窑有没有一个单独的燃烧室，对质量有很大影响，由于火焰温度可高达 1300℃左右，如火焰 与物料接触，燃烧气与物料间温差很大，在烧成带物料本身温度很高，就不可避免要产生烧结。一 般认为燃烧气与物料最高温度间的温差应不超过 200℃，因此安装一个燃烧室使燃料充分燃烧后用 空气稀释至一定温度后再输入窑体与物料接触，对提高产量质量是有好处的。一个 48 米长的转窑，
燃烧室约 6 米左右，所得的煅烧物象米粒大小，色泽洁白而且比较柔软。
(3)窑内气氛的影响 当窑内出现还原性气氛，如一氧化碳气体后，二氧化钛将被还原成三氧化钛，影响钛白粉的质量。为了避免产生一氧化碳还原物质，就得保证燃料在窑内完全燃烧。这里应该准确控制燃料与助燃剂空气的比例。一般将燃料(煤气)与助燃空气的比例控制在 1：3.2，有时由于窑内通风不畅， 煅烧废气不能及时排出，也会造成燃料的不完全燃烧，此时，应加强窑内通风，以防止产生还原物 质。
(4)投料量 投料量的多少是由多少窑的几何尺寸来决定的。对于一定的窑，如果投料量过多，窑内的料层过厚，则物料在窑内的各种变化进行得不完全，煅烧品会夹带生料。如果投料过少，窑内的料层就 过薄，容易使物料发生烧结，使煅烧品颗粒变硬，色泽变黄、变灰，并且降低班产量，增加能耗。 一般可将窑的填充系数控制在 10%、20%之间，在生产中，则往往是根据煅烧品的质量情况及 窑的操作情况，通过实际计量的方法来控制投料量的。当然投料量还按钛白品种的不同而不同。生产非涂料钛白时投料量可以比生产涂料钛白时的投料量增加一倍以上。
(5)偏钛酸的含水量及颗粒度 偏钛酸含水量的高低决定了物料在干燥区中脱水脱硫的完全程度。含水量过高时，由于脱水脱硫不完全、物料就以团状或大颗粒状态进入高温区。而高温区停留的时间是很短的，因此，煅烧品 中常常夹带生料。含水量过低时，物料在干燥区脱水脱硫十分充分，物料以粉末状态进入高温区， 这种粉末状的物料在高温下容易发生烧结，使煅烧品颗粒变硬，色泽变黄变灰。涂料钛白生产时， 偏钛酸含水量控制在 65%左右。非涂料钛白生产时，偏钛酸的含水量控制在 50%左右。
偏钛酸颗粒度是生产非涂料钛白时影响脱硫的重要因素。颗粒度较小，则脱硫容易且完全，物 料不会向窑外冲流，得到的煅烧品色泽较白。颗粒度大，则脱硫比较困难，由于含硫高的钛白在高 温下具有很强的流动性，物料容易向窑外冲流。偏钛酸的颗粒是钛液水解过程中形成的。因此必须 按品种的不同要求，严格控制水解工艺条件，制得颗粒度合适的偏钛酸。
6. 3. 11 二氧化钛的粉碎 颜料用二氧化钛最重要的作用在于它被分散在介质中和涂在表面上(用作涂料)时的不透明性，这是二氧化钛主要的光学性能。与不透明性在不同程度上相互关联的重要光学性能是亮度、白度、 色相、着色力和遮盖力。二氧化钛的不透明性很大程度上取决于两种首要的特性，即折射率和颗粒 特性，颗粒特性包括粒度、粒度分布和颗粒形状。另外，二氧化钛在各种介质和设备中的分散能力 也是很重要的因素。因为，在大多数情况下颜料的光学性能能否充分显现出来，还取决于二氧化钛 的分散性如何，而分散性往往又和颗粒特性及表面性质密切相关。
颜料钛白对颗粒分布有很严格的要求。因此煅烧物需通过粉碎过程生产出符合这种要求的钛白 粉。工业上粉碎钛白粉的方法可分为湿式粉碎和干法粉碎两类。湿式粉碎如湿法球磨及砂磨，均在 水的介质中进行;干法粉碎有雷蒙磨、锤磨、离心磨、流能磨(气流粉碎)等。粉碎也可不用单一 的研磨设备，而是由二种或二种以上研磨设备组合使用，如将煅烧物先经环辊研磨后再气流粉碎， 也有用同一种设备进行多次研磨，如二次气流粉碎。粉碎工艺流程的选择主要取决于钛白品种的需 要，生产非颜料型产品(如焊条、冶金、搪瓷、电容器级钛白)时，不强调单个颗粒的粒度，只要 求 320 目筛余物不超过 0.5%，煅烧物经过一次干式机械粉碎(如离心磨、雷蒙磨或球磨)即可符合要求。按钛白工业发展过程看，大致走的是一条湿磨向干磨发展的道路，过去生产用有机体系涂 料的钛白时大都用湿磨，生产用作水溶性涂料的钛白时用干磨，而目前越来越多的工厂采用干磨， 干磨生产效率高，适应性强。
的水份和三氧化硫，同时使二氧化钛转变成所需要的晶型，并呈现出钛白的基本颜料性能。 偏钛酸煅烧是一个强烈的吸热过程，工业上都采用回转窑煅烧。煅烧工序是由偏钛酸输送、二
氧化钛冷却及输送、窑后排风收尘和燃料供给系统所组成。 经过盐处理的偏钛酸料浆，送至煅烧工序的储槽内，然后用积压泵(或软管泵)打入内燃式回转窑内进行煅烧。若生产电焊条、冶金、搪瓷、电容器等级别的钛白粉，水解大都采用常压法，其 所得的偏钛酸颗粒较粗，为节约燃料起见，可用离心机甩干后，用固体输送设备直接送至煅烧工序， 再用斗式提升机将偏钛酸块料加入窑内进行煅烧。迥转窑由变速电动机传动，可根据浆料、温度等 工艺条件的要求进行调速。窑内采用逆流加热，从窑尾端加入的偏钛酸，随着回转窑的旋转，被带 到一定高度后，由于自身的转动而不断的升起和落下。由于窑体有 2%-4%的倾斜度，物料每升起 再落下一次，便向窑头方向前进一定的距离，偏钛酸就是借助重力作用，向窑前移动;燃料及助燃 空气由较低的窑头端入窑，经燃烧产生的高温气体自窑头向窑尾流动，与偏钛酸浆料成了逆流运行。 偏钛酸就是这样从窑尾送到窑头，同时在温度逐渐升高的过程中完成脱水、脱硫、晶型转化和粒子 成长等一系列物理化学变化，而形成一定晶型的钛白粉产品。钛白粉经窑头下料口落入冷却转鼓进 行冷却，然后通过斗式提升机送至储粉斗，备粉碎之用。
燃烧生成的大量废气从窑尾排出，其中除燃烧产物，水汽、三氧化硫外，带有部分二氧化钛粉 尘(俗称窑灰)。为了提高回收率，需将废气送入收尘系统以回收二氧化钛粉尘。工业上采用重力收 尘(如沉降室)，湿法收尘(喷淋装置)，离心收尘(旋风分离器)及电收尘(静电收尘器)等，分 离粉尘后的尾气含有一定量的三氧化硫，经三氧化硫吸收装置降低到符合排放标准后排空。
如采用煤气及天然气等气体燃料，可直接通过一定规格的喷嘴进入窑内燃烧，如用柴油等液体 燃料，尚需附有燃油储罐、喷油、雾化等装置。燃烧所需的氧气来自空气，用鼓风机将空气送至窑 头助燃。
A、 偏钛酸燃烧的物理化学变化 偏钛酸燃烧时，除脱水脱硫外，最主要的是晶型转化及粒子成长两个过程;具有颜料性能的钛
白粉有锐钛型及金红石型两种晶型。 燃烧窑的区域划分：燃烧窑按偏钛酸在各部位发生的不同变化，可划分为干燥区、晶型转化区和粒子成长区三个区域。窑内的温度根据窑的大小、物料离热源中心的远近和热电偶所放测温点的 位置离热源点的远近都有关系，各厂不一样，一般温度范围如表 6-2：
表 6-2 煅烧迥转窑各区域的温度范围表
| 区域 | 干燥区 | 晶型转化区 | 粒子成长区 |
| 温度℃ | 200-800 | 800-860 | 860-920 |
(1)干燥区 在干燥区域中，偏钛酸发生脱水和脱硫的变化。这种变化可用下式表示： TiO2.xH2O.ySO3=TiO2+xH2O+ySO3
脱水：偏钛酸所含的水有两种形式：一种是湿存水，即附着在颗粒表面及夹带在颗粒间隙里的 水。这部分水与 TiO2 的结合不牢固，在 100-200℃之间便蒸发掉。另一种是化合水，即结合在偏钛 酸分子内部的水，这部分水与二氧化钛的结合比较牢固，要在 200-300℃之间才能脱掉。
脱硫：水解生成的偏钛酸浆料中，含有的硫酸大部分是游离酸，通过水洗即可除去。但是占偏 钛酸总量 7%-8%的硫酸，以 SO2 的形式与偏钛酸结合得很牢固。由于偏钛酸形成的条件和夹带的杂 质不同，它所含的硫酸要在 500-800℃间，才能分解成 SO2 和 SO3 气体而脱去。
(2)晶体转化区 一般硫酸法制得的偏钛酸全部是锐钛型晶体。经较低温度的煅烧后，得到的全部是锐钛型钛白粉。这种锐钛型通常在 900℃以下是稳定的，当温度超过 950℃时，就开始向金红石型晶型转化。纯 净的锐钛型晶型必须在 1200℃以上的高温，才能完全转化为金红石型晶型。在这样的高温下煅烧， TiO2 易烧结，为此，必须加入各种金红石型转化促进剂，是其晶型转化的温度降低到 800-860℃之间， 使崐其成长的锐钛型晶体顺利地完全地向金红石型晶体转化。
(3)粒子成长区
细小晶体聚结成颜料粒子需要获得一定的能量。煅烧温度越高， 粒子成长的速度便越快。在 600℃以下，粒子成长的速度非常慢， 超过 600℃时，粒子成长速度开始加快， 温度达到 900℃时， 可以发现粒子成长的速度有极大的增加。如果煅烧温度升高到 1000℃时，则聚结成的粒子的直径将 达到 1μm。 而作为颜料钛白粉最合适的粒径是 0.2-0.3μm，即粒径应是可见光波波长的一半。如 果粒径小于可见光波的半波长，则颜料粒子将成为透明;若粒径大于可见光波的半波长，则将使白 色颜料呈现红相。为此，应根据不同的条件，将这个区域的温度控制在 860-950℃之间，使长大的 晶体聚结成颜料粒子。
B、煅烧时二氧化钛与杂质间的反应 高温煅烧时，二氧化钛会和许多杂质元素反应生成钛酸盐或形成固溶体。
(1)二氧化钛与钾盐的反应 在生产涂料钛白时，往往添加碳酸钾一类的钾盐进行盐处理。碳酸钾与偏钛酸中的硫酸反应即
生成硫酸钾，在煅烧过程中，硫酸钾与二氧化钛能在高温下反应生成钛酸钾。这种钛酸钾遇水会发 生水解反应而生成氢氧化钾。正是由于氢氧化钾这种碱性物质的出现，使钛白粉的水浸 pH 值达到中 性或弱碱性，煅烧终点也正是利用这种变化来控制。其一系统反应的化学方程式如下：
K2CO3+H2SO4=K2SO4+H2O+CO2
2K2SO4+2TiO2=2K2TiO3+2SO2+O2
2K2TiO3+2H2O=H2TiO3+2KOH
纯净的 TiO2 是中性的。水浸液 pH 值偏酸性或偏碱性都会影响涂料的稳定性，使涂料在调制时不 固化。有资料报道，水浸液 pH 值呈酸性时，对消色力与底相有降低与变坏的倾向，为此必须避免出 现偏酸现象，在盐处理时适当多加一些碳酸钾可使其水浸液出现偏碱现象。
(2)二氧化钛与一氧化碳的反应
当燃料在窑中燃烧不完全时，会产生还原物质 CO。在高温下，CO 能把 TiO2 还原成 Ti2O3。而 Ti2O3 的 出现会使钛白粉的色泽带灰相，并导致 TiO2 晶格上的缺陷，影响到钛白粉的颜料性能。其反应的化 学方程式如下：
2TiO2+CO=Ti2O3+CO2
一般燃料燃烧都有这种现象，窑尾的粉料呈灰色就是这个道理。有时由于窑内通风不畅，煅烧 废气不能及时排出，也会造成燃料的不完全燃烧而产生 CO。另外偏钛酸中若含有还原性的三价钛较 多，在窑内得不到充足的氧气氧化，也容易生成 Ti2O3 而使钛白粉出现灰相。
为了避免 CO 和三价钛等还原性物质的不良影响，就得保证燃料在窑内燃烧完全，并且有一定的 氧化气氛，这就需要准确地控制燃料与助燃空气的比例。一般将燃料(煤气)与助燃空气的比例在 1:3.2-1:3.3，用柴油或重油作燃料时，空气的过剩系数控制在 1.2，即过剩空气为 20%。在窑头加 大进风量，加强窑内通风，保持窑内有足够的氧化气氛，可以防止还原物质产生，或使原有还原物 质得以氧化，使钛以最高价态存在，这样的钛白粉才是白色的。但是加大风量会降低窑温，这样又 要加大油量，造成油耗增高。不增加油量而加大鼓风量，肯定会降低窑头温度，这样做虽然可以提 高产品白度，但是消色力会降低，吸油量会升高。这种矛盾就要各厂根据各自的生产条件和质量要 求而权衡利弊，采取相应的措施。
C、煅烧条件对颜料性能的影响 偏钛酸煅烧时，要求晶型转变尽可能完全而单纯，如锐钛型钛白应不应有金红石晶型;金红石型钛白不应有锐钛晶型。产品应有优良的颜料性能，如较高的着色力和遮盖力，较低的吸油量以及优 良的白度和易粉碎性。
(1)煅烧强度的影响 偏钛酸煅烧时，从窑头处下料口落下的煅烧品质量很大程度上取决于回转窑中达到的煅烧强度。
因此，工业上生产钛白时，必须根据各种品级的要求来制订具体煅烧条件。 煅烧温度：窑内所发生的一切变坏必须有一定的煅烧温度。温度越高，则各种变化的反应速度
越快，反应也进行得越完全。对煅烧窑来说，最重要的温度体现在窑头和窑尾两部位的温度。整个 窑体内的温度分布决定于窑头、窑尾温度的高低。
窑头温度通常称为高温带温度，它决定着二氧化钛晶型的转化和颜料粒子的成长，是影响钛白 粉颜料性能的重要因素。一般来说，窑头温度越高，二氧化钛的晶型转化及粒子成长就越快、越完 全。但是窑头温度过高，容易使物料烧结，使煅烧品颗粒变硬，色泽变黄变灰。在 810℃左右，消色力随温度的上升而提高，但升到一定的温度后，消色力会急剧下降，一般控制在 850-950℃之间。 窑尾温度直接影响到干燥区内的各种变化，也是一种窑内通风状态好坏的标志。窑尾温度高，
通风好，煅烧后的废气易排出。但通风量过大，被废气带走的热量和钛白粉粉尘增多，造成一定的 损失。同时水分过早脱尽，进入高温区脱水、脱硫不完全，以致出现煅烧品夹带生料的现象。一般 控制在 150-300℃之间。
煅烧时间：煅烧时间与煅烧温度也是相互关联的。产品要达到一定的煅烧强度，温度较低时， 必须相应延长时间，煅烧时间长短是由物料在转窑内滞留时间决定的。二氧化钛颜料粒子是在煅烧 后形成的，在这一阶段中，物料的滞留时间对二氧化钛的晶型转化、粒子的大小和形状有决定性的 影响。工业生产中，希望煅烧形成的粒子外形圆滑规整，因此，晶型形成和晶粒长大都不能太快， 这包括从无定形的偏钛酸环绕着锐钛型微晶体(水解时加入的晶种)成长成锐钛晶型，以及再转化 金红石晶型，都需要有足够的时间使晶格排列整齐并逐步长大。从理论上讲，希望煅烧时不产生聚 集和烧结，使初级粒子按晶学规则长大到所要求的颜料粒子大小(0.2μm)。但实际上由于煅烧时不 可避免的过烧现象以及初级粒子间的相互团聚，煅烧品大都是聚集体。因此，煅烧必须有足够长的 时间，温度相应降低，烧结及聚结现象也可相应减少。一个直径 3.6 米、长 48 米、倾斜度 1/30 的 转窑，最高温度为 800-900℃时，物料滞留时间为 10-12 小时。如果煅烧时间过短，温度相应升高， 往往形成硬度很高的角质粒子，吸油量反而升高。但物料滞留时间过长则影响产量，故是没有必要 的。
(2)转窑尺寸及结构的影响
煅烧二氧化钛的转窑宜短而粗，工业上的转窑内径从 1.0-4.2 米不等，根据直径大小，长度与 直径比一般为 12：1-20：1。直径小的，比例大一些;直径大的，比例小一些。直径为 2.4-4.2 米 的窑，其长度大都为 48 米左右，直径小于 2.4 米窑的长度也相应短一些。一般而言，产量与直径成 正比。直径大时物料充填系数相应低一些，对质量有好处。由于偏钛酸脱水约耗用热量的一半以上， 细而长的窑为使脱水带有足够的热量，窑头温度必须相应提高，或加大气量。温度提高容易造成过 烧，加大气量使物料的线速度增大，造成阻力增加，粉尘损失也增加，这对煅烧是不利的。由于窑 的截面积与直径的平方成正比，因此随着直径增大，截面积增加得很快。以上这些问题在大直径转 窑中虽然同样存在，但相应要好得多。
转窑有没有一个单独的燃烧室，对质量有很大影响，由于火焰温度可高达 1300℃左右，如火焰 与物料接触，燃烧气与物料间温差很大，在烧成带物料本身温度很高，就不可避免要产生烧结。一 般认为燃烧气与物料最高温度间的温差应不超过 200℃，因此安装一个燃烧室使燃料充分燃烧后用 空气稀释至一定温度后再输入窑体与物料接触，对提高产量质量是有好处的。一个 48 米长的转窑，
燃烧室约 6 米左右，所得的煅烧物象米粒大小，色泽洁白而且比较柔软。
(3)窑内气氛的影响 当窑内出现还原性气氛，如一氧化碳气体后，二氧化钛将被还原成三氧化钛，影响钛白粉的质量。为了避免产生一氧化碳还原物质，就得保证燃料在窑内完全燃烧。这里应该准确控制燃料与助燃剂空气的比例。一般将燃料(煤气)与助燃空气的比例控制在 1：3.2，有时由于窑内通风不畅， 煅烧废气不能及时排出，也会造成燃料的不完全燃烧，此时，应加强窑内通风，以防止产生还原物 质。
(4)投料量 投料量的多少是由多少窑的几何尺寸来决定的。对于一定的窑，如果投料量过多，窑内的料层过厚，则物料在窑内的各种变化进行得不完全，煅烧品会夹带生料。如果投料过少，窑内的料层就 过薄，容易使物料发生烧结，使煅烧品颗粒变硬，色泽变黄、变灰，并且降低班产量，增加能耗。 一般可将窑的填充系数控制在 10%、20%之间，在生产中，则往往是根据煅烧品的质量情况及 窑的操作情况，通过实际计量的方法来控制投料量的。当然投料量还按钛白品种的不同而不同。生产非涂料钛白时投料量可以比生产涂料钛白时的投料量增加一倍以上。
(5)偏钛酸的含水量及颗粒度 偏钛酸含水量的高低决定了物料在干燥区中脱水脱硫的完全程度。含水量过高时，由于脱水脱硫不完全、物料就以团状或大颗粒状态进入高温区。而高温区停留的时间是很短的，因此，煅烧品 中常常夹带生料。含水量过低时，物料在干燥区脱水脱硫十分充分，物料以粉末状态进入高温区， 这种粉末状的物料在高温下容易发生烧结，使煅烧品颗粒变硬，色泽变黄变灰。涂料钛白生产时， 偏钛酸含水量控制在 65%左右。非涂料钛白生产时，偏钛酸的含水量控制在 50%左右。
偏钛酸颗粒度是生产非涂料钛白时影响脱硫的重要因素。颗粒度较小，则脱硫容易且完全，物 料不会向窑外冲流，得到的煅烧品色泽较白。颗粒度大，则脱硫比较困难，由于含硫高的钛白在高 温下具有很强的流动性，物料容易向窑外冲流。偏钛酸的颗粒是钛液水解过程中形成的。因此必须 按品种的不同要求，严格控制水解工艺条件，制得颗粒度合适的偏钛酸。
6. 3. 11 二氧化钛的粉碎 颜料用二氧化钛最重要的作用在于它被分散在介质中和涂在表面上(用作涂料)时的不透明性，这是二氧化钛主要的光学性能。与不透明性在不同程度上相互关联的重要光学性能是亮度、白度、 色相、着色力和遮盖力。二氧化钛的不透明性很大程度上取决于两种首要的特性，即折射率和颗粒 特性，颗粒特性包括粒度、粒度分布和颗粒形状。另外，二氧化钛在各种介质和设备中的分散能力 也是很重要的因素。因为，在大多数情况下颜料的光学性能能否充分显现出来，还取决于二氧化钛 的分散性如何，而分散性往往又和颗粒特性及表面性质密切相关。
颜料钛白对颗粒分布有很严格的要求。因此煅烧物需通过粉碎过程生产出符合这种要求的钛白 粉。工业上粉碎钛白粉的方法可分为湿式粉碎和干法粉碎两类。湿式粉碎如湿法球磨及砂磨，均在 水的介质中进行;干法粉碎有雷蒙磨、锤磨、离心磨、流能磨(气流粉碎)等。粉碎也可不用单一 的研磨设备，而是由二种或二种以上研磨设备组合使用，如将煅烧物先经环辊研磨后再气流粉碎， 也有用同一种设备进行多次研磨，如二次气流粉碎。粉碎工艺流程的选择主要取决于钛白品种的需 要，生产非颜料型产品(如焊条、冶金、搪瓷、电容器级钛白)时，不强调单个颗粒的粒度，只要 求 320 目筛余物不超过 0.5%，煅烧物经过一次干式机械粉碎(如离心磨、雷蒙磨或球磨)即可符合要求。按钛白工业发展过程看，大致走的是一条湿磨向干磨发展的道路，过去生产用有机体系涂 料的钛白时大都用湿磨，生产用作水溶性涂料的钛白时用干磨，而目前越来越多的工厂采用干磨， 干磨生产效率高，适应性强。
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