一、 概述

    鈦白粉是二氧化鈦的俗稱，優良的白色性能使其在油墨、涂料、油漆、造紙等行業占據了市場的絕大份額，因此，被冠于“白色王”的美譽，日常生活中，只要有白色產品或類白色產品，幾乎都有鈦白粉的參與。除了鈦白粉之外，類似產品還有鉛白、鋅白、立德粉、大白粉等，它們的市場份額遠不及鈦白粉，而且各項性能較差，尤其是耐候性、光澤度等方面，因此它們只能應用于低端行業。

    目前，鈦白粉的生產有兩種方法，分別是硫酸法和氯化法，就全世界范圍內來講，氯化法的產能要比硫酸法略多，而在我國，由于技術原因，硫酸法廠家遠大于氯化法，氯化法的年產量僅占總產量的5~8%。

     硫酸法之所以應用廣是因為它發展歷史悠久，工藝路線相當成熟，對設備的配置要求很低，對原料的要求不高，鈦礦、鈦渣都可以，而且這種方法即可以生產金紅石型鈦白粉，又能生產銳鈦型鈦白粉，基建要求低，投產時間短。由于以上原因，硫酸法鈦白粉被復制，在鈦白粉行業占有相當重要的地位。相比氯化法，硫酸法又有自己的缺點，主要表現在操作流程很長，各崗位操作復雜，機械化程度低，流程變量多，參數可控性不高，且“三廢”排放量大，污染嚴重，能源消耗巨大，屬于高能耗、高污染企業。雖然硫酸法缺點眾多，也有被其他方法代替的趨勢，但是現階段人們對它的熱情不減，生命力依舊頑強，在將來的很長時間內依舊會占據重要的地位。

     盡管氯化法比較先進，流程短，自動化程度高，產品質量穩定等優點，但是它的原料來源困難，成本高，雖然“三廢”排放量少，但是將生產高鈦渣和人造金紅石所排放的廢棄物計算在內，其“三廢”排放總量也是相當龐大的。同時，其技術復雜，生產難度大，對設備和材料要求高，推廣起來還是有一定的難度。

     在鈦白粉的各項指標中，白度是比較重要的指標之一，由于鈦白粉的白度較高，也是被稱為“白色王”的主要原因，但是鈦白粉的白度并非定值，而是根據生產方法和工藝參數改變的，當然白度是越高越好。關于鈦白粉白度的影響因素國內外研究的較少，相關論文及著作解釋的也較為寬泛。通過研究二氧化鈦粒子的大小、形狀、粒度分布以及雜質的種類和晶核缺陷簡要說明了它們與白度的關系，但對于理論解釋較少，沒有找到根本原因；著重對表面處理的影響做了相關研究，認為漿料分散性、pH值、化學品加入順序等對終產品性有較大影響，但對白度的解釋極少；雖未對鈦白粉的白度進行研究，但對純堿的白度做了相關說明，認為粒度、鐵含量和生產工藝對產品性能有較大影響。

    二、白度的定義及分類

     白是具有光反射比高和色飽和度低的特殊顏色屬性，是基于目視感知而判斷反射物體所能顯白的程度。一般當物體表面對可見光譜內所 有波長的反射比都在80%以上時，可認為該物體表面為白色。白色位于色空間中相當狹窄的范圍內，它們與其他顏色一樣，可以用三維量（即光反射比Y、純度C、主波長λ）來表示。但人們卻習慣將不同白度物體按一維量白度（W）排序來定量評價其白色程度，而把理想白色（如高純度硫酸鋇，其白度值為百分百）作為參比標準。無論是目視評定白度，還是用儀器評定白度，都須建立在公認的“標準”基礎上。所以，所謂白度是指距離理想白色的程度。

     為了便于研究及比較，人們引入三刺激值Y（明度）、興奮純度（Pe），以及L、a、b值幾個物理量來規范白度或顏色。對于Y和Pe來講，不同的人有不同的看法，有資料顯示物體表面Y＞70，Pe＜10時可看做白色，有的則顯示Y=70~90，Pe=0~10時為白色。

     為了進一步改進和同一顏色的評價方法，國際照明委員會（CIE）引用了L、a*、b*三個數值來表示某一顏色，L值為亮度，變化范圍了0~100，L=0為完全黑暗，即為黑色，L=100為明亮。a*、b*值有正負之分，其中a表示紅綠色，-a*為綠色，絕 對值越大，綠色飽和度越大，+a*為紅色，數值越大，紅色越強烈。b*值為黃藍色，-b*為藍色，絕 對值越大，藍色越深，+b*為黃色，數值越大，黃色越深。有了這三個數值之后可在空間建立三維顏色坐標系，見圖1，L、a、b為坐標軸，任何一種可見光顏色都可以在坐標系中表示出來，這種表示方法比于Y和Pe更為精細準確，適用范圍更廣。

     國際上對于白度的計算公式或方法有多種，如甘茨白度、藍光白度、亨特百度、Tabble白度、建材白度等，甚至每個行業或企業都有不同的評定方法，就是用頻率來看，甘茨白度、藍光白度、亨特白度是應用較多的三種.

三、 白度的測量

    白度的計算和測量方法有多種，因此在對比白度時需要說明用的何種計算方法，因為不同的計算方法取得的白度值有較大不同。在市面上有很多用于測量白度的儀器，不同一起的測量原理可能存在差異，致使同種樣品使用不同儀器測量時結果有所不同。

目前用于測量白度的儀器有MS-350、ND101-DP、ZDB-1等，它們的光源型號和視野角度有所不同，表1為同種樣品不同測試條件下的白度值，由表可知，不同的測試條件對白度的影響較大，因此，測試方法的選擇對白度數據有相當大的影響。

四、影響白度的因素

     就目前來講，影響鈦白粉白度的因素有雜質、粒徑和粒度分布、顆粒形狀、鈦含量等因素。

五、 生產中提高白度的方法

      在生產及客戶使用過程中，都希望鈦白粉的白度能夠更高，據經驗分析，當鈦白粉的白度升高時，其遮蓋力、消色力指標也會相應升高，因此，要達到同等的效果使用的鈦白粉量就少，成本就會降低。關于生產中提高白度的方法目前主要有以下幾點（針對于硫酸法）。

（1）原料選擇方面

      原料是生產的首步，只有合格的原料才能生產合格的產品，鈦白粉對于雜質的含量極為敏感，有時要精細準確到1ppm，因此，選擇好的礦源是重中之重。鐵、錳、釩鈮是比較重要的雜質，其含量需要進行嚴格的測試并精細準確控制。

（2）水解技術

     水解是硫酸法鈦白粉生產過程中重要的工藝，也是影響鈦白粉白度的重要位置。通常加壓水解產物的均勻性較差，洗滌速度慢，成品白度差，而常壓水解可以克服這一缺點，時顆粒形狀均勻，白度上升。

（3）煅燒條件

      煅燒是脫水、脫硫、晶型轉化、晶型成長的過程，與成品的白度有直接關系，切勿欠燒或過燒。一般在回轉窯前方設置燃燒室，防止高溫火焰直接接觸物料，并控制溫度、轉速和煅燒時間，根據經驗控制各項參數。

（4）砂磨條件

     砂磨是后處理階段的首作業，其任務是將物料打碎，用于后期的包膜處理。當物料過粗時，包膜不均勻，過細會導致成品遮蓋力下降，并浪費研磨資源，因此，一般控制平均粒徑在0.3~0.6μm之間。

（5）包膜過程

      包膜方式、包膜量、包膜的均勻程度等都可以影響產品的白度，通常情況下，包磷、鋁、鋯是會是白度有升高的趨勢，而包硅則會使白度不變甚至下降，而當包膜不均勻時也會嚴重影響成品的白度。

（6）氣粉條件

     氣粉是將鈦白粉粉碎到合適的粒徑，粒徑越大，均勻性越差，白度越低，反之白度升高，因此，根據經驗一般將成品粒徑粉碎到0.2~0.35μm之間。

六、通過以上對于鈦白粉白度的分析，可得出兩個結論：

（1）鈦白粉的白度常用甘茨白度、藍光白度和亨特白度來表示，不同的白度由不同的應用場合，而且測量白度的儀器存在差異，對比時需要確定儀器型號；

（2）鈦白粉白度的影響因素有雜質、粒徑和粒度分布、顆粒形狀和鈦含量，其中雜質的影響很嚴重，其次是粒度分布和鈦含量，顆粒形狀對白度的影響較小，具體影響作用為雜質含量越低，粒度分布越集中，平均粒徑越小，鈦含量越高，白度值越大，反之白度越小.

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