摘要：研究了煅烧晶种加量对钛白粉质量的影响。在钛白粉生产中，偏钛酸滤饼采用复合盐处理剂处理，加入煅烧晶种，调整煅烧温度，制备出金红石质量分数为98%～99%的钛白粉初品，研究了煅烧晶种加量对钛白粉质量的影响。结果表明，随着煅烧晶种加量的增加，金红石合格所需煅烧温度呈下降趋势，4%～6%加量对温度影响不大；煅烧晶种加量增加，初品平均粒径减小，离散系数在6%时最小。复合处理剂盐处理样品的蓝相和消色力均随晶种加量增加而变化，5%时消色力最佳。

　　关键词：煅烧晶种；钛白粉；煅烧温度；粒径

　　0引言

　　钛白粉是一种重要的无机化工产品，其具有优异的光学性质和化学稳定性，在涂料、塑料、造纸等领域广泛应用。金红石型钛白粉具有更高的遮盖力、更强的耐候性和更好的颜料性能，为市场主流产品。钛白粉生产中高温煅烧工序直接影响钛白粉样品晶体结构和性能，煅烧前对偏钛酸采用盐处理改善其煅烧特性。煅烧晶种提供晶体生长的初始位置，促进晶型转化和粒度的控制。煅烧晶种加量对钛白粉质量有重要影响，可以降低煅烧温度，改善产品晶体形貌和粒度分布，提升颜料性能。本文选用锌盐、铝盐、钾盐复合处理剂进行处理，研究煅烧晶种加量对钛白粉晶型转化温度、晶型参数、初品形貌及粒度分度、颜料性能的影响。

　　1实验材料与方法

　　1.1实验材料和主要仪器

　　偏钛酸滤饼、煅烧晶种，龙佰集团；氧化锌、碳酸钾、硫酸铝、氢氧化钾，国药集团化学试剂公司。

　　Regulus 8230 SEM，Hitachi；普析T10CS紫外分光光度计，北京普析通用仪器公司。

　　1.2实验步骤

　　1）偏钛酸滤饼打浆，配置300g/L浆料，置70℃恒温水浴锅搅拌60 min，混合均匀；

　　2）加入“0.28%锌盐（以ZnO计）+0.20%钾盐（以K2O计）+0.14%铝盐（以Al2O3计）+煅烧晶种”复合盐处理剂，搅拌30 min；

　　3）将浆料干燥后研磨粉碎；

　　4）样品置于马弗炉中高温煅烧，7℃/min速率升温至420℃保温30 min，3℃/min速率升温至760℃保温30 min，2℃/min速率升温至煅烧高温区温度保温30 min；

　　5）金红石含量合格钛白初品研磨，测试消色力、蓝相、SEM。

　　1.3测试方法

　　采用分光光度计测定并计算消色力（TCS）和蓝相（SCX）；采用扫描电镜进行SEM表征，计算颗粒平均粒径。

　　2结果与讨论

　　2.1煅烧晶种加量对晶型转化温度的影响

　　偏钛酸加入不同量煅烧晶种（2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%）进行实验，煅烧晶种加量对金红石含量及煅烧合格所需温度影响如图1所示。

　　从图1-1可知，随着煅烧晶种加量的增加，各煅烧温度下金红石含量均表现为增大趋势，煅烧温度越高煅烧晶种加量对金红石含量影响越小。从图1-2可知，随煅烧晶种加量增加，金红石合格所需煅烧温度先下降后稳定然后再次下降，加量8%时为最低煅烧温度913℃,加量4%～6%时对煅烧温度影响不大。

　　煅烧晶种在煅烧过程中提供大量成核点，促进金红石相形成。增加煅烧晶种加量后成核点增加，加速晶体的生长，降低所需的转化温度。煅烧晶种降低了晶体生长所需的能量壁垒，使得在较低温度下便可实现晶型转化，这是由于晶种的表面能较高，能够为晶体生长提供额外的能量支持。煅烧晶种的均匀分布使得晶体生长更加均匀，避免局部高温区域的形成，整体上降低了煅烧温度的要求。通过控制的合理煅烧晶种加量，可以提升钛白粉产品质量。

　　2.2煅烧晶种加量对晶胞参数的影响

　　偏钛酸加入不同量煅烧晶种（2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%）在890℃下进行实验，得到煅烧晶种加量对晶胞参数影响数据。从数据可知，随煅烧晶种加量的增加，样品锐钛相和金红石相a、c、晶胞体积等参数均无明显变化，煅烧晶种加量对晶胞参数无明显影响。

　　煅烧晶种的作用只是结晶中心诱导锐钛相向金红石相转变，煅烧晶种不会显著改变钛白粉晶体结构，煅烧晶种提供成核点，促进晶体的初步形成和生长。在高温煅烧过程中，晶体结构的最终稳定性更多地取决于整体煅烧环境和温度控制，与晶种加量多少无关。

　　2.3煅烧晶种加量对初品形貌和粒度分布的影响

　　偏钛酸加入不同质量分数煅烧晶种（2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%）进行实验，煅烧至金红石质量分数98.5%左右停止，考察煅烧晶种加量对初品形貌和粒度分布的影响数据。随煅烧晶种加量增加，金红石含量合格钛白初品平均粒径逐渐变细，粗大颗粒及长条形颗粒明显减少，长径比呈现明显下降，增加煅烧晶种含量有助于改善颗粒形貌，使颗粒更加均匀和规则。随煅烧晶种加量增加，初品平均粒径和标准差均表现显著下降趋势，加量8%时初品平均粒径为最小200μm；离散系数表现为先下降后增加趋势，加量6%时初品离散系数为最小值0.41，此时样品粒度分布最集中。

　　煅烧晶种加入能提供更多成核点，促进晶体均匀生长，减少颗粒间聚集现象，颗粒形貌更加规则，平均粒径减小。增加煅烧晶种加量，粗大颗粒和长条形颗粒减少，说明煅烧晶种在提高晶体生长均匀性方面起到显著作用。煅烧晶种在钛白粉煅烧过程中通过提供成核点和诱导晶体生长，可以有效控制颗粒的大小和形貌，提高颗粒的均匀性。6%煅烧晶种能够显著优化粒度分布，使颗粒更加均匀，减少粗大颗粒的比例，提升钛白粉的品质。

　　2.4煅烧晶种加量对初品颜料性能的影响

　　偏钛酸加入不同量煅烧晶种（2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%）进行实验，金红石含量合格时样品TCS（消色力）和SCX（蓝相）的影响如图2所示。

　　从图2-1可知，在复合盐处理剂体系下，当煅烧晶种加量从2%增加至8%过程中，样品消色力表现为先增加后下降趋势，当煅烧晶种加量为5%时样品消色力达到最大值，这表明适量的煅烧晶种加量能够显著提高钛白粉的遮盖能力和颜料性能，但过量的煅烧晶种可能导致颜料性能的下降；样品蓝相表现为增加趋势，这表明煅烧晶种的加入有助于提高钛白粉在蓝光范围内的反射能力，改善其光学性能。从图2-2可知，样品蓝相（-0.6~1.4）与样品平均粒径（220~300 nm）表现为负线性关系，样品蓝相越小其平均粒径越大，在生产过程中采用控制样品蓝相的方法来控制样品的平均粒径。

　　消色力是钛白粉颜料性能的重要指标，反映其遮盖能力。适量的煅烧晶种（如5%）能够提供更多的成核点，促进均匀的晶体生长，从而提高消色力。当煅烧晶种加量超过5%时，可能由于过多的晶核导致晶体生长过快，颗粒不均匀，反而降低了消色力。因此，在生产过程中，需要精确控制煅烧晶种的加量以优化消色力。蓝相值反映了钛白粉在蓝光波段的反射能力。煅烧晶种的加入有助于形成更加均匀和规则的晶体结构，减少光的散射损失，提高蓝光反射能力。随着煅烧晶种加量的增加，蓝相值持续增加，这对于提高钛白粉的光学性能具有积极意义。

　　样品的蓝相值与其平均粒径之间存在负线性关系，这表明蓝相值可以作为调节钛白粉平均粒径的方法。通过调节煅烧晶种加量，控制蓝相值来控制钛白粉的粒径，优化产品的颜料性能。

　　根据实验结果，最佳的煅烧晶种加量为5%，此时钛白粉的消色力达到最大值，同时蓝相值较高，表明其颜料性能最佳。在实际生产中，可以通过监测和调节煅烧晶种的加量，控制蓝相值来间接控制钛白粉的粒径，从而实现对产品质量的精确控制。

　　3结论

　　本研究通过实验探讨了煅烧晶种加量对钛白粉质量的影响，结果表明：煅烧晶种加量增加且相同煅烧温度下金红石含量逐渐增加，随煅烧温度提高煅烧晶种加量对金红石含量的影响减弱；煅烧晶种加量增加金红石合格所需的煅烧温度表现下降趋势，4%~6%加量范围对煅烧温度影响不大，适量煅烧晶种可以有效降低煅烧温度；粒度分布方面，金红石合格时初品平均粒径随煅烧晶种加量增加表现为减小趋势，离散系数表现为先下降后增加趋势，6%加量时离散系数为最佳值，粒度分布最集中；颜料性能方面，蓝相值随煅烧晶种加量的增加持续增加，表明晶种的加入提高了钛白粉在蓝光范围内的反射能力；消色力先增加后下降，5%加量时为最佳值，显示适量的晶种加量可以显著提升钛白粉的遮盖能力。通过合理控制煅烧晶种加量，可以优化钛白粉的生产工艺，提升产品质量和性能。

       参考文献：

　　[1]吴健春，路瑞芳，孙蔷，等.煅烧晶种加量对钛白粉质量的影响研究[J].钢铁钒钛，2023，44（1）：10-14.

　　[2]王建立，宋为聪，侯焕焕，等.晶习调整剂及晶种对细晶煅烧氧化铝性能的影响[J].轻金属，2023（1）：14-18.

　　[3]王子楠，陈葵，朱家文，等.晶种和盐处理剂对煅烧过程中二氧化钛晶型转变的影响[J].无机盐工业，2020，52（3）：45-50.