高純微細(xì)TiO2粉末是固相法制備鈦酸鹽系列電子陶瓷粉體的主要原料。電子陶瓷用的TiO2要求純度高,，粒度細(xì)，團(tuán)聚少，分散性好,。精制TiCl4水解法制備高純微細(xì)，具有投資少,，操作簡單,，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點(diǎn),。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),，水解制備過程中，偏鈦酸中NH4Cl的存在對于防止粒子的團(tuán)聚具有較大的作用,，對于制備分散性好的產(chǎn)物有好處,。然而，高溫下NH4Cl 分解為具有較高活性的NH3和HCl氣體,，易與材料中的某些雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),，擴(kuò)散進(jìn)入到產(chǎn)物中，影響產(chǎn)品純度,。另一方面,，濾餅中的NH4Cl的存在對產(chǎn)物純度有多大影響，以及為了降低成本,，生產(chǎn)中含有NH4Cl的濾液是否可以循環(huán)使用和如何回收等問題,，在此工作中進(jìn)行了試驗(yàn)和探討。

    實(shí)驗(yàn)

    先將精制TiCl4緩慢地加入到高純水中,，配制成一定濃度的鈦液,。在攪拌條件下，將等體積的濃度為鈦液濃度倍的氨水逐漸加入到鈦液中,，反應(yīng)生成偏鈦酸,，然后靜置，過濾,，干燥和煅燒得產(chǎn)物,。

    結(jié)果與討論

    1偏鈦酸中NH4Cl含量對產(chǎn)物TiO2理化性能的影響

    為了考查NH4Cl對產(chǎn)物理化性能的作用，通過改變鈦液濃度獲得不同含量的偏鈦酸,。濃度越高,，制得的偏鈦酸顆粒越細(xì)，吸附NH4Cl的能力越強(qiáng)，因而其中的NH4Cl含量也越高,。實(shí)驗(yàn)表明,，當(dāng)鈦液濃度越高時(shí)，所得的產(chǎn)物越疏松,，分散性越好,，TiO2的純度一般都大于99.5%。

    2反應(yīng)方式及分散劑的加入對偏鈦酸中NH4Cl含量的影響

    在無分散劑存在的情況下,，反應(yīng)方式對濾液中NH4Cl含量的影響很小,。但在相同條件下，在鈦液中加入一定量的分散劑,，可使濾液中的NH4Cl含量大大減少,，所得的TiO2更疏松，分散性更好,。加入分散劑的目的,，是為了在合成偏鈦酸時(shí)，防止其粒子的長大和團(tuán)聚,，也有由于分散劑的加入導(dǎo)致濾餅中NH4Cl的增加,，從而使TiO2更為疏松的作用。分散劑的存在被吸附在生成的偏鈦酸微粒表面上,，防止其繼續(xù)長大和團(tuán)聚,，即起到使偏鈦酸顆粒細(xì)化的作用，這一作用也同時(shí)增強(qiáng)了偏鈦酸對NH4Cl的吸附能力,，從而導(dǎo)致濾液中的NH4Cl減少,，濾餅中NH4Cl的增加。

    3濾液循環(huán)使用對產(chǎn)物理化性能的影響

    在制備TiO2過程中,，要產(chǎn)生大量的含有一定NH4Cl的濾液,，濾液可以通過蒸發(fā)濃縮回收NH4Cl。如果濾液可以循環(huán)使用,，不僅減少了整個(gè)工藝流程中純水的用量,，使TiO2的生產(chǎn)成本大大降低，同時(shí)通過循環(huán)使用,，也使濾液中 NH4Cl濃度不斷地得到提高,，這有利于NH4Cl的回收和降低消耗。為此,，以濃度為1mol/g的鈦液與氨水反應(yīng)得到的濾液作為稀釋TiCl4的水溶液,，其后鈦液的濃度為2mol/L。

由此可見,，濾液的循環(huán)使用對產(chǎn)物理化性能的影響不大,，且所獲得的樣品經(jīng)某無線電元件廠試用表明,，完全達(dá)到對該種材料的要求。但是要盡量避免濾液達(dá)到飽和狀態(tài),，因?yàn)闉V液達(dá)到飽和時(shí),，新生成的NH4Cl就會(huì)結(jié)晶出來，夾雜到偏鈦酸中,，給煅燒過程帶來很大的能耗和回收問題,。在煅燒時(shí)，揮發(fā)出來的NH4Cl遇冷很容易凝結(jié)在設(shè)備的低溫部分,，因此這部分NH4Cl的回收可以采取使釋放出來的氣體冷卻的辦法來回收,。

    4偏鈦酸中NH4Cl對煅燒材質(zhì)的影響

    在高溫煅燒偏鈦酸時(shí)，NH4Cl分解為具有活性的NH3和HCl氣體,，同時(shí)可能還有少量水汽存在,，對與其接觸的煅燒材質(zhì)有較強(qiáng)的腐蝕作用，可能對產(chǎn)品造成污染,，高溫下偏鈦酸中NH4Cl分解出的HCl易與材質(zhì)中的鐵等雜質(zhì)反應(yīng)，雜質(zhì)進(jìn)入產(chǎn)物使其顯色,。鐵會(huì)使TiO2顯黃色,，即鈦黃。為保證產(chǎn)品純度,，應(yīng)采用表面光滑的高純氧化硅或氧化鋁為煅燒料缽的材質(zhì),。

    結(jié)論

    (1)精制TiCl4水解制備的高純微細(xì)TiO2過程中，偏鈦酸中NH4Cl的存在可以起到使產(chǎn)物疏松,、防止硬團(tuán)聚形成的作用,，對產(chǎn)物的純度幾乎沒有影響。

    (2)在工藝過程中,，濾液可以適當(dāng)?shù)匮�環(huán)使用,，以減少純水用量，也有利于濾液中NH4Cl的進(jìn)一步回收,。

    (3)偏鈦酸煅燒過程中,，NH4Cl易與煅燒料缽材質(zhì)中的鐵等雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，致使產(chǎn)物中鐵含量高,。此外,，料缽表面的光滑和致密程度也直接影響NH4Cl與雜質(zhì)的反應(yīng)。表面光滑致密的高純氧化硅或氧化鋁材質(zhì)有利于保證產(chǎn)品的純度,。