高純微細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，團聚少，分散性好。精制TiCl4水解法制備高純微細，具有投資少，操作簡單，成本低，易于產業(yè)化等優(yōu)點。實驗中發(fā)現，水解制備過程中，偏鈦酸中NH4Cl的存在對于防止粒子的團聚具有較大的作用，對于制備分散性好的產物有好處。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發(fā)生化學反應，擴散進入到產物中，影響產品純度。另一方面，濾餅中的NH4Cl的存在對產物純度有多大影響，以及為了降低成本，生產中含有NH4Cl的濾液是否可以循環(huán)使用和如何回收等問題，在此工作中進行了試驗和探討。

    實驗

    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，反應生成偏鈦酸，然后靜置，過濾，干燥和煅燒得產物。

    結果與討論

    1偏鈦酸中NH4Cl含量對產物TiO2理化性能的影響

    為了考查NH4Cl對產物理化性能的作用，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，吸附NH4Cl的能力越強，因而其中的NH4Cl含量也越高。實驗表明，當鈦液濃度越高時，所得的產物越疏松，分散性越好，TiO2的純度一般都大于99.5%。

    2反應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，防止其粒子的長大和團聚，也有由于分散劑的加入導致濾餅中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)長大和團聚，即起到使偏鈦酸顆粒細化的作用，這一作用也同時增強了偏鈦酸對NH4Cl的吸附能力，從而導致濾液中的NH4Cl減少，濾餅中NH4Cl的增加。

    3濾液循環(huán)使用對產物理化性能的影響

    在制備TiO2過程中，要產生大量的含有一定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，不僅減少了整個工藝流程中純水的用量，使TiO2的生產成本大大降低，同時通過循環(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)使用對產物理化性能的影響不大，且所獲得的樣品經某無線電元件廠試用表明，完全達到對該種材料的要求。但是要盡量避免濾液達到飽和狀態(tài)，因為濾液達到飽和時，新生成的NH4Cl就會結晶出來，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，揮發(fā)出來的NH4Cl遇冷很容易凝結在設備的低溫部分，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對煅燒材質的影響

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

    結論

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

    (2)在工藝過程中，濾液可以適當地循環(huán)使用，以減少純水用量，也有利于濾液中NH4Cl的進一步回收。

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