一、颜料用钛白粉的光学性能主要是取决于颗粒特性和表面性质
颜料用钛白粉主要的光学性能是在于它被分散在介质中和涂在表面上（作涂料）时的不透明性。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、消色力和遮盖力。钛白粉的不透明性很大程度上取决于它对光的折射率和颗粒特性。颗粒特性包括粒度、粒度分布和颗粒形状。另外，钛白粉在各种介质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，还取决于钛白粉的分散性如何，而分散性往往又和颗粒特性及表面性质密切相关。
二、钛白粉的颗粒特性对颜料性能的影响
颗粒特性对颜料性能的影响有以下三方面。
1.颗粒粒度对颜料性能的影响
对于一定波长的人射光，当颜料颗粒大小为半波长时，对光的散射率最高，也就是不透明度最高。可见光的波长为0.4-0.7μm，故理论上颜料颗粒的最佳粒径为0.2-0.35μm。若颗粒度过小，则发生光的衍射，导致不透明度下降。且颜料性能与散射系数关系甚大。当散射系数在粒径为0. 2μm时为最高，这时颜料的消色力和遮盖力最优，白度和光泽都最好。但各种颜料性能之间有时相互矛盾，如粒径变小时，耐候性就相应下降，因此对于一些耐候性要求高的颜料，粒径应该适当大一些。
2.粒度分布对颜料性能的影响
颜料性能优良的钛白粉，其颗粒的粒度分布宽度应尽可能狭窄，即颗粒粒径在0.2-0.3μm之间的要占绝大多数，而0.lμm以下和0.37μm以上者几乎不存在。
3.颗粒形状对颜料性能的影响
颜料的颗粒形状对光散射也有影响，一般粒子为圆形时，散射率最高，对圆滑规整的颗粒，其颜料性能最优。要尽可能避免角状颗粒，因其不仅光学性能差，而且堆积在一起时，空间体积大，相应的吸油量高。
三、钛白粉需要粉碎的原因及粉碎的方法
经锻烧的钛白粉大都是粒子的聚结物，需进行粉碎才能使粒度达到颜料标准的要求，从而获得尽可能高的不透明度及其他颜料性能。
颜料钛白粉对颗粒大小和粒度分布有严格的要求，因此选择合适的粉碎设备和工艺流程是很必要的。粉碎钛白粉的方法可分为湿式粉碎和干式粉碎。湿式粉碎如湿法球磨及砂磨，均在介质水中进行；干式粉碎有雷蒙磨、锤磨、离心磨（万能磨）、流能磨（气流粉碎机）等。粉碎可采用单一的研磨设备，也可采用由两种或两种以上研磨设备组合使用，如将锻烧物先经雷蒙磨研磨后，再经气流粉碎，也可用同一种设备进行多次粉碎，如二次气流粉碎。粉碎工艺流程的选择主要取决于钛白粉品种的需要。生产非颜料型产品，如电焊条、冶金、搪瓷、电容器级钛白粉时，不强调单个颗粒的粒度，只要求320目筛余物不超过一定范围即可，锻烧物只经过一次干式粉碎，如离心磨或雷蒙磨，即可符合要求，有些锐钛型颜料钛白粉也只经过一次干式粉碎。
四、离心式粉碎机磨粉的原理、影响磨粉效果的因素及获得理想细度的方法
离心式粉碎机的磨粉是借助于物料在粉碎机内高速旋转时的离心力的撞击作用，是将固体物料内部的凝聚力克服而分裂的操作。大块物料分裂成小块物料的操作称为破碎，小块物料变成细粉的操作称为粉碎。
在离心式粉碎机粉碎锻烧物的过程中，物料在机内的撞击形式有三种：一是锻烧品颗粒与机壳的撞击；二是锻烧品颗粒与刀具的撞击；三是锻烧品颗粒之间的撞击，以前两种撞击形式为主。磨粉的细度就取决于这些撞击的程度。撞击的机会越多，钛白粉的细度越细，离心式粉碎机内物料撞击机会的多少是由物料在机内停留的时间和物料获得的离心力两个因素决定的。刀具与机壳的间距小，进风量小，物料停留时间长，粉碎机主机电机的功率大，物料获得的离心力就大。生产中只要控制较小的间距，合适的进风量和加料量，就能获得较理想的细度。
五、雷蒙磨粉碎的工艺流程
雷蒙磨又称环辊磨，钛白粉工业都用摆轮式环辊磨。雷蒙磨可用来粉碎非颜料型钛白粉产品，也可用在颜料钛白粉的一次性粉碎和初级粉碎上。雷蒙磨粉碎钛白粉工艺流程如图1所示。锻烧物从贮料斗接加人雷蒙磨的机体内，此机有竖轴，在轴顶交叉的十字横梁上有自由下悬且附有悬辊的2-6个摆，悬辊除自转外，还随摆一起绕竖轴旋转。竖轴转动时，离心力使悬辊紧贴于静止的环形衬垫上。物料在悬辊与衬垫之间通过。大块及未被粉碎的物料坠于机底，并被轮子重新将其抛掷于滚动很快的悬辊前的衬环面上，已被粉碎的物料为空气流携出，在上部离析器中分离出粗颗粒返回研磨区重新研磨，磨细的钛白粉随气流进人旋风分离器内，分离出的钛白粉自下部星形下料器卸出，成品细度可由调节吹人空气量的大小来控制，空气通过鼓风机重新返回雷蒙机底部构成闭路循环。如一级旋风分离器达不到要求，则可安装两级旋风分离器，或与布袋收尘器串联。
六、雷蒙磨粉机与离心式粉碎机相比所具有的优点
雷蒙磨粉机与离心式粉碎机相比具有以下五方面的优点。
①雷蒙磨粉机不仅可以磨钛白粉，也可以磨钛铁矿。
②由于雷蒙磨内部附有离析器，可以调节细度，因而磨粉的细度好，产品粒度均匀，粗粒子少。
③由于雷蒙机是通过摆轮离心力对物料的挤压和研磨而达到粉碎目的的，因此其粉碎的钛白粉粒子外形比较圆滑，粒子较结实，钛白粉成品的吸油量明显下降，白度和消色力也有所提高。但如果粉碎前的钛白粉过于松软，则经粉碎后的钛白粉黏性大，容易堵塞管道，容易产生结块。解决的办法是提高风压。
④产量大、用电省。一台五辊雷蒙磨每小时产量约1吨，而一台Φ600mm型的离心式磨机粉碎颜料型钛白粉每小时产量只有160-300kg。粉碎非颜料型钛白粉的产量可达1. 5-2.0吨。
⑤由于离心式粉碎机的机体大都用铸铁制成，粉碎钛白粉时，机体磨损较严重，铁的污染有时可使钛白粉中铁的含量增加0.02％左右，严重影响到钛白粉的色泽和光泽，有的单位采用在内壁堆积碳化钨焊条的方法减少磨损，取得了一定的效果，但污染仍很大，而雷蒙磨的材料磨损的污染就少得多。
七、钛白粉工业常用的气流粉碎机、采用的粉碎介质及扁平式气流粉碎机的工作原理
气流粉碎机又称流能磨，是一种性能优越的超微粉碎设备。气流粉碎机内的物料在高速气流（等于或超过声速）的作用下，相互发生剧烈碰撞和研磨而被粉碎。钛白粉工业常用的气流粉碎机有扁平式和环形式两种，采用的粉碎介质（气体）为过热蒸汽或高压空气或惰性气体。
扁平式气流粉碎机是由上下盖、进料管、喷嘴圈及喷嘴、卸料管、排气管组成。其工作原理为：气流粉碎机工作时，高压工质，常用的是高压蒸汽，通过喷嘴进人粉碎室，形成高达每秒几百米甚至每秒上千米的超声速喷气流，物料通过文氏管吸人粉碎室，喷气流夹带着物料粒子在粉碎室内以极高的速度旋转着，在这样强大的旋风流中，各处的流体动力学特性均不一样，即在半径方向上存在有梯度，在靠近粉碎室外圆周处，除了有强劲的气流之外，尚有许多小漩涡流，使物料呈高度湍动状态，物料在这里以巨大的动量彼此碰撞（占粉碎量的80%左右），又与圆周壁相摩擦（占20％左右），完成粉碎过程，这一带称为粉碎区（见图2）。
在粉碎区与中央收集区之间，工质以相当高的流速形成主旋风流。被粉碎了的物料在这里以层流的流型随主旋风流而运动，从而在向心力的作用下，发生分级作用，这一带称为分级区。粉碎区与分级区的分界处称为分级圆。喷嘴的轴线也就是喷气流的轴线与此圆相切。被分离出来的合格粒子，以阿基米德螺线的轨道，克服离心力，跑人收集区而被收集下来。
八、气流粉碎的工艺流程
图3为气流粉碎钛白粉工艺流程。由锅炉房发生的高压蒸汽（一般为0.637-1.176MPa表压），经过过热炉加热到一定温度(250-350℃），通过流量计进人气流粉碎机的粉碎室，少量蒸汽导人文丘里加料器，将料斗中物料吸人粉碎室。粉碎后的产品部分从主体下料筒中捕集下来，并经星形下料器卸出，部分随气流进人旋风分离器及布袋收尘器，收集的钛白粉从卸料筒及布袋中卸出。如通过布袋的气流中仍残留有细料钛白粉，可再安装一水喷淋塔回收之后，废气放空。
九、气流粉碎工艺条件的选择
1.加料量
气流粉碎机的加料量与工质、所粉碎的物料、要求的细度等因素有密切的关系。不同规格的气流粉碎机对于某一确定的物料，都有一个最佳的加料量，此时既可使物料粒子的冲击速度最大，又可使物料在工质中的浓度适中，从而使粉碎效果处于最佳状态。Φ280mm的扁平式气流粉碎机，工质用压力0.784MPa以上的过热蒸汽，粉碎锐钛型钛白粉的加料量每小时约65-80kg。随着气流粉碎机直径的增大产量增加很快。直径增大40％，产量就增加200％。一般而言，降低加料量会使粒子的粉碎过程大大加速，在粉碎室的停留时间加长，碰撞机会增多，从而提高粒子的细度。为使粉碎产品质量稳定，特别要注意加料的均匀性，一般认为加料量变化幅度应不大于±2％。
2.进料粒度
进料粒子不能太大，对于坚硬的物料，最大进料粒度为4-14目，最小为20-100目；软、脆的物料，最大为2-5目，最小为10-100目。
3.工质、压力和温度
可用作气流粉碎机工质的有过热蒸汽、压缩空气、惰性气体。一般而言，粉碎矿石型物料时，大多用过热蒸汽；粉碎药物型物料时，大多用压缩空气；惰性气体一般只用在物料必须避免氧化等特殊场合中。
一般使用过热蒸汽较压缩空气好，因为蒸汽易得而且便宜，其成本约为压缩空气的1/2以下。蒸汽压力可以很高，其提供的动能比空气高得多，而且不存在空气压缩机润滑油的污染问题，用过热蒸汽粉碎钛白粉时，不易产生黏结现象，钛白粉的内聚现象小，长时间运输和贮存不发生结块现象。因此凡能用蒸汽粉碎的物料，一般不用压缩空气。在钛白粉工业中，Φ200mm以上的气流粉碎机都用过热蒸汽作工质，Φ200mm以下的气流粉碎机，由于不易解决蒸汽冷凝问题，而采用高压空气。
工质的压力是产生喷气流速度的主要参数，也是影响粉碎效果的最重要的参数之一。对于收缩型喷嘴，压力增大到临界值后，气流速度不再增加，但气流密度可以增加，因此气流的动能便增加，从而强化粉碎过程，一般都认为工质的压力越高越好，但工业上受设备的限制，大都采用压力为0.98MPa的过热蒸汽。
4.汽固比
汽固比是影响粉碎效果的重要参数，由于气流粉碎机型号、规格、工质条件及物料的不同，汽固比变化很大，文献中报道的汽固比可以在(0.5-1.0)：1之间变化。这和原始物料粒度的关系很大，如经过雷蒙磨粉碎的粗碎、包膜后气粉时，其汽固比一般为(l.2-2.5)：1。粉碎未处理过的锐钛型钛白粉最好的汽固比为(0.8-1.2)：l。一般而言，采用高汽固比，能使钛白粉的颜料性能充分发挥出来，对提高消色力和降低吸油量有利，但会损害颜料的分散性；如果汽固比太低，分散性能好了，颜料性能要下降。无论是粒度分布还是颜料性能，均以气流粉碎→表面包膜处理→气流粉碎的流程为最佳，其中第一次粉碎采用高汽固比的更为理想。
5.粉碎后物料的分离和捕集
经过粉碎的物料的一级收尘大都采用旋风分离器。两级收尘有湿法和干法两种，湿法可以利用蒸汽冷凝的方式回收被夹带的成品，也可以采用另外的喷淋装置。湿法收尘的效果虽然良好，但收集的浆料必须再进行干燥处理，因此，流程长、占地大、设备多，目前较少采用。干法收尘一般可采用两级旋风收尘后再用脉冲反吹式布袋收尘。干法收尘时必须使收尘系统的温度高于蒸汽露点14-22℃，避免发生黏结和阻塞。
6.气流粉碎机中的化学反应
许多物料在气流粉碎的同时，加人一种物料进行包膜处理。例如，美国氰化物公司曾提出在二氧化钛中添加微量异丙醇铝。异丙醇铝先溶于四氯化碳，再和二氧化钛混合后进入气流粉碎机，在过热蒸汽的高温下，异丙醇铝发生水解，沉淀出氢氧化铝包覆在二氧化钛的表面。
气流粉碎机进行的另一种处理是添加粉碎助剂。由于气流粉碎机中物料处于高度湍动状态，因此即使添加极少量助剂，亦能高度均匀地混合在成品之中，国外为提高二氧化钛的分散性，普遍利用在气流粉碎机中物料吸附某些有机化合物的方法进行有机包膜。
十、气流粉碎与机械粉碎相比所具有的优点
气流粉碎与机械粉碎相比具有以下六大优点。
①气流粉碎后物料的粒度和粒度分布较机械粉碎优越得多。当需要将物料粉碎到亚微米级细度，粒度分布又要求较窄时，气流粉碎是最重要和最有效的手段之一。颜料钛白粉的理想粒度要求在0.2μm左右，粒度分布宽度要求很窄，一般机械粉碎无法做到这一点，只有通过气流粉碎才能达到这一要求。图4为气流粉碎与机械粉碎后物料粒度分布曲线，两条曲线的平均粒径相等，但粒度分布相差很悬殊。气流粉碎粒度分布宽度很窄，即粉碎后颗粒大小均匀而规整。其颜料性能优良，这是一般机械粉碎难以达到的。
②通常机械粉碎周期长、效率低，有时虽经多次长时间的粉碎，仍不能达到所要求的细度。
③机械粉碎在长时间的磨细过程中，产生很多的热量，对热敏性物料不合适。
④气流粉碎的产品粒度分布很少随时间变化，产品的质量比较稳定。而一般机械粉碎不仅粒度分布宽，而且每天会发生变化，造成产品质量波动。
⑤气流粉碎机械磨损小，对被粉碎物料不易造成污染。
⑥气流粉碎在物料粉碎时尚能进行一些简单的化学反应，这对钛白粉工业是极有价值的，人们曾利用这一特性，在气流粉碎的同时进行表面处理。
十一、钛白粉粉碎工艺流程的选择
合理选择粉碎工艺流程是一个很复杂的问题，它必须根据产品品种、质量要求及技术经济指标综合考虑。虽然气流粉碎是最有效的粉碎，但其操作成本高，耗用能源较多，而机械粉碎的操作成本较低。因此在初级粉碎上仍普遍采用离心式粉碎和雷蒙粉碎等机械粉碎。在粉碎锐钛型钛白粉时，采用雷蒙磨～水选～包膜～干燥一雷蒙磨（或气流粉碎）的工艺流程，产品的质量还是比较好的；粉碎金红石型钛白粉时，由于硬度较高，采用雷蒙磨～水选一包膜～干燥～气流粉碎的工艺流程比较多。当然也有厂家是将煅烧物直接进行气流粉碎的。
十二、各种钛白粉品种对细度的要求
由于各种钛白粉的用途不同，其对磨粉的细度要求也各不相同（见表）。
不同品种的钛白粉对细度的要求
品种
颜料级
颜料级
电焊条级
搪瓷级
电容器级
冶金级
（金红石型）
（锐钛型）
一
二
优
一
二
一
二
一
二
级
级
等
级
级
级
级
级
级
品
品
品
品
品
品
品
品
品
筛余物（45μm筛孔）/%≤
0.1
0.1
0.05
0.1
0.3
0.5
0.5
0.1
0.3
0.3
通过160目筛子筛余量不大于0.5%
十三、锐钛型颜料钛白粉的吸湿情况及防止吸湿的措施
锐钛型颜料钛白粉的吸湿性很大，从图5可知，暴露在空气中2h即吸水0.5％，而钛白粉对含水量的要求也只是0.5％，这样，从冷却的钛白粉到粉碎好、包装好超过2h的话，就很可能造成水分吸湿超标。为此粉碎人员必须迅速粉碎并迅速包装。包装好以后，仍要防潮、防压。
若是生产非颜料级钛白粉，则粉碎后即为成品；若是生产不包膜的BA-0101锐钛型颜料钛白粉或生产不包膜的金红石型颜料钛白粉（如柳州厂），则其粉碎后亦成为成品；若是生产包膜的BA-0102锐钛型颜料钛白粉（如上海焦化厂）或生产包膜的BA-0103金红石型颜料钛白粉，则粉碎后尚需要进行表面处理。
