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在硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中，第一步就是先把固體的鈦鐵礦通過(guò)酸分解制備成可溶性鈦的硫酸鹽溶液，同時(shí)鈦鐵礦中的鐵和大部分金屬雜質(zhì)也變成可溶性的硫酸鹽，以便以后將各種雜質(zhì)分離。因?yàn)槠F酸亞鐵(鈦鐵礦)是一種弱酸弱堿鹽，用強(qiáng)酸(H2SO4)與它反應(yīng)基本上是不可逆的，反應(yīng)可以進(jìn)行得比較*。
鈦鐵礦的酸分解(簡(jiǎn)稱酸解)有干法和濕法。干法是把磨細(xì)后的鈦鐵礦與硫酸混合進(jìn)行加熱、焙炒，待分解完成后加水稀釋浸取，獲得鈦的硫酸鹽溶液。該法不能進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，目前在實(shí)驗(yàn)室中制備鈦的硫酸鹽溶液有時(shí)還用這種方法。
濕法就是目前普遍采用的硫酸法。濕法從發(fā)展的歷史來(lái)看，曾有過(guò)5種不同方法:即液相法、固相法、兩相法、加壓法和連續(xù)法。
液相法:反應(yīng)始終在液相狀態(tài)下進(jìn)行。在這里，硫酸(有效酸)濃度與鈦總含量之比值非常重要叫做酸比值，通常以F來(lái)表示。采用55%~65%的硫酸酸比值較高(F值3~3.2)，所以得到的鈦液絕大部分以正硫酸鈦—Ti(SO4)2的形式存在。該方法因?yàn)榉磻?yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，耗酸、耗蒸汽多，加上F值太高造成以后水解困難，水解率低，工業(yè)生產(chǎn)一般不采用此法。試驗(yàn)證明液相法的硫酸濃度即使只有10%，也能獲得硫酸鈦溶液，但反應(yīng)時(shí)間更長(zhǎng)，因?yàn)?0%硫酸的沸點(diǎn)只有10℃，在98℃下反應(yīng)8h，酸解率只有30%。
兩相法:兩相法采用的硫酸濃度為65%~80%，F(xiàn)值控制在1.8~2.2之間，操作時(shí)先把硫酸加熱至120℃左右，然后加入礦粉繼續(xù)攪拌加熱到150~200℃，主反應(yīng)3h，反應(yīng)物為糊狀物，接著冷卻、加水浸取保持一定的懸浮液濃度，至酸解率達(dá)到85%~90%時(shí)為止。兩相法雖比液相法耗用硫酸少，但反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，酸解率低仍不經(jīng)濟(jì)。
固相法:該法是目前硫酸法鈦白粉工廠普遍采用的方法，因?yàn)樗c前兩種方法相比具有反應(yīng)溫度高、反應(yīng)歷程短、耗用硫酸少的優(yōu)點(diǎn)。用這種方法生產(chǎn)的硫酸濃度一般在85%~95%，反應(yīng)激烈、迅速，由于濃硫酸的沸點(diǎn)高，最高反應(yīng)溫度可高達(dá)200~250℃，反應(yīng)一般在5~15min內(nèi)即可完成，反應(yīng)放出大量的熱，因此能源較省，耗酸也較少，F(xiàn)值一般控制1.7~2.1，所得產(chǎn)品為多孔的固相物，容易加水浸取，酸解率通常可以達(dá)到95%以上。
加壓法:采用20%~50%濃度的稀硫酸，在一耐腐蝕的受壓設(shè)備中進(jìn)行，一般生產(chǎn)人造金紅石或電焊條用的金紅石有時(shí)采用此種方法。
連續(xù)法:該法使用發(fā)煙硫酸和20%硫酸的混合酸，先制得半流體狀的反應(yīng)物，然后再高溫固化。加壓法、連續(xù)法對(duì)反應(yīng)設(shè)備的材質(zhì)要求很高，操作復(fù)雜，在工業(yè)化鈦白粉生產(chǎn)中尚未采納。
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