Пигменты диоксида титана существует в двух формах – анатазная и рутильная и производятся по двум технологическим схемам: сульфатный и хлорный способы. Обе, анатазная и рутильная формы диоксида титана, могут быть произведены любым из способов. Сульфатный способ был внедрен в промышленность в 1931 г., для производства анатазной формы диоксида титана, а позже, в 1941 г. – рутильной. В этом способе руда, содержащая титан (ильменит и др.), растворяется в серной кислоте, образуя растворы сульфатов титана, железа и других металлов. Затем, в ряде химических реакций, включающих в себя химическое восстановление, очистку, осаждение, промывание и кальцинацию, образовывая базовый диоксид титана с необходимым размером частиц. Строение кристаллов (анатазная или рутильная форма) контролируется в процессе ядрообразования и кальцинации.
Хлорный способ был изобретен компанией DuPont в 1950 г. для производства рутильной формы диоксида титана. Этот способ включает в себя высокотемпературные фазовые реакции. Титансодержащая руда вступает в реакцию с хлорным газом при пониженном давлении, в результате чего образуется тетрахлорид титана TiCl4 и примеси хлоридов других металлов, которые впоследствии удаляются. TiCl4 высокой степени чистоты затем окисляют при высокой температуре, в результате чего образуется диоксид титана.
Мировые мощности по производству диоксида титана хлорным способом превышают мощности сульфатного, и продолжают расти.
Как уже отмечалось выше, диоксид титана существует в двух кристаллических структурах: анатазной и рутильной. Эти две формы отличаются плотностью молекулярной структуры и расположением атомов внутри молекулы. При этом рутильная форма имеет гораздо меньшее расстояние между атомами титана и кислорода. Рутильный диоксид титана обладает более высокой укрывистостью по сравнению с анатазным, вследствие чего используется гораздо чаще.
Двуокись титана широко применяется в промышленности, производстве ПВХ (например, при производстве оконных
профилей), ЛКМ, сварочных электродов, химических волокон, бумаги, керамики, тонировке бетонов, в пищевом и фармацевтическом производстве.