In het sulfaatproces, wordt het ilmeniet (FeTiO3), een een gemeenschappelijk ijzer/materiaal van het titaniumoxyde, gebruikt. Het wordt behandeld met geconcentreerd zwavelzuur (H2SO4) en het sulfaat van de titaniumzuurstof (wordt TiOSO4) selectief gehaald en in titaandioxide gehaald.
1. Het ilmeniet wordt behandeld (verteerd) met een 60%-overmaat van geconcentreerd zwavelzuur bij een temperatuur rond 100 °C. De volgende reactie vindt plaats:
FeTiO3 + 2H2SO4 → FeSO4 + TiOSO4 + 2H2O
2. In het volgende stadium, II) sulfaat wordt het van het afvalproduktijzer (verwijderd. Aangezien FeSO4 niet zeer oplosbaar bij lage temperaturen is, wordt de oplossing gekoeld aan rond 15 °C en FeSO4 kristalliseert uit. Het kan dan door filtratie worden verwijderd.
De resterende waterige spijsverteringsproducten worden verwarmd aan rond 110 °C om het sulfaat van de titaniumzuurstof te hydroliseren.
TiOSO4 + (n+1) H2O → TiO2•nH2O + H2SO4
Het hydrolysestadium van het proces produceert zwavelzuurafval en een precipitaatgel die gehydrateerd titaandioxide bevatten.
3. In het laatste stadium, wordt het gehydrateerde titaandioxide verwarmd in grote roterende ovens om de water en opbrengskristallen van anatase of rutiel (2 vormen van titaandioxide) af te slaan.
TiO2•nH2O → TiO2 + nH2O
Het water wordt bij temperaturen tussen 200-300°C.-Zaadkristallen wordt toegevoegd verwijderd om het kristallisatieproces te beginnen. Afhankelijk van de definitieve het verwarmen temperatuur (800−850°C of 900−930°C), of anatase of het rutiel worden gevormd, respectievelijk.
Het sulfaatproces vereist het gebruik van zeer grote hoeveelheden zwavelzuur en veroorzaakt overvloedige hoeveelheden zuurrijk afval. Dit zuurrijke afval kon significante schade aan het milieu veroorzaken, als responsibly weggedaan niet.