鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產(chǎn)比較

一、概述

鈦白粉學(xué)名二氧化鈦(TiO2)具有最佳的不透明性,、最佳的白度和光亮度,，被認(rèn)為是目前世界上性能最為優(yōu)異的白色顏料。被廣泛應(yīng)用于涂料,、塑料,、造紙、印刷油墨,、化纖,、橡膠、陶瓷,、化妝品,、食品和醫(yī)藥等工業(yè)。目前其生產(chǎn)工藝主要分為硫酸法和氯化法兩種,。

二,、鈦白粉硫酸法與氯化法生產(chǎn)工藝比較

1、硫酸法鈦白生產(chǎn)工藝

硫酸法鈦白生產(chǎn)工藝主要是以鈦鐵礦為原料,，用硫酸分解成TiOSO4溶液，過濾除去鈦液中的不溶性雜質(zhì),，然后通過真空結(jié)晶,、固液分離除去FeSO4?7H2O，再經(jīng)濃縮后熱水解,，制得偏鈦酸,，洗滌、漂白除去可溶性硫酸鹽并濾干,，經(jīng)煅燒脫水脫硫轉(zhuǎn)化為二氧化鈦,，經(jīng)干磨后得到銳鈦型產(chǎn)品或在煅燒時(shí)加入促進(jìn)劑進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)化得到未包膜金紅石型初品或產(chǎn)品。如生產(chǎn)較高檔的金紅石型產(chǎn)品,，還須將初品漿化,，經(jīng)濕磨解聚分級,，進(jìn)行無機(jī)表面處理后洗去物料中的鹽分，干燥后再進(jìn)行超微粉碎和有機(jī)處理,。

2,、氯化法鈦白生產(chǎn)工藝

20世紀(jì)40至50年代，美國杜邦公司(Du Pont)研究用氯化法制取鈦白粉獲得成功,，并用于工業(yè)生產(chǎn),。在九十年代我國錦州鐵合金(集團(tuán))有限公司通過技術(shù)咨詢聯(lián)合設(shè)計(jì)的方式建起了錦州鐵合金廠1.5萬t/a氯化法鈦白裝置，建成后的裝置是迄今為止國內(nèi)唯一的氯化法鈦白生產(chǎn)線,。這套裝置經(jīng)過十幾年的艱苦攻關(guān),，已基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并于2003年開始籌建年產(chǎn)3萬t/a的氯化法鈦白粉工程,。目前達(dá)產(chǎn)3.6萬t/a,，氯化法生產(chǎn)工藝由于其獨(dú)特的工藝技術(shù)受到國內(nèi)外鈦白粉業(yè)界的青睞，并已被列入國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中的鼓勵(lì)類項(xiàng)目,。

三,、鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產(chǎn)比較

1、國家有關(guān)鈦白粉清潔生產(chǎn)政策

針對以鈦白粉行業(yè),，我國采取了一系列宏觀調(diào)控和加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的措施：對新建鈦白粉產(chǎn)能實(shí)行較為嚴(yán)格的準(zhǔn)入制度;對鈦白粉行業(yè)積極推行環(huán)境友好型清潔生產(chǎn)工藝的普及和政策扶植,，如信貸扶植政策、保險(xiǎn)扶植政策,、出口優(yōu)惠政策,、稅收優(yōu)惠政策、排污權(quán)交易政策等,。2006年以來,，國家頒布了關(guān)于鈦白粉行業(yè)的政策文件有：《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》、和《十二五》期間即將頒布的《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)—鈦白粉》,、《清潔生產(chǎn)審核指南—鈦白粉》,、《鈦白粉行業(yè)準(zhǔn)入條件》等。

2,、鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產(chǎn)比較

雖然硫酸法既可生產(chǎn)銳鈦型產(chǎn)品,，又可生產(chǎn)金紅石型產(chǎn)品，但通過圖2中氯化法與硫酸法工藝流程的比較,，我們可以看出,，硫酸法工藝流程復(fù)雜，需要20道左右的工藝步驟,，排放廢棄物較多,，晶型轉(zhuǎn)變需更多操作步驟，采用的焚燒工藝需要消耗大量能源。而且存在將銳鈦型晶型轉(zhuǎn)化為金紅石型晶型的工序,，造成所生產(chǎn)的金紅石型鈦白粉不可能達(dá)到100%的金紅石晶型,，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量的批次間差異也較氯化法更明顯。而氯化法生產(chǎn)技術(shù)是連續(xù)生產(chǎn)工藝,，與非連續(xù)工藝的硫酸法相比,，過程簡單，工藝控制點(diǎn)少,，產(chǎn)品質(zhì)量易于達(dá)到最優(yōu)的控制,，大大減少了廢棄物的產(chǎn)生,，再加上沒有轉(zhuǎn)窯煅燒工藝形成的燒結(jié),，其鈦白粉原級粒子易于解聚，所以產(chǎn)品的質(zhì)量較硫酸法更好,，并且在產(chǎn)品精制的過程較硫酸法大幅度節(jié)省能量,。

圖2氯化法與硫酸法工藝流程比較

3、氯化法原料選用的多樣化

氯化法若采用高鈦渣為原料,，從表3可見,，無論是從理論能耗還是從產(chǎn)品綜合能耗來看，與硫酸法相比氯化法都有明顯的優(yōu)勢,。但從產(chǎn)品生命周期看,，如把高鈦渣冶煉的能耗也能包括進(jìn)去，使用高鈦渣的氯化法綜合能耗略高于硫酸法,。但是從萬元產(chǎn)值能耗看氯化法仍具有明顯優(yōu)勢,，而且資源利用率高。若采用60%的鈦鐵礦為原料,，可省掉高鈦渣冶煉的能耗,，氯化法產(chǎn)品綜合能耗仍維持在噸鈦白1.27tce，全生命周期能耗較硫酸法低30%以上,。由此看來,，氯化法，特別是能夠直接使用鐵鐵礦的氯化法與硫酸法相比能耗更低,，環(huán)保優(yōu)勢更明顯,。

除了操作便捷和能耗較低外,，面對當(dāng)今各種礦產(chǎn)資源緊缺，氯化法原料的選用還具有多樣性的優(yōu)勢,，可以使用二氧化鈦含量60%-95%的多種原材料,。

由于國內(nèi)硫酸法生產(chǎn)廠對環(huán)境的影響，我國有關(guān)部門早就將硫酸法鈦白工廠定為限制產(chǎn)業(yè),。自2011年6月1日起施行的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011年本)》(國發(fā)[2011]9號)中則將所有新建的硫酸法鈦白粉設(shè)置為限制類項(xiàng)目，對鼓勵(lì)類氯化法在原料的選擇上有著近乎苛刻的要求：單線產(chǎn)能3萬t/年及以上,，而且必須以二氧化鈦含量不小于90%的富鈦料(人造金紅石、天然金紅石,、高鈦渣)為原料。

礦業(yè)人士都熟知,，我國雖然是世界上鈦儲(chǔ)量最豐富的國家，但這些重要的資源大都以中低品位(45%-47%)的形式存在,，二氧化鈦含量不小于90%的富鈦料是很難得到的,，況且這些富鈦料的供應(yīng)大多由少數(shù)的國際礦業(yè)寡頭壟斷。對于新增氯化法產(chǎn)能,，僅僅鼓勵(lì)使用二氧化鈦含量不小于90%的富鈦料,，則極有可能使中國氯化法鈦白粉的生產(chǎn)重蹈中國鋼鐵行業(yè)原材料受制于人的覆轍，不利于我國廠家積極投入開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)研究各種工藝路線,，長遠(yuǎn)來講阻礙了中國氯化法鈦白粉行業(yè)的健康發(fā)展,，限制了我國鈦白行業(yè)和國際巨頭的競爭能力。而硫酸法的限制更是讓當(dāng)前我國鈦白粉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更顯窘態(tài),。

然而,，條條大路通羅馬，《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011年本)》最重要的意義在于,，抑制低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩,、提高資源能源利用效率、推行清潔生產(chǎn),，從而最終達(dá)到完善產(chǎn)業(yè)布局,，提高產(chǎn)業(yè)集中度的目的。因此,，無論方法如何，最終清潔生產(chǎn)的目的達(dá)到即可,，既然90%的富鈦料不好找,，那么我們可以借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮氯化法原料選擇多樣性的特點(diǎn)尋找其它途徑,。

表3 氯化法與硫酸法綜合能耗分析表

四,、結(jié)論

氯化法鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)比硫酸法生產(chǎn)技術(shù)更先進(jìn),、更環(huán)保是國際鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)的共識。這也是為什么近年來,，國際知名鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)使用氯化法生產(chǎn)的鈦白粉比例持續(xù)升高的原因,。這也是為什么中國制定國家鈦白粉行業(yè)清潔生產(chǎn)推行方案(推薦稿)中總體目標(biāo)：到2014年，通過沸騰氯化法鈦白粉清潔生產(chǎn)技術(shù)的推廣,，達(dá)到節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約3.3萬t/a,，節(jié)約水約630萬m3/a，削減COD排放量約1.2萬t/a的原因所在,。