鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產比較

一、概述

鈦白(bai)粉學名二氧化(hua)鈦(TiO2)具有最佳的(de)不透明性(xing)、最佳的(de)白(bai)度和(he)光(guang)亮(liang)度，被認為(wei)(wei)是目前世界上性(xing)能最為(wei)(wei)優異的(de)白(bai)色顏料。被廣泛應(ying)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨(mo)、化(hua)纖、橡膠(jiao)、陶瓷、化(hua)妝品、食品和(he)醫藥等工業(ye)。目前其生產(chan)工藝主要分為(wei)(wei)硫酸法和(he)氯化(hua)法兩(liang)種。

二、鈦白粉硫酸法與氯化法生產工藝比較

1、硫酸(suan)法鈦(tai)白生產工藝

硫(liu)酸(suan)法鈦(tai)白(bai)生產工藝主(zhu)要(yao)是以鈦(tai)鐵礦為(wei)原料(liao)，用硫(liu)酸(suan)分(fen)(fen)解(jie)(jie)成TiOSO4溶液，過濾除去鈦(tai)液中的(de)不溶性(xing)雜質，然后通過真(zhen)空(kong)結晶、固(gu)液分(fen)(fen)離除去FeSO4?7H2O，再經濃縮后熱水解(jie)(jie)，制得偏鈦(tai)酸(suan)，洗滌、漂白(bai)除去可溶性(xing)硫(liu)酸(suan)鹽(yan)并濾干，經煅燒脫水脫硫(liu)轉化(hua)為(wei)二(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)，經干磨后得到銳鈦(tai)型產品(pin)或在煅燒時(shi)加(jia)入促進(jin)劑進(jin)行晶型轉化(hua)得到未(wei)包膜金紅(hong)石型初(chu)品(pin)或產品(pin)。如生產較高檔的(de)金紅(hong)石型產品(pin)，還須將初(chu)品(pin)漿化(hua)，經濕磨解(jie)(jie)聚分(fen)(fen)級，進(jin)行無機表面處理(li)后洗去物料(liao)中的(de)鹽(yan)分(fen)(fen)，干燥后再進(jin)行超微(wei)粉碎和有機處理(li)。

2、氯化法鈦白生(sheng)產工藝

20世紀(ji)40至50年(nian)代(dai)，美國杜(du)邦(bang)公(gong)司(Du Pont)研(yan)究用氯(lv)化(hua)(hua)法(fa)制取鈦(tai)白(bai)粉獲得成功，并用于(yu)(yu)工(gong)(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)。在九十年(nian)代(dai)我國錦州(zhou)(zhou)鐵合金(集團(tuan))有限公(gong)司通(tong)過(guo)技術咨詢聯(lian)合設計的方(fang)式建(jian)起了錦州(zhou)(zhou)鐵合金廠1.5萬t/a氯(lv)化(hua)(hua)法(fa)鈦(tai)白(bai)裝(zhuang)置，建(jian)成后的裝(zhuang)置是迄今為止國內唯一的氯(lv)化(hua)(hua)法(fa)鈦(tai)白(bai)生(sheng)產(chan)線。這套裝(zhuang)置經過(guo)十幾年(nian)的艱苦攻關(guan)，已基本達到設計要(yao)求，并于(yu)(yu)2003年(nian)開始籌建(jian)年(nian)產(chan)3萬t/a的氯(lv)化(hua)(hua)法(fa)鈦(tai)白(bai)粉工(gong)(gong)程。目前達產(chan)3.6萬t/a，氯(lv)化(hua)(hua)法(fa)生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)藝(yi)由于(yu)(yu)其(qi)獨特的工(gong)(gong)藝(yi)技術受到國內外鈦(tai)白(bai)粉業(ye)界(jie)的青睞，并已被列入國家(jia)產(chan)業(ye)結構調整(zheng)中(zhong)的鼓勵類項目。

三、鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產比較

1、國家有(you)關鈦白粉清潔(jie)生(sheng)產政策

針對(dui)以(yi)鈦(tai)白粉(fen)行(xing)(xing)業(ye)(ye)，我國(guo)采取了(le)一系列宏(hong)觀調控和(he)加快產(chan)(chan)業(ye)(ye)結(jie)構調整的措施：對(dui)新建鈦(tai)白粉(fen)產(chan)(chan)能實行(xing)(xing)較為(wei)嚴格的準入制度;對(dui)鈦(tai)白粉(fen)行(xing)(xing)業(ye)(ye)積極推行(xing)(xing)環境(jing)友好型(xing)清(qing)潔(jie)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工藝的普及和(he)政策(ce)(ce)(ce)(ce)扶植，如信(xin)貸(dai)扶植政策(ce)(ce)(ce)(ce)、保(bao)險扶植政策(ce)(ce)(ce)(ce)、出口優惠政策(ce)(ce)(ce)(ce)、稅收優惠政策(ce)(ce)(ce)(ce)、排污權交易政策(ce)(ce)(ce)(ce)等(deng)。2006年以(yi)來，國(guo)家頒布了(le)關于鈦(tai)白粉(fen)行(xing)(xing)業(ye)(ye)的政策(ce)(ce)(ce)(ce)文件有：《產(chan)(chan)業(ye)(ye)結(jie)構調整指(zhi)導目錄》、和(he)《十二五》期間即將(jiang)頒布的《清(qing)潔(jie)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)標準—鈦(tai)白粉(fen)》、《清(qing)潔(jie)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)審(shen)核指(zhi)南(nan)—鈦(tai)白粉(fen)》、《鈦(tai)白粉(fen)行(xing)(xing)業(ye)(ye)準入條件》等(deng)。

2、鈦白粉硫酸法(fa)與氯化法(fa)清潔生產比較

雖(sui)然硫酸法(fa)(fa)既可生(sheng)(sheng)產銳鈦型(xing)(xing)(xing)產品(pin)，又可生(sheng)(sheng)產金(jin)紅(hong)石型(xing)(xing)(xing)產品(pin)，但通過(guo)圖2中氯(lv)化(hua)法(fa)(fa)與(yu)硫酸法(fa)(fa)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)流程(cheng)的(de)比(bi)較，我們可以(yi)看出，硫酸法(fa)(fa)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)流程(cheng)復雜，需(xu)要20道左右的(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)步驟(zou)，排(pai)放廢棄物(wu)較多，晶(jing)型(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)需(xu)更多操作步驟(zou)，采用的(de)焚燒工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)需(xu)要消耗大量(liang)能源(yuan)。而(er)且存在將銳鈦型(xing)(xing)(xing)晶(jing)型(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)為金(jin)紅(hong)石型(xing)(xing)(xing)晶(jing)型(xing)(xing)(xing)的(de)工(gong)(gong)(gong)序，造成所生(sheng)(sheng)產的(de)金(jin)紅(hong)石型(xing)(xing)(xing)鈦白粉不可能達(da)到(dao)100%的(de)金(jin)紅(hong)石晶(jing)型(xing)(xing)(xing)，同(tong)時產品(pin)質(zhi)量(liang)的(de)批次間(jian)差異(yi)也較氯(lv)化(hua)法(fa)(fa)更明顯(xian)。而(er)氯(lv)化(hua)法(fa)(fa)生(sheng)(sheng)產技術是連(lian)續生(sheng)(sheng)產工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)，與(yu)非連(lian)續工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)的(de)硫酸法(fa)(fa)相比(bi)，過(guo)程(cheng)簡單，工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)控制(zhi)點少，產品(pin)質(zhi)量(liang)易(yi)于達(da)到(dao)最優的(de)控制(zhi)，大大減少了(le)廢棄物(wu)的(de)產生(sheng)(sheng)，再加上沒有轉(zhuan)(zhuan)窯(yao)煅燒工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)形成的(de)燒結，其鈦白粉原級(ji)粒子易(yi)于解(jie)聚，所以(yi)產品(pin)的(de)質(zhi)量(liang)較硫酸法(fa)(fa)更好，并且在產品(pin)精制(zhi)的(de)過(guo)程(cheng)較硫酸法(fa)(fa)大幅度節省(sheng)能量(liang)。

圖(tu)2氯化法與硫(liu)酸法工藝(yi)流(liu)程比較

3、氯化法原料選用的(de)多樣化

氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法若采(cai)用高(gao)鈦(tai)渣(zha)為(wei)(wei)原料，從表3可見(jian)，無論是從理論能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)還是從產(chan)品綜(zong)(zong)(zong)合能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)來(lai)看，與硫酸法相比(bi)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法都有(you)(you)明顯的(de)(de)(de)優(you)勢。但從產(chan)品生(sheng)(sheng)命周期看，如(ru)把(ba)高(gao)鈦(tai)渣(zha)冶煉的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)也能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)包(bao)括(kuo)進去(qu)，使用高(gao)鈦(tai)渣(zha)的(de)(de)(de)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法綜(zong)(zong)(zong)合能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)略高(gao)于硫酸法。但是從萬(wan)元產(chan)值能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)看氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法仍具有(you)(you)明顯優(you)勢，而且(qie)資源利(li)用率高(gao)。若采(cai)用60%的(de)(de)(de)鈦(tai)鐵礦為(wei)(wei)原料，可省掉高(gao)鈦(tai)渣(zha)冶煉的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)，氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法產(chan)品綜(zong)(zong)(zong)合能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)仍維持在噸鈦(tai)白(bai)1.27tce，全生(sheng)(sheng)命周期能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)較硫酸法低(di)30%以上。由此看來(lai)，氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法，特(te)別是能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)夠直接使用鐵鐵礦的(de)(de)(de)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法與硫酸法相比(bi)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)更(geng)低(di)，環保(bao)優(you)勢更(geng)明顯。

除了操作便捷和能耗較低外，面對當今各(ge)種礦產(chan)資源緊缺，氯化法原料的選用還具有多(duo)樣(yang)性的優(you)勢(shi)，可以使用二氧化鈦含量60%-95%的多(duo)種原材(cai)料。

由于國內硫酸(suan)(suan)法(fa)生產(chan)(chan)廠(chang)對(dui)環境的(de)影響，我國有關(guan)部門早就(jiu)將硫酸(suan)(suan)法(fa)鈦(tai)白(bai)工廠(chang)定為限(xian)制產(chan)(chan)業。自2011年6月1日起(qi)施行(xing)的(de)《產(chan)(chan)業結構(gou)調(diao)整指導(dao)目(mu)錄(2011年本)》(國發[2011]9號(hao))中則(ze)將所有新(xin)建的(de)硫酸(suan)(suan)法(fa)鈦(tai)白(bai)粉設置為限(xian)制類(lei)(lei)項目(mu)，對(dui)鼓勵類(lei)(lei)氯化法(fa)在原料的(de)選擇(ze)上有著近乎苛刻(ke)的(de)要求(qiu)：單線產(chan)(chan)能(neng)3萬(wan)t/年及以(yi)上，而且必須(xu)以(yi)二(er)氧化鈦(tai)含量(liang)不小于90%的(de)富鈦(tai)料(人造金紅石、天(tian)然金紅石、高鈦(tai)渣(zha))為原料。

礦(kuang)業人(ren)(ren)士都熟知，我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)雖然是世界上鈦(tai)(tai)(tai)(tai)儲量最豐富(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家，但這(zhe)些(xie)重要的(de)(de)(de)(de)(de)資源大都以中低品(pin)位(45%-47%)的(de)(de)(de)(de)(de)形式存在，二氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)含(han)量不小(xiao)于(yu)90%的(de)(de)(de)(de)(de)富(fu)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)料是很難得(de)到的(de)(de)(de)(de)(de)，況且這(zhe)些(xie)富(fu)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)料的(de)(de)(de)(de)(de)供應(ying)大多由少數的(de)(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)際礦(kuang)業寡(gua)頭(tou)壟斷(duan)。對于(yu)新增氯(lv)(lv)化(hua)法產(chan)(chan)能，僅(jin)僅(jin)鼓勵使(shi)用二氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)含(han)量不小(xiao)于(yu)90%的(de)(de)(de)(de)(de)富(fu)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)料，則極有可能使(shi)中國(guo)(guo)(guo)(guo)氯(lv)(lv)化(hua)法鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)粉(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)重蹈中國(guo)(guo)(guo)(guo)鋼鐵行業原材料受(shou)制(zhi)(zhi)于(yu)人(ren)(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)覆轍，不利于(yu)我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)廠家積(ji)極投入開(kai)發(fa)自主知識產(chan)(chan)權研究(jiu)各種(zhong)工藝路線，長遠來講阻(zu)礙了中國(guo)(guo)(guo)(guo)氯(lv)(lv)化(hua)法鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)粉(fen)行業的(de)(de)(de)(de)(de)健康發(fa)展，限(xian)制(zhi)(zhi)了我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)行業和國(guo)(guo)(guo)(guo)際巨頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)競爭能力。而硫酸法的(de)(de)(de)(de)(de)限(xian)制(zhi)(zhi)更是讓當前(qian)我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)粉(fen)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展更顯窘態(tai)。

然而，條(tiao)條(tiao)大路通(tong)羅馬，《產(chan)(chan)(chan)(chan)業結構調整指導目(mu)錄(2011年本)》最重要的(de)意義在于，抑制低端產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)產(chan)(chan)(chan)(chan)能(neng)過剩、提高(gao)資源能(neng)源利用效率、推(tui)行清潔(jie)生產(chan)(chan)(chan)(chan)，從而最終達(da)到完善產(chan)(chan)(chan)(chan)業布局，提高(gao)產(chan)(chan)(chan)(chan)業集中度的(de)目(mu)的(de)。因此(ci)，無論方法(fa)如何，最終清潔(jie)生產(chan)(chan)(chan)(chan)的(de)目(mu)的(de)達(da)到即可(ke)，既然90%的(de)富鈦料(liao)(liao)不好找(zhao)，那么我們可(ke)以借鑒國(guo)外的(de)先進經驗，發揮氯化(hua)法(fa)原(yuan)料(liao)(liao)選(xuan)擇多樣性(xing)的(de)特點尋(xun)找(zhao)其它途(tu)徑。

表(biao)(biao)3 氯(lv)化法與硫酸法綜合能耗(hao)分析表(biao)(biao)

四、結論

氯(lv)化法鈦白(bai)(bai)(bai)粉生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)技(ji)術比硫酸法生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)技(ji)術更先(xian)進、更環保是國(guo)際(ji)鈦白(bai)(bai)(bai)粉生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)企業的(de)(de)共識。這(zhe)也(ye)是為(wei)什么近年(nian)來，國(guo)際(ji)知名鈦白(bai)(bai)(bai)粉生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)企業使用氯(lv)化法生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)鈦白(bai)(bai)(bai)粉比例持續升高(gao)的(de)(de)原因。這(zhe)也(ye)是為(wei)什么中國(guo)制定國(guo)家(jia)鈦白(bai)(bai)(bai)粉行業清潔生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)推(tui)行方(fang)案(推(tui)薦稿)中總體(ti)目標(biao)：到(dao)2014年(nian)，通過沸騰(teng)氯(lv)化法鈦白(bai)(bai)(bai)粉清潔生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)技(ji)術的(de)(de)推(tui)廣(guang)，達到(dao)節(jie)(jie)約(yue)標(biao)準煤約(yue)3.3萬t/a，節(jie)(jie)約(yue)水約(yue)630萬m3/a，削(xue)減COD排放量約(yue)1.2萬t/a的(de)(de)原因所在(zai)。