鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產比較

一、概述

鈦白粉學(xue)名二氧(yang)化鈦(TiO2)具有最(zui)佳(jia)的(de)不透明性、最(zui)佳(jia)的(de)白度和(he)光亮度，被認(ren)為(wei)是目(mu)前世(shi)界上性能最(zui)為(wei)優異的(de)白色顏料。被廣泛應(ying)用(yong)于涂料、塑(su)料、造紙、印刷(shua)油墨、化纖、橡膠、陶瓷、化妝品、食品和(he)醫藥(yao)等工業。目(mu)前其生產(chan)工藝主要分為(wei)硫(liu)酸法和(he)氯化法兩(liang)種。

二、鈦白粉硫酸法與氯化法生產工藝比較

1、硫酸(suan)法鈦白生(sheng)產工藝

硫(liu)酸(suan)(suan)法鈦(tai)白(bai)生(sheng)產工藝(yi)主要(yao)是以鈦(tai)鐵礦為原料(liao)(liao)，用硫(liu)酸(suan)(suan)分(fen)(fen)解(jie)成(cheng)TiOSO4溶(rong)液，過(guo)濾(lv)除去(qu)鈦(tai)液中的(de)不溶(rong)性雜質(zhi)，然(ran)后(hou)通過(guo)真(zhen)空(kong)結晶、固液分(fen)(fen)離除去(qu)FeSO4?7H2O，再經濃縮(suo)后(hou)熱水解(jie)，制得偏鈦(tai)酸(suan)(suan)，洗滌、漂白(bai)除去(qu)可溶(rong)性硫(liu)酸(suan)(suan)鹽并濾(lv)干，經煅燒脫水脫硫(liu)轉(zhuan)化為二氧化鈦(tai)，經干磨(mo)(mo)后(hou)得到銳鈦(tai)型產品(pin)(pin)或在煅燒時(shi)加入促進(jin)劑進(jin)行(xing)晶型轉(zhuan)化得到未包膜(mo)金紅石(shi)型初品(pin)(pin)或產品(pin)(pin)。如(ru)生(sheng)產較高檔(dang)的(de)金紅石(shi)型產品(pin)(pin)，還須將初品(pin)(pin)漿(jiang)化，經濕磨(mo)(mo)解(jie)聚分(fen)(fen)級，進(jin)行(xing)無機表(biao)面處理(li)后(hou)洗去(qu)物料(liao)(liao)中的(de)鹽分(fen)(fen)，干燥后(hou)再進(jin)行(xing)超微粉碎和有機處理(li)。

2、氯(lv)化法(fa)鈦白生產(chan)工(gong)藝

20世(shi)紀40至50年代(dai)，美(mei)國杜邦公(gong)司(Du Pont)研究用氯化法(fa)(fa)制取鈦(tai)白粉(fen)獲(huo)得成功，并用于(yu)(yu)工(gong)(gong)業生產(chan)。在(zai)九十(shi)年代(dai)我國錦州(zhou)鐵(tie)合(he)金(集團)有限公(gong)司通過技術(shu)(shu)咨詢聯合(he)設計的(de)(de)(de)方式建(jian)(jian)起了錦州(zhou)鐵(tie)合(he)金廠1.5萬(wan)t/a氯化法(fa)(fa)鈦(tai)白裝(zhuang)置(zhi)，建(jian)(jian)成后的(de)(de)(de)裝(zhuang)置(zhi)是迄(qi)今為(wei)止(zhi)國內(nei)(nei)唯一(yi)的(de)(de)(de)氯化法(fa)(fa)鈦(tai)白生產(chan)線(xian)。這套裝(zhuang)置(zhi)經(jing)過十(shi)幾年的(de)(de)(de)艱苦攻關，已(yi)基本達到設計要求，并于(yu)(yu)2003年開(kai)始籌建(jian)(jian)年產(chan)3萬(wan)t/a的(de)(de)(de)氯化法(fa)(fa)鈦(tai)白粉(fen)工(gong)(gong)程。目(mu)前達產(chan)3.6萬(wan)t/a，氯化法(fa)(fa)生產(chan)工(gong)(gong)藝(yi)由(you)于(yu)(yu)其獨(du)特的(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)技術(shu)(shu)受到國內(nei)(nei)外鈦(tai)白粉(fen)業界的(de)(de)(de)青睞，并已(yi)被列入國家產(chan)業結構調整中的(de)(de)(de)鼓勵類項目(mu)。

三、鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產比較

1、國家有關鈦白粉清(qing)潔生產政策

針對以(yi)鈦(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)行業(ye)，我(wo)國采取了一系列宏觀調(diao)控和(he)加快(kuai)產業(ye)結構(gou)調(diao)整的措施：對新建鈦(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)產能實(shi)行較為嚴格(ge)的準入制度;對鈦(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)行業(ye)積極推行環境友好型(xing)清潔(jie)生產工藝的普及和(he)政(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)策(ce)(ce)扶(fu)(fu)植，如信貸扶(fu)(fu)植政(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)策(ce)(ce)、保(bao)險(xian)扶(fu)(fu)植政(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)策(ce)(ce)、出口(kou)優(you)惠(hui)政(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)策(ce)(ce)、稅收優(you)惠(hui)政(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)策(ce)(ce)、排(pai)污權交易政(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)策(ce)(ce)等(deng)。2006年(nian)以(yi)來(lai)，國家頒布了關于鈦(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)行業(ye)的政(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)策(ce)(ce)文件(jian)有：《產業(ye)結構(gou)調(diao)整指導目錄》、和(he)《十二五(wu)》期間(jian)即將頒布的《清潔(jie)生產標準—鈦(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)》、《清潔(jie)生產審核(he)指南(nan)—鈦(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)》、《鈦(tai)白(bai)(bai)(bai)粉(fen)(fen)行業(ye)準入條件(jian)》等(deng)。

2、鈦白粉硫(liu)酸法與(yu)氯化(hua)法清潔生產比(bi)較

雖然硫(liu)酸(suan)法(fa)既(ji)可(ke)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)銳(rui)鈦型(xing)(xing)產(chan)(chan)(chan)品，又可(ke)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)金(jin)紅石型(xing)(xing)產(chan)(chan)(chan)品，但通過(guo)圖2中氯(lv)化法(fa)與(yu)(yu)硫(liu)酸(suan)法(fa)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流程(cheng)的(de)(de)(de)比較，我們(men)可(ke)以看出(chu)，硫(liu)酸(suan)法(fa)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流程(cheng)復雜，需要20道左右的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)步(bu)驟，排放廢棄物較多，晶(jing)型(xing)(xing)轉變需更(geng)多操作步(bu)驟，采(cai)用的(de)(de)(de)焚(fen)燒(shao)(shao)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)需要消耗(hao)大量能(neng)源。而且存(cun)在(zai)將銳(rui)鈦型(xing)(xing)晶(jing)型(xing)(xing)轉化為(wei)金(jin)紅石型(xing)(xing)晶(jing)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)序，造成(cheng)所生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)(de)金(jin)紅石型(xing)(xing)鈦白(bai)粉(fen)不(bu)可(ke)能(neng)達到100%的(de)(de)(de)金(jin)紅石晶(jing)型(xing)(xing)，同時產(chan)(chan)(chan)品質量的(de)(de)(de)批(pi)次間差(cha)異也較氯(lv)化法(fa)更(geng)明(ming)顯(xian)。而氯(lv)化法(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)技術是連續生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)，與(yu)(yu)非連續工(gong)(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)硫(liu)酸(suan)法(fa)相比，過(guo)程(cheng)簡單，工(gong)(gong)(gong)藝(yi)控(kong)制(zhi)點少(shao)，產(chan)(chan)(chan)品質量易于達到最優的(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)，大大減(jian)少(shao)了(le)廢棄物的(de)(de)(de)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)，再(zai)加上沒有(you)轉窯煅燒(shao)(shao)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)形成(cheng)的(de)(de)(de)燒(shao)(shao)結，其鈦白(bai)粉(fen)原級粒子(zi)易于解聚，所以產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)(de)質量較硫(liu)酸(suan)法(fa)更(geng)好，并(bing)且在(zai)產(chan)(chan)(chan)品精(jing)制(zhi)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)較硫(liu)酸(suan)法(fa)大幅度節(jie)省能(neng)量。

圖2氯化法與硫酸法工藝流程比較

3、氯化法(fa)原料選用(yong)的多樣(yang)化

氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法(fa)(fa)(fa)若(ruo)采用高(gao)鈦(tai)渣(zha)(zha)為原料，從表(biao)3可見(jian)，無論是(shi)從理論能(neng)耗(hao)(hao)還(huan)是(shi)從產品(pin)綜合(he)(he)能(neng)耗(hao)(hao)來(lai)看，與硫酸法(fa)(fa)(fa)相(xiang)比氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法(fa)(fa)(fa)都(dou)有(you)明顯(xian)(xian)的優勢(shi)。但(dan)從產品(pin)生命(ming)周期(qi)看，如把(ba)高(gao)鈦(tai)渣(zha)(zha)冶(ye)煉的能(neng)耗(hao)(hao)也能(neng)包括(kuo)進去(qu)，使(shi)用高(gao)鈦(tai)渣(zha)(zha)的氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法(fa)(fa)(fa)綜合(he)(he)能(neng)耗(hao)(hao)略(lve)高(gao)于硫酸法(fa)(fa)(fa)。但(dan)是(shi)從萬元產值(zhi)能(neng)耗(hao)(hao)看氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法(fa)(fa)(fa)仍(reng)具有(you)明顯(xian)(xian)優勢(shi)，而(er)且(qie)資源利用率高(gao)。若(ruo)采用60%的鈦(tai)鐵(tie)礦為原料，可省掉(diao)高(gao)鈦(tai)渣(zha)(zha)冶(ye)煉的能(neng)耗(hao)(hao)，氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法(fa)(fa)(fa)產品(pin)綜合(he)(he)能(neng)耗(hao)(hao)仍(reng)維持在噸鈦(tai)白(bai)1.27tce，全生命(ming)周期(qi)能(neng)耗(hao)(hao)較硫酸法(fa)(fa)(fa)低(di)30%以上。由此看來(lai)，氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法(fa)(fa)(fa)，特別是(shi)能(neng)夠(gou)直接使(shi)用鐵(tie)鐵(tie)礦的氯(lv)(lv)(lv)化(hua)法(fa)(fa)(fa)與硫酸法(fa)(fa)(fa)相(xiang)比能(neng)耗(hao)(hao)更低(di)，環(huan)保優勢(shi)更明顯(xian)(xian)。

除(chu)了操作(zuo)便(bian)捷(jie)和能耗較低外，面對(dui)當今(jin)各種(zhong)礦(kuang)產資源緊缺(que)，氯化法原料的(de)選用(yong)還具(ju)有多樣性的(de)優勢，可(ke)以使用(yong)二氧化鈦含量60%-95%的(de)多種(zhong)原材料。

由于國(guo)內硫酸法(fa)生產(chan)廠對環境的影響，我國(guo)有(you)關部門早就將硫酸法(fa)鈦(tai)白工廠定為(wei)限制(zhi)產(chan)業。自(zi)2011年(nian)6月1日起施(shi)行的《產(chan)業結構調整指(zhi)導目(mu)錄(2011年(nian)本(ben))》(國(guo)發[2011]9號)中(zhong)則將所有(you)新建的硫酸法(fa)鈦(tai)白粉設置為(wei)限制(zhi)類項(xiang)目(mu)，對鼓勵類氯化法(fa)在原料的選擇上有(you)著近(jin)乎苛刻的要求：單線產(chan)能3萬(wan)t/年(nian)及以上，而且(qie)必須以二氧化鈦(tai)含量不小于90%的富鈦(tai)料(人(ren)造金(jin)紅石、天(tian)然金(jin)紅石、高鈦(tai)渣)為(wei)原料。

礦業(ye)(ye)人士都(dou)熟知，我(wo)國(guo)(guo)雖然是(shi)(shi)世界上鈦(tai)(tai)(tai)儲量(liang)(liang)最豐富(fu)的(de)國(guo)(guo)家，但這些重要的(de)資源大(da)都(dou)以中(zhong)低品位(45%-47%)的(de)形式存在，二氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)含(han)量(liang)(liang)不小(xiao)于(yu)90%的(de)富(fu)鈦(tai)(tai)(tai)料(liao)是(shi)(shi)很難得到的(de)，況且(qie)這些富(fu)鈦(tai)(tai)(tai)料(liao)的(de)供應(ying)大(da)多由(you)少(shao)數(shu)的(de)國(guo)(guo)際礦業(ye)(ye)寡頭(tou)壟斷(duan)。對(dui)于(yu)新增(zeng)氯化(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)產(chan)能，僅僅鼓勵使用二氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)含(han)量(liang)(liang)不小(xiao)于(yu)90%的(de)富(fu)鈦(tai)(tai)(tai)料(liao)，則(ze)極有(you)可能使中(zhong)國(guo)(guo)氯化(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)鈦(tai)(tai)(tai)白粉(fen)的(de)生產(chan)重蹈中(zhong)國(guo)(guo)鋼鐵行業(ye)(ye)原材(cai)料(liao)受(shou)制(zhi)于(yu)人的(de)覆轍，不利于(yu)我(wo)國(guo)(guo)廠(chang)家積極投入開(kai)發(fa)自主知識產(chan)權研究各(ge)種工(gong)藝(yi)路(lu)線，長遠來講阻(zu)礙了(le)中(zhong)國(guo)(guo)氯化(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)鈦(tai)(tai)(tai)白粉(fen)行業(ye)(ye)的(de)健康(kang)發(fa)展，限(xian)(xian)制(zhi)了(le)我(wo)國(guo)(guo)鈦(tai)(tai)(tai)白行業(ye)(ye)和國(guo)(guo)際巨頭(tou)的(de)競爭(zheng)能力。而硫(liu)酸法(fa)(fa)(fa)的(de)限(xian)(xian)制(zhi)更是(shi)(shi)讓當前我(wo)國(guo)(guo)鈦(tai)(tai)(tai)白粉(fen)產(chan)業(ye)(ye)的(de)發(fa)展更顯窘態。

然而，條條大路通羅(luo)馬，《產(chan)業結(jie)構調整指導目(mu)錄(2011年本)》最重要的(de)(de)意(yi)義在于，抑制低(di)端產(chan)品產(chan)能過剩、提高資(zi)源能源利用效率、推行(xing)清(qing)潔生(sheng)產(chan)，從而最終達到完善產(chan)業布(bu)局，提高產(chan)業集(ji)中度(du)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。因此，無論方法如(ru)何，最終清(qing)潔生(sheng)產(chan)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)達到即可，既然90%的(de)(de)富鈦料不(bu)好找(zhao)，那么(me)我們(men)可以借鑒國外的(de)(de)先(xian)進經驗，發揮氯化法原料選擇多樣(yang)性的(de)(de)特點尋找(zhao)其它途徑(jing)。

表3 氯化法與硫酸法綜合能耗分析表

四、結論

氯化(hua)法(fa)鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉生(sheng)產(chan)技術比硫(liu)酸法(fa)生(sheng)產(chan)技術更先(xian)進、更環保是國(guo)際鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉生(sheng)產(chan)企業(ye)的(de)共識。這也(ye)是為什么近年(nian)來，國(guo)際知名鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉生(sheng)產(chan)企業(ye)使(shi)用(yong)氯化(hua)法(fa)生(sheng)產(chan)的(de)鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉比例持續升高(gao)的(de)原(yuan)因(yin)。這也(ye)是為什么中(zhong)(zhong)國(guo)制定(ding)國(guo)家鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉行業(ye)清潔生(sheng)產(chan)推行方案(推薦稿(gao))中(zhong)(zhong)總體目標：到2014年(nian)，通過沸騰(teng)氯化(hua)法(fa)鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉清潔生(sheng)產(chan)技術的(de)推廣，達到節約標準煤約3.3萬t/a，節約水約630萬m3/a，削減COD排放量約1.2萬t/a的(de)原(yuan)因(yin)所(suo)在。