鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產比較

一、概述

鈦白粉學名二氧化(hua)鈦(TiO2)具有(you)最佳的(de)(de)不透明(ming)性、最佳的(de)(de)白度(du)和光亮度(du)，被認為(wei)是(shi)目(mu)前(qian)世界上性能(neng)最為(wei)優(you)異的(de)(de)白色顏料(liao)。被廣泛應用于涂料(liao)、塑料(liao)、造紙、印刷油墨(mo)、化(hua)纖、橡(xiang)膠(jiao)、陶(tao)瓷、化(hua)妝(zhuang)品(pin)、食(shi)品(pin)和醫藥等工業。目(mu)前(qian)其(qi)生產(chan)工藝主要分為(wei)硫酸法和氯化(hua)法兩種(zhong)。

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(yi)

硫(liu)酸(suan)法鈦白(bai)生產工藝主要是以鈦鐵(tie)礦為原料，用硫(liu)酸(suan)分解(jie)成TiOSO4溶液，過(guo)濾除(chu)去鈦液中的(de)不溶性(xing)雜質，然(ran)后(hou)通過(guo)真空結晶、固液分離除(chu)去FeSO4?7H2O，再(zai)經(jing)濃(nong)縮后(hou)熱水解(jie)，制得(de)偏鈦酸(suan)，洗(xi)滌、漂白(bai)除(chu)去可溶性(xing)硫(liu)酸(suan)鹽并濾干(gan)，經(jing)煅燒脫水脫硫(liu)轉化為二氧化鈦，經(jing)干(gan)磨后(hou)得(de)到(dao)銳鈦型(xing)(xing)產品(pin)(pin)(pin)或(huo)在煅燒時加入促進劑進行晶型(xing)(xing)轉化得(de)到(dao)未包膜金紅(hong)石型(xing)(xing)初品(pin)(pin)(pin)或(huo)產品(pin)(pin)(pin)。如(ru)生產較高檔的(de)金紅(hong)石型(xing)(xing)產品(pin)(pin)(pin)，還(huan)須將初品(pin)(pin)(pin)漿化，經(jing)濕(shi)磨解(jie)聚分級，進行無機(ji)表面處理(li)后(hou)洗(xi)去物(wu)料中的(de)鹽分，干(gan)燥后(hou)再(zai)進行超(chao)微粉碎和有機(ji)處理(li)。

2、氯化法(fa)鈦白生產工藝

20世紀(ji)40至50年(nian)代(dai)，美國(guo)杜(du)邦公(gong)司(si)(Du Pont)研究用(yong)(yong)氯化(hua)法(fa)(fa)制取(qu)鈦(tai)白(bai)(bai)粉獲得成功，并用(yong)(yong)于工(gong)業生(sheng)產(chan)(chan)。在九(jiu)十年(nian)代(dai)我國(guo)錦州鐵合(he)金(集團(tuan))有限公(gong)司(si)通過技術(shu)(shu)咨詢聯合(he)設計的(de)(de)(de)方式建起了錦州鐵合(he)金廠1.5萬t/a氯化(hua)法(fa)(fa)鈦(tai)白(bai)(bai)裝(zhuang)置，建成后的(de)(de)(de)裝(zhuang)置是迄今為止國(guo)內唯一的(de)(de)(de)氯化(hua)法(fa)(fa)鈦(tai)白(bai)(bai)生(sheng)產(chan)(chan)線。這套裝(zhuang)置經過十幾年(nian)的(de)(de)(de)艱苦攻(gong)關，已(yi)基本達(da)到設計要(yao)求，并于2003年(nian)開始籌(chou)建年(nian)產(chan)(chan)3萬t/a的(de)(de)(de)氯化(hua)法(fa)(fa)鈦(tai)白(bai)(bai)粉工(gong)程。目前達(da)產(chan)(chan)3.6萬t/a，氯化(hua)法(fa)(fa)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)由于其(qi)獨特(te)的(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)技術(shu)(shu)受到國(guo)內外鈦(tai)白(bai)(bai)粉業界的(de)(de)(de)青睞，并已(yi)被列(lie)入國(guo)家產(chan)(chan)業結構調整中的(de)(de)(de)鼓勵(li)類項目。

三、鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產比較

1、國(guo)家(jia)有關鈦(tai)白粉清潔生產政(zheng)策

針對(dui)以(yi)鈦白粉(fen)(fen)(fen)行(xing)業(ye)，我(wo)國采取(qu)了一系(xi)列(lie)宏觀(guan)調控和加快產(chan)(chan)業(ye)結(jie)構(gou)調整的措施(shi)：對(dui)新(xin)建鈦白粉(fen)(fen)(fen)產(chan)(chan)能(neng)實行(xing)較(jiao)為嚴(yan)格的準入(ru)制度(du);對(dui)鈦白粉(fen)(fen)(fen)行(xing)業(ye)積極推行(xing)環境(jing)友好型清潔生產(chan)(chan)工藝的普及和政(zheng)策(ce)扶(fu)植，如信貸扶(fu)植政(zheng)策(ce)、保險扶(fu)植政(zheng)策(ce)、出(chu)口優(you)(you)惠(hui)政(zheng)策(ce)、稅收優(you)(you)惠(hui)政(zheng)策(ce)、排污權(quan)交易(yi)政(zheng)策(ce)等。2006年(nian)以(yi)來，國家頒(ban)布(bu)了關(guan)于鈦白粉(fen)(fen)(fen)行(xing)業(ye)的政(zheng)策(ce)文件(jian)有：《產(chan)(chan)業(ye)結(jie)構(gou)調整指導目錄》、和《十二五》期間即將頒(ban)布(bu)的《清潔生產(chan)(chan)標(biao)準—鈦白粉(fen)(fen)(fen)》、《清潔生產(chan)(chan)審核指南—鈦白粉(fen)(fen)(fen)》、《鈦白粉(fen)(fen)(fen)行(xing)業(ye)準入(ru)條件(jian)》等。

2、鈦白粉(fen)硫酸法(fa)(fa)與(yu)氯化法(fa)(fa)清潔生產比較

雖然硫酸法(fa)(fa)既可(ke)生產(chan)(chan)(chan)(chan)銳鈦型(xing)(xing)(xing)(xing)產(chan)(chan)(chan)(chan)品，又可(ke)生產(chan)(chan)(chan)(chan)金紅(hong)石(shi)型(xing)(xing)(xing)(xing)產(chan)(chan)(chan)(chan)品，但(dan)通(tong)過(guo)(guo)圖2中氯(lv)化(hua)(hua)法(fa)(fa)與(yu)硫酸法(fa)(fa)工藝(yi)流程的(de)比較(jiao)，我們可(ke)以看(kan)出，硫酸法(fa)(fa)工藝(yi)流程復雜，需(xu)要(yao)20道左右(you)的(de)工藝(yi)步驟，排放廢(fei)棄(qi)(qi)物較(jiao)多，晶(jing)型(xing)(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)變需(xu)更(geng)(geng)多操作步驟，采用(yong)的(de)焚燒工藝(yi)需(xu)要(yao)消耗大(da)量能(neng)(neng)源。而(er)且存(cun)在將銳鈦型(xing)(xing)(xing)(xing)晶(jing)型(xing)(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)化(hua)(hua)為金紅(hong)石(shi)型(xing)(xing)(xing)(xing)晶(jing)型(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)工序，造成所(suo)生產(chan)(chan)(chan)(chan)的(de)金紅(hong)石(shi)型(xing)(xing)(xing)(xing)鈦白粉不可(ke)能(neng)(neng)達(da)到100%的(de)金紅(hong)石(shi)晶(jing)型(xing)(xing)(xing)(xing)，同時(shi)產(chan)(chan)(chan)(chan)品質(zhi)量的(de)批次間差異也較(jiao)氯(lv)化(hua)(hua)法(fa)(fa)更(geng)(geng)明顯。而(er)氯(lv)化(hua)(hua)法(fa)(fa)生產(chan)(chan)(chan)(chan)技(ji)術是連續生產(chan)(chan)(chan)(chan)工藝(yi)，與(yu)非連續工藝(yi)的(de)硫酸法(fa)(fa)相比，過(guo)(guo)程簡單，工藝(yi)控制(zhi)點少，產(chan)(chan)(chan)(chan)品質(zhi)量易(yi)于(yu)達(da)到最(zui)優的(de)控制(zhi)，大(da)大(da)減少了(le)廢(fei)棄(qi)(qi)物的(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)生，再(zai)加(jia)上沒有轉(zhuan)窯(yao)煅燒工藝(yi)形成的(de)燒結，其鈦白粉原(yuan)級粒(li)子(zi)易(yi)于(yu)解聚，所(suo)以產(chan)(chan)(chan)(chan)品的(de)質(zhi)量較(jiao)硫酸法(fa)(fa)更(geng)(geng)好，并且在產(chan)(chan)(chan)(chan)品精制(zhi)的(de)過(guo)(guo)程較(jiao)硫酸法(fa)(fa)大(da)幅度節(jie)省(sheng)能(neng)(neng)量。

圖2氯化法與硫酸法工藝流程比(bi)較

3、氯(lv)化(hua)法(fa)原(yuan)料選用(yong)的多樣(yang)化(hua)

氯化法(fa)(fa)若(ruo)采(cai)用(yong)高(gao)鈦(tai)渣(zha)為原料，從(cong)(cong)表3可見，無論是(shi)(shi)從(cong)(cong)理論能(neng)(neng)耗(hao)(hao)還是(shi)(shi)從(cong)(cong)產(chan)品(pin)綜合(he)能(neng)(neng)耗(hao)(hao)來(lai)看(kan)，與(yu)硫酸(suan)法(fa)(fa)相(xiang)比氯化法(fa)(fa)都有(you)明(ming)顯的(de)(de)優勢。但(dan)從(cong)(cong)產(chan)品(pin)生(sheng)命(ming)(ming)周期看(kan)，如把高(gao)鈦(tai)渣(zha)冶煉的(de)(de)能(neng)(neng)耗(hao)(hao)也能(neng)(neng)包(bao)括(kuo)進去(qu)，使(shi)用(yong)高(gao)鈦(tai)渣(zha)的(de)(de)氯化法(fa)(fa)綜合(he)能(neng)(neng)耗(hao)(hao)略高(gao)于(yu)硫酸(suan)法(fa)(fa)。但(dan)是(shi)(shi)從(cong)(cong)萬元產(chan)值能(neng)(neng)耗(hao)(hao)看(kan)氯化法(fa)(fa)仍具有(you)明(ming)顯優勢，而(er)且(qie)資源利用(yong)率高(gao)。若(ruo)采(cai)用(yong)60%的(de)(de)鈦(tai)鐵礦為原料，可省掉高(gao)鈦(tai)渣(zha)冶煉的(de)(de)能(neng)(neng)耗(hao)(hao)，氯化法(fa)(fa)產(chan)品(pin)綜合(he)能(neng)(neng)耗(hao)(hao)仍維持在噸鈦(tai)白1.27tce，全生(sheng)命(ming)(ming)周期能(neng)(neng)耗(hao)(hao)較硫酸(suan)法(fa)(fa)低30%以上。由此看(kan)來(lai)，氯化法(fa)(fa)，特別(bie)是(shi)(shi)能(neng)(neng)夠直接使(shi)用(yong)鐵鐵礦的(de)(de)氯化法(fa)(fa)與(yu)硫酸(suan)法(fa)(fa)相(xiang)比能(neng)(neng)耗(hao)(hao)更(geng)低，環保優勢更(geng)明(ming)顯。

除(chu)了操(cao)作(zuo)便捷和能耗(hao)較低外(wai)，面對(dui)當今各(ge)種礦產資源緊(jin)缺，氯化法原料(liao)的(de)選用還具有多(duo)樣性(xing)的(de)優勢，可以使用二氧化鈦含量60%-95%的(de)多(duo)種原材料(liao)。

由于國(guo)(guo)內硫(liu)酸(suan)法生(sheng)產(chan)廠(chang)對環境的(de)(de)影響，我(wo)國(guo)(guo)有(you)關部(bu)門(men)早就將硫(liu)酸(suan)法鈦白(bai)工廠(chang)定為限(xian)制產(chan)業。自(zi)2011年(nian)(nian)6月1日起施行(xing)的(de)(de)《產(chan)業結構調整指導目錄(2011年(nian)(nian)本)》(國(guo)(guo)發[2011]9號)中(zhong)則將所有(you)新建的(de)(de)硫(liu)酸(suan)法鈦白(bai)粉設置為限(xian)制類(lei)項目，對鼓勵(li)類(lei)氯化法在原料的(de)(de)選擇上(shang)有(you)著近乎(hu)苛刻(ke)的(de)(de)要(yao)求：單線產(chan)能3萬t/年(nian)(nian)及以上(shang)，而且必(bi)須以二氧化鈦含(han)量不小于90%的(de)(de)富鈦料(人(ren)造金紅(hong)石、天然金紅(hong)石、高鈦渣)為原料。

礦(kuang)業人(ren)士都熟(shu)知(zhi)，我(wo)國(guo)(guo)雖然是世界(jie)上鈦(tai)(tai)儲量(liang)最(zui)豐富的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)，但這(zhe)些(xie)(xie)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)資源(yuan)大(da)都以中(zhong)低品位(45%-47%)的(de)(de)(de)(de)形式存在，二氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)含量(liang)不(bu)小(xiao)于(yu)(yu)90%的(de)(de)(de)(de)富鈦(tai)(tai)料(liao)(liao)是很難得(de)到的(de)(de)(de)(de)，況且這(zhe)些(xie)(xie)富鈦(tai)(tai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)供(gong)應大(da)多由少數的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)際礦(kuang)業寡頭(tou)壟(long)斷。對(dui)于(yu)(yu)新增(zeng)氯化(hua)(hua)法產(chan)(chan)能，僅(jin)僅(jin)鼓(gu)勵使用二氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)含量(liang)不(bu)小(xiao)于(yu)(yu)90%的(de)(de)(de)(de)富鈦(tai)(tai)料(liao)(liao)，則(ze)極(ji)有(you)可(ke)能使中(zhong)國(guo)(guo)氯化(hua)(hua)法鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)重(zhong)蹈中(zhong)國(guo)(guo)鋼鐵行(xing)業原材料(liao)(liao)受制于(yu)(yu)人(ren)的(de)(de)(de)(de)覆轍，不(bu)利于(yu)(yu)我(wo)國(guo)(guo)廠家(jia)積極(ji)投入開發自主知(zhi)識(shi)產(chan)(chan)權研究各種工藝(yi)路線，長遠來講阻礙了(le)中(zhong)國(guo)(guo)氯化(hua)(hua)法鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)行(xing)業的(de)(de)(de)(de)健康發展(zhan)，限制了(le)我(wo)國(guo)(guo)鈦(tai)(tai)白行(xing)業和國(guo)(guo)際巨頭(tou)的(de)(de)(de)(de)競爭(zheng)能力。而硫酸法的(de)(de)(de)(de)限制更(geng)是讓(rang)當(dang)前我(wo)國(guo)(guo)鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)更(geng)顯(xian)窘(jiong)態。

然(ran)(ran)而，條條大(da)路(lu)通羅馬(ma)，《產(chan)(chan)業(ye)結(jie)構調整指導目(mu)錄(lu)(2011年(nian)本)》最(zui)重要的(de)(de)意義在于，抑(yi)制低端(duan)產(chan)(chan)品產(chan)(chan)能過剩、提(ti)高資源能源利用效率、推行清(qing)潔(jie)(jie)生(sheng)產(chan)(chan)，從(cong)而最(zui)終達到完(wan)善產(chan)(chan)業(ye)布局，提(ti)高產(chan)(chan)業(ye)集中度(du)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。因此，無論方(fang)法如何，最(zui)終清(qing)潔(jie)(jie)生(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)達到即可，既然(ran)(ran)90%的(de)(de)富鈦(tai)料不好找(zhao)，那么(me)我(wo)們可以借鑒國(guo)外的(de)(de)先進經(jing)驗，發(fa)揮氯化法原料選(xuan)擇多樣性的(de)(de)特點尋找(zhao)其它(ta)途徑(jing)。

表(biao)3 氯化法與硫酸法綜(zong)合(he)能耗(hao)分析表(biao)

四、結論

氯(lv)化(hua)法(fa)鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)(fen)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)技術(shu)比(bi)硫酸法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)技術(shu)更先(xian)進、更環保是(shi)(shi)國際鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)(fen)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)企業(ye)的共(gong)識(shi)。這也是(shi)(shi)為什(shen)么(me)近年(nian)來，國際知名鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)(fen)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)企業(ye)使用(yong)氯(lv)化(hua)法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)的鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)(fen)比(bi)例持續升高的原(yuan)因。這也是(shi)(shi)為什(shen)么(me)中(zhong)國制定國家鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)(fen)行業(ye)清(qing)潔(jie)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)推行方案(推薦稿(gao))中(zhong)總體目標(biao)：到(dao)2014年(nian)，通過沸騰氯(lv)化(hua)法(fa)鈦(tai)(tai)白粉(fen)(fen)(fen)清(qing)潔(jie)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)技術(shu)的推廣，達到(dao)節(jie)約(yue)標(biao)準煤約(yue)3.3萬(wan)t/a，節(jie)約(yue)水約(yue)630萬(wan)m3/a，削減COD排放(fang)量(liang)約(yue)1.2萬(wan)t/a的原(yuan)因所在。