鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產比較

一、概述

鈦白(bai)粉學名二氧化鈦(TiO2)具有最(zui)佳(jia)的不透明性、最(zui)佳(jia)的白(bai)度和(he)光亮(liang)度，被認(ren)為(wei)是目前(qian)世界上性能最(zui)為(wei)優(you)異的白(bai)色顏(yan)料(liao)。被廣泛應用于涂料(liao)、塑料(liao)、造紙、印刷油(you)墨、化纖(xian)、橡膠、陶瓷、化妝品(pin)、食品(pin)和(he)醫藥等工業(ye)。目前(qian)其生產工藝主要分為(wei)硫酸法和(he)氯化法兩種。

二、鈦白粉硫酸法與氯化法生產工藝比較

1、硫酸法鈦白生產工藝(yi)

硫(liu)酸(suan)法鈦(tai)白(bai)生產工藝主要是以鈦(tai)鐵礦為原料，用硫(liu)酸(suan)分(fen)(fen)解(jie)成TiOSO4溶(rong)液(ye)(ye)(ye)，過(guo)濾除去鈦(tai)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)的不溶(rong)性雜質，然后(hou)(hou)通過(guo)真空結(jie)晶、固液(ye)(ye)(ye)分(fen)(fen)離除去FeSO4?7H2O，再經(jing)濃(nong)縮后(hou)(hou)熱水解(jie)，制得(de)(de)偏鈦(tai)酸(suan)，洗滌(di)、漂白(bai)除去可溶(rong)性硫(liu)酸(suan)鹽并濾干(gan)，經(jing)煅燒(shao)脫水脫硫(liu)轉化(hua)(hua)為二(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)，經(jing)干(gan)磨后(hou)(hou)得(de)(de)到銳鈦(tai)型(xing)(xing)產品或在(zai)煅燒(shao)時(shi)加入促進(jin)(jin)劑(ji)進(jin)(jin)行(xing)晶型(xing)(xing)轉化(hua)(hua)得(de)(de)到未包膜金紅石(shi)型(xing)(xing)初品或產品。如生產較高檔的金紅石(shi)型(xing)(xing)產品，還(huan)須(xu)將初品漿(jiang)化(hua)(hua)，經(jing)濕磨解(jie)聚分(fen)(fen)級，進(jin)(jin)行(xing)無機表(biao)面處(chu)理后(hou)(hou)洗去物料中(zhong)的鹽分(fen)(fen)，干(gan)燥后(hou)(hou)再進(jin)(jin)行(xing)超微粉碎和有機處(chu)理。

2、氯(lv)化法鈦白(bai)生(sheng)產(chan)工藝

20世紀40至50年(nian)(nian)代，美國(guo)杜邦公司(Du Pont)研究用氯(lv)(lv)化法(fa)制取鈦白粉(fen)獲得成功，并(bing)用于工(gong)業生(sheng)產(chan)(chan)。在九十年(nian)(nian)代我國(guo)錦州鐵合(he)金(jin)(集(ji)團)有限公司通過技術咨詢聯合(he)設(she)計(ji)的(de)(de)(de)方式建(jian)(jian)起了錦州鐵合(he)金(jin)廠1.5萬(wan)t/a氯(lv)(lv)化法(fa)鈦白裝置(zhi)，建(jian)(jian)成后的(de)(de)(de)裝置(zhi)是迄今為止國(guo)內唯(wei)一的(de)(de)(de)氯(lv)(lv)化法(fa)鈦白生(sheng)產(chan)(chan)線。這套裝置(zhi)經過十幾年(nian)(nian)的(de)(de)(de)艱苦攻關，已(yi)基本達(da)到設(she)計(ji)要求，并(bing)于2003年(nian)(nian)開(kai)始籌(chou)建(jian)(jian)年(nian)(nian)產(chan)(chan)3萬(wan)t/a的(de)(de)(de)氯(lv)(lv)化法(fa)鈦白粉(fen)工(gong)程。目(mu)前(qian)達(da)產(chan)(chan)3.6萬(wan)t/a，氯(lv)(lv)化法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝由于其獨特的(de)(de)(de)工(gong)藝技術受(shou)到國(guo)內外鈦白粉(fen)業界的(de)(de)(de)青睞，并(bing)已(yi)被(bei)列入國(guo)家產(chan)(chan)業結(jie)構調整(zheng)中(zhong)的(de)(de)(de)鼓勵類項(xiang)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(bai)粉清潔生產政策

針對以鈦(tai)白粉行業(ye)，我(wo)國采取了一系列宏觀調(diao)控(kong)和加快產業(ye)結構(gou)調(diao)整的(de)措施：對新建鈦(tai)白粉產能(neng)實行較(jiao)為嚴格(ge)的(de)準入制度;對鈦(tai)白粉行業(ye)積極推行環境友好型清潔(jie)生產工(gong)藝(yi)的(de)普及和政(zheng)(zheng)策扶(fu)植(zhi)，如信貸扶(fu)植(zhi)政(zheng)(zheng)策、保險(xian)扶(fu)植(zhi)政(zheng)(zheng)策、出口(kou)優惠(hui)政(zheng)(zheng)策、稅(shui)收(shou)優惠(hui)政(zheng)(zheng)策、排污權交易政(zheng)(zheng)策等。2006年以來，國家頒(ban)布(bu)了關于鈦(tai)白粉行業(ye)的(de)政(zheng)(zheng)策文件有：《產業(ye)結構(gou)調(diao)整指導(dao)目錄》、和《十二五(wu)》期間即將頒(ban)布(bu)的(de)《清潔(jie)生產標準—鈦(tai)白粉》、《清潔(jie)生產審(shen)核指南—鈦(tai)白粉》、《鈦(tai)白粉行業(ye)準入條件》等。

2、鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產比(bi)較

雖(sui)然硫(liu)酸(suan)(suan)法(fa)(fa)既可(ke)生產(chan)銳鈦(tai)型(xing)(xing)(xing)產(chan)品，又可(ke)生產(chan)金紅(hong)石(shi)(shi)型(xing)(xing)(xing)產(chan)品，但通過圖(tu)2中氯化法(fa)(fa)與(yu)硫(liu)酸(suan)(suan)法(fa)(fa)工(gong)藝(yi)流程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)比較，我們可(ke)以看(kan)出，硫(liu)酸(suan)(suan)法(fa)(fa)工(gong)藝(yi)流程(cheng)(cheng)復雜，需要(yao)(yao)20道左右(you)的(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)步驟(zou)，排放廢棄(qi)物較多(duo)，晶(jing)(jing)型(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)變需更(geng)多(duo)操作步驟(zou)，采用的(de)(de)(de)焚燒(shao)工(gong)藝(yi)需要(yao)(yao)消耗大(da)量能源。而(er)且存在(zai)(zai)將銳鈦(tai)型(xing)(xing)(xing)晶(jing)(jing)型(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)化為金紅(hong)石(shi)(shi)型(xing)(xing)(xing)晶(jing)(jing)型(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)工(gong)序，造(zao)成所(suo)生產(chan)的(de)(de)(de)金紅(hong)石(shi)(shi)型(xing)(xing)(xing)鈦(tai)白粉不可(ke)能達到100%的(de)(de)(de)金紅(hong)石(shi)(shi)晶(jing)(jing)型(xing)(xing)(xing)，同時產(chan)品質(zhi)量的(de)(de)(de)批次間差異也較氯化法(fa)(fa)更(geng)明顯(xian)。而(er)氯化法(fa)(fa)生產(chan)技術是連(lian)續(xu)生產(chan)工(gong)藝(yi)，與(yu)非連(lian)續(xu)工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)硫(liu)酸(suan)(suan)法(fa)(fa)相比，過程(cheng)(cheng)簡單，工(gong)藝(yi)控(kong)(kong)制(zhi)點少(shao)，產(chan)品質(zhi)量易于達到最優的(de)(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)，大(da)大(da)減少(shao)了(le)廢棄(qi)物的(de)(de)(de)產(chan)生，再(zai)加上(shang)沒有轉(zhuan)窯煅燒(shao)工(gong)藝(yi)形成的(de)(de)(de)燒(shao)結(jie)，其鈦(tai)白粉原級粒子易于解聚，所(suo)以產(chan)品的(de)(de)(de)質(zhi)量較硫(liu)酸(suan)(suan)法(fa)(fa)更(geng)好，并且在(zai)(zai)產(chan)品精制(zhi)的(de)(de)(de)過程(cheng)(cheng)較硫(liu)酸(suan)(suan)法(fa)(fa)大(da)幅度節省能量。

圖2氯化法與硫(liu)酸法工藝流(liu)程(cheng)比較

3、氯(lv)化(hua)法(fa)原料選用的多樣化(hua)

氯(lv)化(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)(fa)若采(cai)用(yong)高(gao)鈦渣(zha)為原(yuan)料，從(cong)表3可見，無論(lun)(lun)是從(cong)理(li)論(lun)(lun)能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)(hao)(hao)還是從(cong)產(chan)(chan)品(pin)綜(zong)合(he)能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)(hao)(hao)來看(kan)，與(yu)硫(liu)(liu)酸法(fa)(fa)(fa)(fa)相(xiang)比(bi)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)(fa)都有明顯(xian)的(de)優勢。但從(cong)產(chan)(chan)品(pin)生(sheng)命周(zhou)期(qi)看(kan)，如把高(gao)鈦渣(zha)冶煉的(de)能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)(hao)(hao)也能(neng)(neng)(neng)包括進(jin)去，使用(yong)高(gao)鈦渣(zha)的(de)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)(fa)綜(zong)合(he)能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)(hao)(hao)略高(gao)于硫(liu)(liu)酸法(fa)(fa)(fa)(fa)。但是從(cong)萬元產(chan)(chan)值能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)(hao)(hao)看(kan)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)(fa)仍具有明顯(xian)優勢，而且(qie)資源利用(yong)率高(gao)。若采(cai)用(yong)60%的(de)鈦鐵(tie)礦為原(yuan)料，可省掉高(gao)鈦渣(zha)冶煉的(de)能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)(hao)(hao)，氯(lv)化(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)(fa)產(chan)(chan)品(pin)綜(zong)合(he)能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)(hao)(hao)仍維(wei)持在(zai)噸鈦白1.27tce，全生(sheng)命周(zhou)期(qi)能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)(hao)(hao)較硫(liu)(liu)酸法(fa)(fa)(fa)(fa)低30%以上。由此看(kan)來，氯(lv)化(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)(fa)，特別是能(neng)(neng)(neng)夠(gou)直接使用(yong)鐵(tie)鐵(tie)礦的(de)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)(fa)與(yu)硫(liu)(liu)酸法(fa)(fa)(fa)(fa)相(xiang)比(bi)能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)(hao)(hao)更低，環保優勢更明顯(xian)。

除了操作便(bian)捷和能耗較低外，面(mian)對當今各種礦產資(zi)源緊缺，氯化法原料的選用還(huan)具有多(duo)樣(yang)性的優勢，可以使用二氧化鈦含量60%-95%的多(duo)種原材料。

由(you)于國內硫(liu)酸法生產廠(chang)對環境(jing)的影響，我(wo)國有(you)關部門(men)早就將(jiang)(jiang)硫(liu)酸法鈦白工廠(chang)定(ding)為限制產業。自2011年6月1日起(qi)施行的《產業結構調(diao)整(zheng)指導目錄(lu)(2011年本)》(國發[2011]9號)中則(ze)將(jiang)(jiang)所有(you)新建的硫(liu)酸法鈦白粉設置為限制類項目，對鼓勵類氯化法在原(yuan)料的選擇上有(you)著(zhu)近乎(hu)苛刻的要求：單線產能3萬t/年及(ji)以上，而且必須以二氧化鈦含量不小于90%的富鈦料(人造金(jin)紅石(shi)、天然金(jin)紅石(shi)、高(gao)鈦渣)為原(yuan)料。

礦業人士都(dou)熟(shu)知，我(wo)國(guo)雖然是(shi)世界上(shang)鈦(tai)(tai)(tai)儲量最豐富的(de)(de)國(guo)家，但這些重要的(de)(de)資源大都(dou)以中低品位(wei)(45%-47%)的(de)(de)形式(shi)存在，二(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)含量不小(xiao)于(yu)(yu)90%的(de)(de)富鈦(tai)(tai)(tai)料是(shi)很難得到的(de)(de)，況且這些富鈦(tai)(tai)(tai)料的(de)(de)供(gong)應(ying)大多由少數的(de)(de)國(guo)際礦業寡(gua)頭壟斷。對于(yu)(yu)新(xin)增氯(lv)化(hua)法(fa)產能，僅(jin)僅(jin)鼓勵(li)使用二(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)含量不小(xiao)于(yu)(yu)90%的(de)(de)富鈦(tai)(tai)(tai)料，則極(ji)有可能使中國(guo)氯(lv)化(hua)法(fa)鈦(tai)(tai)(tai)白粉的(de)(de)生產重蹈中國(guo)鋼鐵行(xing)業原材料受(shou)制(zhi)于(yu)(yu)人的(de)(de)覆轍，不利于(yu)(yu)我(wo)國(guo)廠家積極(ji)投入開發自主知識產權研究(jiu)各種工(gong)藝路線，長(chang)遠(yuan)來講阻礙了(le)中國(guo)氯(lv)化(hua)法(fa)鈦(tai)(tai)(tai)白粉行(xing)業的(de)(de)健康(kang)發展，限制(zhi)了(le)我(wo)國(guo)鈦(tai)(tai)(tai)白行(xing)業和國(guo)際巨頭的(de)(de)競爭能力。而硫(liu)酸法(fa)的(de)(de)限制(zhi)更(geng)是(shi)讓當前我(wo)國(guo)鈦(tai)(tai)(tai)白粉產業的(de)(de)發展更(geng)顯窘態。

然(ran)而，條(tiao)條(tiao)大路通羅馬，《產(chan)業(ye)結構(gou)調整指導目(mu)錄(2011年(nian)本)》最重要(yao)的(de)意義在(zai)于，抑制低端(duan)產(chan)品產(chan)能(neng)(neng)過剩、提(ti)高(gao)(gao)資源能(neng)(neng)源利用效率、推行清潔(jie)生產(chan)，從(cong)而最終(zhong)達(da)到完善產(chan)業(ye)布局(ju)，提(ti)高(gao)(gao)產(chan)業(ye)集(ji)中度的(de)目(mu)的(de)。因此，無論方法(fa)如何，最終(zhong)清潔(jie)生產(chan)的(de)目(mu)的(de)達(da)到即可(ke)(ke)，既(ji)然(ran)90%的(de)富鈦(tai)料不好找，那(nei)么我(wo)們可(ke)(ke)以借鑒國外的(de)先進經驗，發揮氯化法(fa)原料選擇多樣性的(de)特(te)點尋找其它途徑。

表3 氯化(hua)法與硫酸法綜合能耗(hao)分析表

四、結論

氯化(hua)法鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)比(bi)硫酸法生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)更先進(jin)、更環(huan)保是(shi)國(guo)際鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)企(qi)業(ye)的共識。這(zhe)也是(shi)為什么近年來，國(guo)際知名鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)企(qi)業(ye)使(shi)用氯化(hua)法生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)的鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉比(bi)例持續升高的原因(yin)。這(zhe)也是(shi)為什么中國(guo)制定國(guo)家鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉行業(ye)清潔(jie)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)推行方案(an)(推薦(jian)稿)中總體目標：到2014年，通過沸騰氯化(hua)法鈦(tai)(tai)(tai)白(bai)粉清潔(jie)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)的推廣(guang)，達到節約(yue)標準煤(mei)約(yue)3.3萬(wan)t/a，節約(yue)水(shui)約(yue)630萬(wan)m3/a，削減(jian)COD排(pai)放量約(yue)1.2萬(wan)t/a的原因(yin)所在。