鈦白粉的生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1、鈦白粉生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)調(diào)研報(bào)告摘 要： 2009 年 7 月份，筆者對(duì)湖南株洲化工集團(tuán)有限責(zé)任公 司進(jìn)行了調(diào)研，初步了解了國(guó)內(nèi)外鈦白粉的生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：湖南株洲化工集團(tuán)有限責(zé)任公司； 鈦白粉；現(xiàn)狀；發(fā)展； 調(diào)研報(bào)告1 前言鈦白粉學(xué)名二氧化鈦 (TiO2), 是一種白色無(wú)機(jī)顏料 ,無(wú)毒、遮蓋力 強(qiáng)、白度和光亮度高 ,是目前世界上性能最好的一種白色顏料。其物 理、化學(xué)、光學(xué)和顏料性能極佳 ,廣泛應(yīng)用于涂料、造紙、塑料、化 纖、橡膠、電器等工業(yè)領(lǐng)域。 近年來(lái),尤其是超細(xì) TiO2 的開(kāi)發(fā),其應(yīng)用 得到進(jìn)一步擴(kuò)大 ,如用于催化劑、化妝品、食品包裝材料和汽車工業(yè) 等。與此同時(shí) ,其新的產(chǎn)品

2、和應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷被開(kāi)發(fā)。鑒于鈦白粉 對(duì)國(guó)民工業(yè)的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用 ,其生產(chǎn)和應(yīng)用已受到各國(guó) 的重視。鈦白粉的生產(chǎn)工藝有兩種 :硫酸法和氯化法。硫酸法工藝成 熟較早 ,但存在環(huán)境污染問(wèn)題。氯化法雖然出現(xiàn)較晚 ,但該法技術(shù)先進(jìn) , 對(duì)環(huán)境污染小 ,產(chǎn)品質(zhì)量高 ,其發(fā)展速度超過(guò)了硫酸法 ,發(fā)達(dá)國(guó)家新建 的鈦白粉廠幾乎全采用氯化法。國(guó)內(nèi)鈦白粉的生產(chǎn)現(xiàn)狀則是技術(shù)落后、 生產(chǎn)規(guī)模小、 產(chǎn)量低并且 產(chǎn)品質(zhì)量差 ,高檔產(chǎn)品產(chǎn)不足 ,需大量進(jìn)口。2 鈦白粉生產(chǎn)現(xiàn)狀鈦白生產(chǎn)廠家及產(chǎn)量現(xiàn)狀近年我國(guó)鈦白粉的實(shí)際產(chǎn)量不斷上升。 1998 年為 14 104t,1999 年為 1810419104 t,2000

3、 年為 29104 t,2001 年為 33104 t,2002 年為 39104 t,2003年為 49104 t,2004年達(dá)到 60104 t。2005年,全 國(guó) 3 000 t/a 規(guī)模以上的企業(yè)共生產(chǎn)各類鈦白粉 680 218 t, 加上多家小 型企業(yè)的產(chǎn)量 ,全年鈦白粉總產(chǎn)量為 70104 t 左右,比 2004年凈增 10 104 t。其中金紅石型鈦白粉為 227 623 t,比 2004 年的 142834t增加 84789t,增長(zhǎng)率為 59.4%。銳鈦礦型鈦白粉為 38104t,比 2004 年僅增 加 2 104 t。主要原因是由于我國(guó)環(huán)保意識(shí)增強(qiáng) ,銳鈦礦型鈦白粉生產(chǎn) 裝

4、置被限產(chǎn)或停產(chǎn)。 2005年非顏料級(jí)鈦白產(chǎn)量為 9104 t,與 2004年 持平;顏料級(jí)鈦白粉產(chǎn)量為 61104 t。這些數(shù)據(jù)都說(shuō)明我國(guó)鈦白行業(yè)近年來(lái)正向著科技含量更高的金 紅石型產(chǎn)品方面發(fā)展 ,并取得了令人矚目成績(jī) ,鈦白行業(yè)生產(chǎn)力水平得 到了進(jìn)一步提高。鈦白粉質(zhì)量現(xiàn)狀 由于國(guó)內(nèi)鈦白廠家數(shù)量多、規(guī)模小、裝備水平低、原料供應(yīng)穩(wěn)定 性差 ,且以鈦礦為原料 ,基本采用硫酸法生產(chǎn) ,使得產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法與國(guó) 外大公司的產(chǎn)品抗衡。例如 ,雖然國(guó)內(nèi)普通銳鈦礦型產(chǎn)品與日本石原 公司的 A-100 同類產(chǎn)品相比 ,部分指標(biāo)已能達(dá)到或接近 ,但綜合性能仍 有差距 ,主要是外觀和應(yīng)用性能。此外 ,鈦白質(zhì)量的穩(wěn)定性

5、和一致性也 與國(guó)外存在一定差距。近年來(lái) ,隨著先進(jìn)的工藝技術(shù)和裝備逐漸得到普及和應(yīng)用 ,我國(guó)鈦 白產(chǎn)品的質(zhì)量明顯提高 ,一些企業(yè)的鈦白粉產(chǎn)品部分質(zhì)量指標(biāo)已能與 國(guó)際同類型一流產(chǎn)品相媲美。目前國(guó)內(nèi)一些企業(yè) （如龍蟒鈦業(yè)、攀渝 鈦業(yè)等 ）加大了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)力度 ,引進(jìn)了先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù) ,其產(chǎn)品質(zhì)量居 于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平 ,主要技術(shù)指標(biāo)已相當(dāng)于國(guó)際同類水平 ,出口量顯著增 加。原料供應(yīng)現(xiàn)狀由于近年鈦白產(chǎn)能的急劇擴(kuò)充 ,使得鈦礦供應(yīng)非常緊張。鈦白生 產(chǎn)原料主要包括鈦精礦、 鈦渣和天然金紅石。 目前我國(guó)以鈦精礦為主 , 只有攀枝花鼎星鈦業(yè)公司以鈦渣為原料 ,其它廠家僅是試驗(yàn)性生產(chǎn)。 雖然鈦渣作為鈦白生產(chǎn)的原料是

6、發(fā)展趨勢(shì) ,但我國(guó)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期 ,鈦精 礦仍然要占據(jù)鈦白生產(chǎn)原料的主導(dǎo)地位。我國(guó)鈦資源豐富 ,約有 8.5108 t（以 TiO2 計(jì),下同）,占世界總量 的 35%, 在全球排名第 1。主要分布在四川、廣西、云南、海南等省 , 其中四川攀枝花及西昌地區(qū)儲(chǔ)量為我國(guó)第 1,約 8108 t,但生產(chǎn)的鈦 精礦并不多 ,只有近 40104 t。2004年我國(guó)鈦精礦的消費(fèi)量為 15105 t,產(chǎn)量為 106 t,進(jìn)口了 5105 t。2005年我國(guó)所需的鈦鐵礦為 2106 t, 產(chǎn)量?jī)H為 1210515 105 t,無(wú)法滿足鈦白粉生產(chǎn)需求 ,只能從澳大 利亞、越南和印度進(jìn)口 51058105 t鈦鐵礦

7、 ,以平衡不足。盡管我國(guó)的礦山企業(yè)在極力擴(kuò)產(chǎn) ,但仍然不能趕上鈦白擴(kuò)產(chǎn)的 速度。由于鈦渣的生產(chǎn)受到電力、成本、環(huán)保等因素的影響,因而其供應(yīng)增加速度在一定時(shí)期內(nèi)還較慢。鈦白應(yīng)用現(xiàn)狀銳鈦礦型二氧化鈦顏料具有純度高、粒子細(xì)小均勻、光學(xué)性能 好、折射力強(qiáng)、消色力高、 遮蓋力強(qiáng)、吸油量低、水分散性高等優(yōu)點(diǎn) , 用它生產(chǎn)的涂料色彩鮮艷、遮蓋力強(qiáng)、涂層薄、用量少 ,且耐酸堿等。 產(chǎn)品主要用于涂料、油墨、橡膠、玻璃、化妝品、肥皂、塑料和紙張 等。金紅石型二氧化鈦顏料除具有銳鈦礦型二氧化鈦的優(yōu)點(diǎn)外,還具有更好的耐候性和遮蓋力。 產(chǎn)品主要用于高級(jí)工業(yè)顏料、 有光乳膠涂 料、塑料、有較高消色力和耐曬要求的橡膠材料、

8、高級(jí)紙張涂料層和 蠟紙等。涂料工業(yè)是鈦白粉的第 1 大用戶 ,占鈦白粉消耗總量的 60%。隨 著我國(guó)汽車工業(yè)和建筑工業(yè)的發(fā)展 ,不僅鈦白粉需求量在增加 ,而且對(duì) 品種和質(zhì)量提出了更高的要求。用鈦白粉制造的涂料 ,色彩鮮艷 ,遮蓋 力強(qiáng),品種多,并能增強(qiáng)漆膜的機(jī)械強(qiáng)度和附著力 ,阻礙裂紋擴(kuò)展 ,防止 紫外線和水分透過(guò)。塑料工業(yè)是鈦白粉的第 2 大用戶 ,占鈦白粉消耗總量的 20%。在 塑料中加入鈦白粉 ,可以提高其耐熱、耐光、耐候性和機(jī)械強(qiáng)度 ,延長(zhǎng) 其使用壽命。造紙工業(yè)是鈦白粉第 3 大用戶 ,占鈦白粉消耗總量的 12%。主要 用在高級(jí)紙張和薄型紙中。在紙中添加鈦白粉 ,可提高紙張白度、光 澤

9、度和強(qiáng)度 ,而且印刷時(shí)油墨不易滲。造紙用鈦白粉一般使用未經(jīng)表 面處理的銳鈦礦型鈦白粉。但是 ,層壓紙要求使用經(jīng)過(guò)表面處理的金 紅石型鈦白粉 ,以滿足耐光、耐熱的要求。另外 ,鈦白粉是高級(jí)油墨中不可缺少的白色顏料。含有鈦白粉的 油墨耐久性和潤(rùn)濕性好 ,易于分散。油墨行業(yè)所用的鈦白粉有金紅石 型,也有銳鈦礦型。此外 ,紡織、橡膠、化妝品等鈦白粉消耗占總量的 8%。工藝技術(shù)現(xiàn)狀目前我國(guó)鈦白生產(chǎn)只有攀錦鈦業(yè)公司采用氯化法技術(shù),其余全部為硫酸法生產(chǎn)。全球氯化法與硫酸法的比例約為 5248,而且國(guó)外新 建的鈦白粉廠幾乎全部采用氯化法技術(shù)。硫酸法是將鈦鐵礦與濃硫酸進(jìn)行酸解反應(yīng)生產(chǎn)硫酸氧鈦,經(jīng)水解生成偏鈦酸

10、,再經(jīng)鍛燒粉碎即得到鈦白粉產(chǎn)品。此法可生產(chǎn)銳鈦礦型 和金紅石型鈦白粉。 硫酸法的優(yōu)點(diǎn)是可以價(jià)低易得的鈦鐵礦與硫酸為 原料,技術(shù)較成熟 ,設(shè)備簡(jiǎn)單,防腐蝕材料易解決。其缺點(diǎn)是流程長(zhǎng) ,只能 以間歇操作為主 ,硫酸、水消耗量大 ,廢物及副產(chǎn)物多 ,對(duì)環(huán)境污染大。酸解工藝階段。 酸解有間歇和連續(xù)酸解 2 種工藝。 目前我國(guó)硫酸 法鈦白生產(chǎn)工藝,幾乎全部采用間歇酸解,選用的酸解罐有 15,30,50,130 m3等,生產(chǎn)周期為 812 h。間歇酸解工藝適合我國(guó)國(guó)情 , 這是因?yàn)槲覈?guó)鈦鐵礦品位低 ,雜質(zhì)多,礦源雜 ,生產(chǎn)操作時(shí)需經(jīng)常改變 工藝條件 ,才能達(dá)到預(yù)期的酸解率。水解階段。水解有外加晶種和自生晶

11、種 2 種水解工藝。我國(guó)目前 主要是采用外加晶種常壓水解和自生晶種常壓水解技術(shù)。 外加晶種水 解的操作過(guò)程較為簡(jiǎn)單 ,便于自動(dòng)控制。該工藝排除了人為影響因素 , 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 ,白度好。水洗、漂白階段。不少企業(yè)水洗、漂白已使 用隔膜壓濾機(jī)取代傳統(tǒng)的葉濾機(jī)、真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī),使其具有節(jié)水、節(jié)電、提高洗滌質(zhì)量、改善操作環(huán)境和提高自動(dòng)化水平等優(yōu)點(diǎn),是鈦白生產(chǎn)工藝一次較大變革。漂白工藝采用鋁粉漂白和三價(jià)鈦漂白,工業(yè)上推薦采用三價(jià)鈦漂白。鹽處理階段。我國(guó)普遍采用在處理罐內(nèi)加鹽 ,攪拌均勻后經(jīng)真空 轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)或壓濾機(jī)脫水后進(jìn)轉(zhuǎn)窯。 鹽處理的配方對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量非常關(guān) 鍵,不同廠家、不同礦源、不同工藝、不同牌號(hào) ,

12、其處理劑配比參數(shù)均 有差異。煅燒階段。我國(guó)的鈦白生產(chǎn)廠家煅燒工藝大同小異,區(qū)別只是回轉(zhuǎn)窯的大小和燃燒器的先進(jìn)程度。 后處理階段。 我國(guó)廠家后處理工藝 大多數(shù)是采用連續(xù)砂磨分級(jí)、間隙無(wú)機(jī)包膜、有機(jī)包膜、噴霧干燥、 氣流粉碎工藝等。 后處理工藝的關(guān)鍵是無(wú)機(jī)包膜。 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量多數(shù) 不能與國(guó)外相比的一個(gè)重要因素即是包膜參數(shù)的問(wèn)題。 國(guó)內(nèi)除采用普 通 Si,Al 包膜外 , 一些企業(yè)如龍蟒鈦業(yè)、攀渝鈦業(yè)等還采用了 Zr 包膜。 如何開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的包膜技術(shù)是提高我國(guó)鈦白品質(zhì)的重要課題。氯化法是將金紅石或高鈦渣粉料與焦炭混合后進(jìn)行高溫氯化,生產(chǎn)四氯化鈦 ,四氯化鈦經(jīng)精餾、除釩后進(jìn)行高溫氧化、分級(jí)、表面處 理

13、,再經(jīng)過(guò)濾、水洗、干燥、粉碎得到鈦白粉。氯化法只能生產(chǎn)金紅 石型鈦白粉。氯化法的優(yōu)點(diǎn)是流程短 ,生產(chǎn)能力易擴(kuò)大 ,連續(xù)自動(dòng)化程 度高,能耗相對(duì)低 ,三廢少 ,產(chǎn)品品質(zhì)好。缺點(diǎn)是投資大 ,設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜 , 對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求高 （耐高溫、耐腐蝕 ）,裝置難以維修。我國(guó)的氯化法鈦白生產(chǎn)技術(shù)通過(guò) 10余年的攻關(guān) ,已取得了顯著成效,工藝技術(shù)已趨于成熟。但仍需解決氯化爐等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。環(huán)保問(wèn)題現(xiàn)狀硫酸法鈦白“三廢”產(chǎn)生量大 ,廢硫酸和硫酸亞鐵的處理成本很 高 ,對(duì)各企業(yè)都是一項(xiàng)沉重的負(fù)擔(dān)。但不經(jīng)處理直接排放 ,會(huì)對(duì)生產(chǎn)區(qū) 域和周邊環(huán)境造成嚴(yán)重危害。近幾年 ,國(guó)家加大環(huán)境保護(hù)的力度 ,使硫酸法鈦白產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

14、受 到嚴(yán)格限制。自 2005 年起,各級(jí)環(huán)保部門(mén)進(jìn)一步加大了對(duì)未達(dá)標(biāo)排放 企業(yè)的查處力度。鈦白企業(yè)能否實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn) ,是其能否繼續(xù)生存和 實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的最關(guān)鍵因素之一。目前 ,國(guó)家對(duì)鈦白產(chǎn)業(yè)的發(fā)展政 策是 : 鼓勵(lì)發(fā)展氯化法鈦白 ,限制發(fā)展硫酸法鈦白 ; 產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn) ,廢酸、硫酸亞鐵能夠綜合利用 ,并實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的企業(yè)除外。 3 鈦白粉發(fā)展趨 3.1 生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)未來(lái)幾年全球鈦白粉需求增速將超過(guò)產(chǎn)能增長(zhǎng)速度， 從而推動(dòng)鈦 白粉裝置開(kāi)工率升高，預(yù)計(jì) 2010-2011 年世界鈦白粉開(kāi)工率達(dá)到 90% 左右。全球鈦白粉開(kāi)工率已由 2004 年的 90%以上降低至目前的 87%-88%

15、水平，預(yù)計(jì)未來(lái)市場(chǎng)將進(jìn)一步轉(zhuǎn)好，未來(lái) 5 年需求增速平均 為 2.8%/年，而供應(yīng)增速僅為 1.9%/ 年。目前全球鈦白粉市場(chǎng)需求一 直在增加，主要需求來(lái)自亞洲，尤其是中國(guó)，隨著建筑和涂料市場(chǎng)的 發(fā)展，需求量快速增加，增長(zhǎng)率高于全球，保持在兩位數(shù)，預(yù)計(jì)增長(zhǎng) 幅度 10% 15%。鈦白粉行業(yè)短期的利益趨動(dòng)， 使得新進(jìn)入者眾， 大多以做礦起家 的開(kāi)始涉足下游鈦白粉生產(chǎn)； 預(yù)計(jì) 2 年之內(nèi)， 中國(guó)擬建、 在建或擴(kuò)建 項(xiàng)目將超過(guò) 40 萬(wàn)噸，如攀鋼的 10 萬(wàn)噸氯化法、 4 萬(wàn)噸硫酸法、瑞 康鈦業(yè) 5 萬(wàn)噸、鈦海 2 萬(wàn)噸、紫東鈦業(yè) 2 萬(wàn)噸、寧波新福 8 萬(wàn)噸、 江西添光 5 萬(wàn)噸，南京金浦集團(tuán) 5

16、 萬(wàn)噸、龍蟒三期工程 4 噸。目前，在中國(guó)浙江、山東、遼寧等地都有正在建設(shè)的大型氯化法 鈦白粉項(xiàng)目，預(yù)計(jì)都將在 2010 年前后建成投產(chǎn)。未來(lái)隨著中國(guó)鈦白 粉產(chǎn)能、產(chǎn)量的不斷增長(zhǎng)， 產(chǎn)品品質(zhì)的進(jìn)一步提高，鈦白粉出口量也 會(huì)繼續(xù)保持強(qiáng)勁增勢(shì)，中國(guó)成為世界鈦白粉凈輸出國(guó)指日可待。 3.2 工藝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)鈦白生產(chǎn)線 , 基本都是硫酸法工藝 ,只有杜邦公司在國(guó)內(nèi)擬 建的工廠和國(guó)內(nèi)極少數(shù)廠家擬采用氯化法技術(shù)。 國(guó)內(nèi)鈦白生產(chǎn)方法在 相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)仍將以硫酸法為主。 現(xiàn)在的國(guó)情決定了我們暫時(shí)要 以硫酸法為主、氯化法為輔。實(shí)際情況也是這樣的。舉例說(shuō)， 2007 年鈦白粉總產(chǎn)量達(dá)到 100 萬(wàn)噸，其中氯化法鈦白粉 1.12萬(wàn)噸，約占 總量的 1%，而 99%的鈦白粉是依靠硫酸法生產(chǎn)的。當(dāng)前，氯化法鈦 白生產(chǎn)的產(chǎn)能為 1.5 萬(wàn)噸，而我們總的生產(chǎn)能力是 150萬(wàn)噸， 1.5 萬(wàn) 噸占 150 萬(wàn)噸的比例是非常小的， 這兩組數(shù)據(jù)都說(shuō)明我國(guó)氯化法生產(chǎn) 的產(chǎn)能占有率是很低的 但 510 年后采用氯化法建廠將是必然發(fā)展趨勢(shì)。今后, 我國(guó)鈦白粉品種和牌號(hào)將進(jìn)一步增加 , 質(zhì)量將在競(jìng)爭(zhēng)和發(fā) 展中更加縮短與國(guó)外的差距。 金紅石型鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步將主要體 現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 : 水解技術(shù)將更加完善 ; DSC控制技術(shù)的應(yīng)用將 更加普及; 表面