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鈦白粉硫酸法工藝與氯化法工藝
鈦白粉學(xué)名二氧化鈦(TiO2)具有尚佳的不透明性、白度和光亮度，被認(rèn)為是目前世界上性能優(yōu)異的白色顏料。被應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、陶瓷、化妝品、食品和醫(yī)藥等工業(yè)。目前其生產(chǎn)工藝主要分為硫酸法和氯化法兩種。
鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產(chǎn)比較
一、概述
鈦白粉學(xué)名二氧化鈦(TiO2)具有不透明性、尚佳白度和光亮度，被認(rèn)為是目前世界上性能優(yōu)異的白色顏料。被應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、陶瓷、化妝品、食品和醫(yī)藥等工業(yè)。目前其生產(chǎn)工藝主要分為硫酸法和氯化法兩種。
二、鈦白粉硫酸法與氯化法生產(chǎn)工藝比較
1、硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝
硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝主要是以鈦鐵礦為原料，用硫酸分解成TiOSO4溶液，過濾除去鈦液中的不溶性雜質(zhì)，然后通過真空結(jié)晶、固液分離除去FeSO4?7H2O，再經(jīng)濃縮后熱水解，制得偏鈦酸，洗滌、漂白除去可溶性硫酸鹽并濾干，經(jīng)煅燒脫水脫硫轉(zhuǎn)化為二氧化鈦，經(jīng)干磨后得到銳鈦型產(chǎn)品或在煅燒時(shí)加入促進(jìn)劑進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)化得到未包膜金紅石型初品或產(chǎn)品。如生產(chǎn)較高 檔的金紅石型產(chǎn)品，還須將初品漿化，經(jīng)濕磨解聚分級(jí)，進(jìn)行無機(jī)表面處理后洗去物料中的鹽分，干燥后再進(jìn)行超微粉碎和有機(jī)處理。
2、氯化法鈦白粉生產(chǎn)工藝
20世紀(jì)40至50年代，美國杜邦公司(Du Pont)研究用氯化法制取鈦白粉獲得成功，并用于工業(yè)生產(chǎn)。在九十年代我國錦州鐵合金(集團(tuán))有限公司通過技術(shù)咨詢聯(lián)合設(shè)計(jì)的方式建起了錦州鐵合金廠1.5萬t/a氯化法鈦白裝置，建成后的裝置是迄今為止國內(nèi)唯 一的氯化法鈦白生產(chǎn)線。這套裝置經(jīng)過十幾年的艱苦攻關(guān)，已基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并于2003年開始籌建年產(chǎn)3萬t/a的氯化法鈦白粉工程。目前達(dá)產(chǎn)3.6萬t/a，氯化法生產(chǎn)工藝由于其獨(dú)特的工藝技術(shù)受到國內(nèi)外鈦白粉業(yè)界的青睞，并已被列入國 家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中的鼓勵(lì)類項(xiàng)目。
三、鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產(chǎn)比較
1、國 家有關(guān)鈦白粉清潔生產(chǎn)政策
針對(duì)以鈦白粉行業(yè)，我國采取了一系列宏觀調(diào)控和加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的措施：對(duì)新建鈦白粉產(chǎn)能實(shí)行較為嚴(yán)格的準(zhǔn)入制度;對(duì)鈦白粉行業(yè)積極推行環(huán)境友好型清潔生產(chǎn)工藝的普及和政策扶植，如信貸扶植政策、保險(xiǎn)扶植政策、出口優(yōu)惠政策、稅收優(yōu)惠政策、排污權(quán)交易政策等。
2、鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產(chǎn)比較
雖然硫酸法既可生產(chǎn)銳鈦型產(chǎn)品，又可生產(chǎn)金紅石型產(chǎn)品，但通過氯化法與硫酸法工藝流程的比較，我們可以看出，硫酸法鈦白粉工藝流程復(fù)雜，需要20道左右的工藝步驟，排放廢棄物較多，晶型轉(zhuǎn)變需更多操作步驟，采用的焚燒工藝需要消耗大量能源。而且存在將銳鈦型晶型轉(zhuǎn)化為金紅石型晶型的工序，造成所生產(chǎn)的金紅石型鈦白粉不可能達(dá)到百分 之一百的金紅石晶型，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量的批次間差異也較氯化法更明顯。而氯化法生產(chǎn)技術(shù)是連續(xù)生產(chǎn)工藝，與非連續(xù)工藝的硫酸法相比，過程簡(jiǎn)單，工藝控制點(diǎn)少，產(chǎn)品質(zhì)量易于達(dá)到控制，大大減少了廢棄物的產(chǎn)生，再加上沒有轉(zhuǎn)窯煅燒工藝形成的燒結(jié)，其鈦白粉原級(jí)粒子易于解聚，所以產(chǎn)品的質(zhì)量較硫酸法更好，并且在產(chǎn)品精制的過程較硫酸法大幅度節(jié)省能量。
3、氯化法原料選用的多樣化
氯化法若采用高鈦渣為原料，無論是從理論能耗還是從產(chǎn)品綜合能耗來看，與硫酸法相比氯化法都有明顯的優(yōu)勢(shì)。但從產(chǎn)品生命周期看，如把高鈦渣冶煉的能耗也能包括進(jìn)去，使用高鈦渣的氯化法綜合能耗略高于硫酸法。但是從萬元產(chǎn)值能耗看氯化法仍具有明顯優(yōu)勢(shì)，而且資源利用率高。若采用60%的鈦鐵礦為原料，可省掉高鈦渣冶煉的能耗，氯化法產(chǎn)品綜合能耗仍維持在噸鈦白1.27tce，全生命周期能耗較硫酸法低30%以上。由此看來，氯化法，特別是能夠直接使用鐵鐵礦的氯化法與硫酸法相比能耗更低，環(huán)保優(yōu)勢(shì)更明顯。
除了操作便捷和能耗較低外，面對(duì)當(dāng)今各種礦產(chǎn)資源緊缺，氯化法原料的選用還具有多樣性的優(yōu)勢(shì)，可以使用二氧化鈦含量60%-95%的多種原材料。
由于國內(nèi)硫酸法生產(chǎn)廠對(duì)環(huán)境的影響，我國有關(guān)部門早就將硫酸法鈦白工廠定為限制產(chǎn)業(yè)。自2011年6月1日起施行的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011年本)》(國發(fā)[2011]9號(hào))中則將所 有新建的硫酸法鈦白粉設(shè)置為限制類項(xiàng)目，對(duì)鼓勵(lì)類氯化法在原料的選擇上有著近乎苛刻的要求：?jiǎn)尉€產(chǎn)能3萬t/年及以上，而且必須以二氧化鈦含量不小于90%的富鈦料(人造金紅石、天然金紅石、高鈦渣)為原料。
礦業(yè)人士都熟知，我國雖然是世界上鈦儲(chǔ)量豐富的國 家，但這些重要的資源大都以中低品位(45%-47%)的形式存在，二氧化鈦含量不小于90%的富鈦料是很難得到的，況且這些富鈦料的供應(yīng)大多由少數(shù)的國際礦業(yè)寡頭壟斷。對(duì)于新增氯化法產(chǎn)能，僅僅鼓勵(lì)使用二氧化鈦含量不小于90%的富鈦料，則極有可能使中國氯化法鈦白粉的生產(chǎn)重蹈中國鋼鐵行業(yè)原材料受制于人的覆轍，不利于我國廠家積極投入開發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)研究各種工藝路線，長(zhǎng)遠(yuǎn)來講阻礙了中國氯化法鈦白粉行業(yè)的健康發(fā)展，限制了我國鈦白行業(yè)和國際巨頭的競(jìng)爭(zhēng)能力。而硫酸法的限制更是讓當(dāng)前我國鈦白粉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更顯窘態(tài)。
四、結(jié)論
氯化法鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)比硫酸法生產(chǎn)技術(shù)更先進(jìn)、更環(huán)保是國際鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)的共識(shí)。這也是為什么近年來，國際知名鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)使用氯化法生產(chǎn)的鈦白粉比例持續(xù)升高的原因。這也是為什么中國制定國 家鈦白粉行業(yè)清潔生產(chǎn)推行方案(推薦稿)中總體目標(biāo)：到2014年，通過沸騰氯化法鈦白粉清潔生產(chǎn)技術(shù)的推廣，達(dá)到節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約3.3萬t/a，節(jié)約水約630萬m3/a，削減COD排放量約1.2萬t/a的原因所在。
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