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鈦白粉硫酸法工藝與氯化法工藝

來源：m.lg03.cn日期：2019-04-04

鈦白粉學名二氧化鈦(TiO2)具有尚佳的不透明性、白度和光亮度，被認為是目前世界上性能優異的白色顏料。被應用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、陶瓷、化妝品、食品和醫藥等工業。目前其生產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比較

一、概述

鈦白粉學名二氧化鈦(TiO2)具有不透明性、尚佳白度和光亮度，被認為是目前世界上性能優異的白色顏料。被應用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、陶瓷、化妝品、食品和醫藥等工業。目前其生產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工藝比較

1、硫酸法鈦白粉生產工藝

硫酸法鈦白粉生產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，然后通過真空結晶、固液分離除去FeSO4?7H2O，再經濃縮后熱水解，制得偏鈦酸，洗滌、漂白除去可溶性硫酸鹽并濾干，經煅燒脫水脫硫轉化為二氧化鈦，經干磨后得到銳鈦型產品或在煅燒時加入促進劑進行晶型轉化得到未包膜金紅石型初品或產品。如生產較高檔的金紅石型產品，還須將初品漿化，經濕磨解聚分級，進行無機表面處理后洗去物料中的鹽分，干燥后再進行超微粉碎和有機處理。

2、氯化法鈦白粉生產工藝

20世紀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，并用于工業生產。在九十年代我國錦州鐵合金(集團)有限公司通過技術咨詢聯合設計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唯一的氯化法鈦白生產線。這套裝置經過十幾年的艱苦攻關，已基本達到設計要求，并于2003年開始籌建年產3萬t/a的氯化法鈦白粉工程。目前達產3.6萬t/a，氯化法生產工藝由于其獨特的工藝技術受到國內外鈦白粉業界的青睞，并已被列入國家產業結構調整中的鼓勵類項目。

三、鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產比較

1、國家有關鈦白粉清潔生產政策

針對以鈦白粉行業，我國采取了一系列宏觀調控和加快產業結構調整的措施：對新建鈦白粉產能實行較為嚴格的準入制度;對鈦白粉行業積極推行環境友好型清潔生產工藝的普及和政策扶植，如信貸扶植政策、保險扶植政策、出口優惠政策、稅收優惠政策、排污權交易政策等。

2、鈦白粉硫酸法與氯化法清潔生產比較

雖然硫酸法既可生產銳鈦型產品，又可生產金紅石型產品，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雜，需要20道左右的工藝步驟，排放廢棄物較多，晶型轉變需更多操作步驟，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化為金紅石型晶型的工序，造成所生產的金紅石型鈦白粉不可能達到百分之一百的金紅石晶型，同時產品質量的批次間差異也較氯化法更明顯。而氯化法生產技術是連續生產工藝，與非連續工藝的硫酸法相比，過程簡單，工藝控制點少，產品質量易于達到控制，大大減少了廢棄物的產生，再加上沒有轉窯煅燒工藝形成的燒結，其鈦白粉原級粒子易于解聚，所以產品的質量較硫酸法更好，并且在產品精制的過程較硫酸法大幅度節省能量。

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品綜合能耗來看，與硫酸法相比氯化法都有明顯的優勢。但從產品生命周期看，如把高鈦渣冶煉的能耗也能包括進去，使用高鈦渣的氯化法綜合能耗略高于硫酸法。但是從萬元產值能耗看氯化法仍具有明顯優勢，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，環保優勢更明顯。

除了操作便捷和能耗較低外，面對當今各種礦產資源緊缺，氯化法原料的選用還具有多樣性的優勢，可以使用二氧化鈦含量60%-95%的多種原材料。

由于國內硫酸法生產廠對環境的影響，我國有關部門早就將硫酸法鈦白工廠定為限制產業。自2011年6月1日起施行的《產業結構調整指導目錄(2011年本)》(國發[2011]9號)中則將所有新建的硫酸法鈦白粉設置為限制類項目，對鼓勵類氯化法在原料的選擇上有著近乎苛刻的要求：單線產能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。

礦業人士都熟知，我國雖然是世界上鈦儲量豐富的國家，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大多由少數的國際礦業寡頭壟斷。對于新增氯化法產能，僅僅鼓勵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重蹈中國鋼鐵行業原材料受制于人的覆轍，不利于我國廠家積極投入開發自主知識產權研究各種工藝路線，長遠來講阻礙了中國氯化法鈦白粉行業的健康發展，限制了我國鈦白行業和國際巨頭的競爭能力。而硫酸法的限制更是讓當前我國鈦白粉產業的發展更顯窘態。

四、結論

氯化法鈦白粉生產技術比硫酸法生產技術更先進、更環保是國際鈦白粉生產企業的共識。這也是為什么近年來，國際知名鈦白粉生產企業使用氯化法生產的鈦白粉比例持續升高的原因。這也是為什么中國制定國家鈦白粉行業清潔生產推行方案(推薦稿)中總體目標：到2014年，通過沸騰氯化法鈦白粉清潔生產技術的推廣，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的原因所在。