鈦白粉的生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、鈦白粉生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢調(diào)研報告摘 要： 2009 年 7 月份，筆者對湖南株洲化工集團有限責任公 司進行了調(diào)研，初步了解了國內(nèi)外鈦白粉的生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。關鍵詞：湖南株洲化工集團有限責任公司； 鈦白粉；現(xiàn)狀；發(fā)展； 調(diào)研報告1 前言鈦白粉學名二氧化鈦 (TiO2), 是一種白色無機顏料 ,無毒、遮蓋力 強、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、光學和顏料性能極佳 ,廣泛應用于涂料、造紙、塑料、化 纖、橡膠、電器等工業(yè)領域。 近年來,尤其是超細 TiO2 的開發(fā),其應用 得到進一步擴大 ,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 ,其新的產(chǎn)品

2、和應用領域還在不斷被開發(fā)。鑒于鈦白粉 對國民工業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用 ,其生產(chǎn)和應用已受到各國 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)境污染問題。氯化法雖然出現(xiàn)較晚 ,但該法技術先進 , 對環(huán)境污染小 ,產(chǎn)品質(zhì)量高 ,其發(fā)展速度超過了硫酸法 ,發(fā)達國家新建 的鈦白粉廠幾乎全采用氯化法。國內(nèi)鈦白粉的生產(chǎn)現(xiàn)狀則是技術落后、 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)狀近年我國鈦白粉的實際產(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年達到 60104 t。2005年,全 國 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環(huán)保意識增強 ,銳鈦礦型鈦白粉生產(chǎn) 裝

4、置被限產(chǎn)或停產(chǎn)。 2005年非顏料級鈦白產(chǎn)量為 9104 t,與 2004年 持平;顏料級鈦白粉產(chǎn)量為 61104 t。這些數(shù)據(jù)都說明我國鈦白行業(yè)近年來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 ,鈦白行業(yè)生產(chǎn)力水平得 到了進一步提高。鈦白粉質(zhì)量現(xiàn)狀 由于國內(nèi)鈦白廠家數(shù)量多、規(guī)模小、裝備水平低、原料供應穩(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)量無法與國 外大公司的產(chǎn)品抗衡。例如 ,雖然國內(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 ,部分指標已能達到或接近 ,但綜合性能仍 有差距 ,主要是外觀和應用性能。此外 ,鈦白質(zhì)量的穩(wěn)定性

5、和一致性也 與國外存在一定差距。近年來 ,隨著先進的工藝技術和裝備逐漸得到普及和應用 ,我國鈦 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)量指標已能與 國際同類型一流產(chǎn)品相媲美。目前國內(nèi)一些企業(yè) （如龍蟒鈦業(yè)、攀渝 鈦業(yè)等 ）加大了新產(chǎn)品開發(fā)力度 ,引進了先進生產(chǎn)技術 ,其產(chǎn)品質(zhì)量居 于國內(nèi)領先水平 ,主要技術指標已相當于國際同類水平 ,出口量顯著增 加。原料供應現(xiàn)狀由于近年鈦白產(chǎn)能的急劇擴充 ,使得鈦礦供應非常緊張。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 ,但我國在相當長時期 ,鈦精 礦仍然要占據(jù)鈦白生產(chǎn)原料的主導地位。我國鈦資源豐富 ,約有 8.5108 t（以 TiO2 計,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)儲量為我國第 1,約 8108 t,但生產(chǎn)的鈦 精礦并不多 ,只有近 40104 t。2004年我國鈦精礦的消費量為 15105 t,產(chǎn)量為 106 t,進口了 5105 t。2005年我國所需的鈦鐵礦為 2106 t, 產(chǎn)量僅為 1210515 105 t,無法滿足鈦白粉生產(chǎn)需求 ,只能從澳大 利亞、越南和印度進口 51058105 t鈦鐵礦

7、 ,以平衡不足。盡管我國的礦山企業(yè)在極力擴產(chǎn) ,但仍然不能趕上鈦白擴產(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,因而其供應增加速度在一定時期內(nèi)還較慢。鈦白應用現(xiàn)狀銳鈦礦型二氧化鈦顏料具有純度高、粒子細小均勻、光學性能 好、折射力強、消色力高、 遮蓋力強、吸油量低、水分散性高等優(yōu)點 , 用它生產(chǎn)的涂料色彩鮮艷、遮蓋力強、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)點外,還具有更好的耐候性和遮蓋力。 產(chǎn)品主要用于高級工業(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 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,品種多,并能增強漆膜的機械強度和附著力 ,阻礙裂紋擴展 ,防止 紫外線和水分透過。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、耐候性和機械強度 ,延長 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、度和強度 ,而且印刷時油墨不易滲。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%。工藝技術現(xiàn)狀目前我國鈦白生產(chǎn)只有攀錦鈦業(yè)公司采用氯化法技術,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,而且國外新 建的鈦白粉廠幾乎全部采用氯化法技術。硫酸法是將鈦鐵礦與濃硫酸進行酸解反應生產(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)點是可以價低易得的鈦鐵礦與硫酸為 原料,技術較成熟 ,設備簡單,防腐蝕材料易解決。其缺點是流程長 ,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國情 , 這是因為我國鈦鐵礦品位低 ,雜質(zhì)多,礦源雜 ,生產(chǎn)操作時需經(jīng)常改變 工藝條件 ,才能達到預期的酸解率。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。 外加晶種水 解的操作過程較為簡單 ,便于自動控制。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 用隔膜壓濾機取代傳統(tǒng)的葉濾機、真空轉鼓過濾機,使其具有節(jié)水、節(jié)電、提高洗滌質(zhì)量、改善操作環(huán)境和提高自動化水平等優(yōu)點,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鈦漂白,工業(yè)上推薦采用三價鈦漂白。鹽處理階段。我國普遍采用在處理罐內(nèi)加鹽 ,攪拌均勻后經(jīng)真空 轉鼓過濾機或壓濾機脫水后進轉窯。 鹽處理的配方對產(chǎn)品質(zhì)量非常關 鍵,不同廠家、不同礦源、不同工藝、不同牌號 ,

12、其處理劑配比參數(shù)均 有差異。煅燒階段。我國的鈦白生產(chǎn)廠家煅燒工藝大同小異,區(qū)別只是回轉窯的大小和燃燒器的先進程度。 后處理階段。 我國廠家后處理工藝 大多數(shù)是采用連續(xù)砂磨分級、間隙無機包膜、有機包膜、噴霧干燥、 氣流粉碎工藝等。 后處理工藝的關鍵是無機包膜。 國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量多數(shù) 不能與國外相比的一個重要因素即是包膜參數(shù)的問題。 國內(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。 如何開發(fā)出先進的包膜技術是提高我國鈦白品質(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行高溫氯化,生產(chǎn)四氯化鈦 ,四氯化鈦經(jīng)精餾、除釩后進行高溫氧化、分級、表面處 理

13、,再經(jīng)過濾、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)點是流程短 ,生產(chǎn)能力易擴大 ,連續(xù)自動化程 度高,能耗相對低 ,三廢少 ,產(chǎn)品品質(zhì)好。缺點是投資大 ,設備結構復雜 , 對設備材質(zhì)要求高 （耐高溫、耐腐蝕 ）,裝置難以維修。我國的氯化法鈦白生產(chǎn)技術通過 10余年的攻關 ,已取得了顯著成效,工藝技術已趨于成熟。但仍需解決氯化爐等關鍵技術問題。環(huán)保問題現(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 ,對各企業(yè)都是一項沉重的負擔。但不經(jīng)處理直接排放 ,會對生產(chǎn)區(qū) 域和周邊環(huán)境造成嚴重危害。近幾年 ,國家加大環(huán)境保護的力度 ,使硫酸法鈦白產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

14、受 到嚴格限制。自 2005 年起,各級環(huán)保部門進一步加大了對未達標排放 企業(yè)的查處力度。鈦白企業(yè)能否實現(xiàn)清潔生產(chǎn) ,是其能否繼續(xù)生存和 實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的最關鍵因素之一。目前 ,國家對鈦白產(chǎn)業(yè)的發(fā)展政 策是 : 鼓勵發(fā)展氯化法鈦白 ,限制發(fā)展硫酸法鈦白 ; 產(chǎn)品質(zhì)量達到國家 標準 ,廢酸、硫酸亞鐵能夠綜合利用 ,并實現(xiàn)達標排放的企業(yè)除外。 3 鈦白粉發(fā)展趨 3.1 生產(chǎn)發(fā)展趨勢未來幾年全球鈦白粉需求增速將超過產(chǎn)能增長速度， 從而推動鈦 白粉裝置開工率升高，預計 2010-2011 年世界鈦白粉開工率達到 90% 左右。全球鈦白粉開工率已由 2004 年的 90%以上降低至目前的 87%-88%

15、水平，預計未來市場將進一步轉好，未來 5 年需求增速平均 為 2.8%/年，而供應增速僅為 1.9%/ 年。目前全球鈦白粉市場需求一 直在增加，主要需求來自亞洲，尤其是中國，隨著建筑和涂料市場的 發(fā)展，需求量快速增加，增長率高于全球，保持在兩位數(shù)，預計增長 幅度 10% 15%。鈦白粉行業(yè)短期的利益趨動， 使得新進入者眾， 大多以做礦起家 的開始涉足下游鈦白粉生產(chǎn)； 預計 2 年之內(nèi)， 中國擬建、 在建或擴建 項目將超過 40 萬噸，如攀鋼的 10 萬噸氯化法、 4 萬噸硫酸法、瑞 康鈦業(yè) 5 萬噸、鈦海 2 萬噸、紫東鈦業(yè) 2 萬噸、寧波新福 8 萬噸、 江西添光 5 萬噸，南京金浦集團 5

16、 萬噸、龍蟒三期工程 4 噸。目前，在中國浙江、山東、遼寧等地都有正在建設的大型氯化法 鈦白粉項目，預計都將在 2010 年前后建成投產(chǎn)。未來隨著中國鈦白 粉產(chǎn)能、產(chǎn)量的不斷增長， 產(chǎn)品品質(zhì)的進一步提高，鈦白粉出口量也 會繼續(xù)保持強勁增勢，中國成為世界鈦白粉凈輸出國指日可待。 3.2 工藝技術發(fā)展趨勢我國鈦白生產(chǎn)線 , 基本都是硫酸法工藝 ,只有杜邦公司在國內(nèi)擬 建的工廠和國內(nèi)極少數(shù)廠家擬采用氯化法技術。 國內(nèi)鈦白生產(chǎn)方法在 相當長一段時期內(nèi)仍將以硫酸法為主。 現(xiàn)在的國情決定了我們暫時要 以硫酸法為主、氯化法為輔。實際情況也是這樣的。舉例說， 2007 年鈦白粉總產(chǎn)量達到 100 萬噸，其中氯化法鈦白粉 1.12萬噸，約占 總量的 1%，而 99%的鈦白粉是依靠硫酸法生產(chǎn)的。當前，氯化法鈦 白生產(chǎn)的產(chǎn)能為 1.5 萬噸，而我們總的生產(chǎn)能力是 150萬噸， 1.5 萬 噸占 150 萬噸的比例是非常小的， 這兩組數(shù)據(jù)都說明我國氯化法生產(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。今后, 我國鈦白粉品種和牌號將進一步增加 , 質(zhì)量將在競爭和發(fā) 展中更加縮短與國外的差距。 金紅石型鈦白粉生產(chǎn)技術進步將主要體 現(xiàn)在以下幾個方面 : 水解技術將更加完善 ; DSC控制技術的應用將 更加普及; 表面