钛白粉硫酸法与氯化法工艺分析

2017-12-05 06:27

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钛白粉的生产工艺主要分为硫酸法与氯化法。截止 2015 年底，全球钛白粉产能约为 720 万吨，其中约 300 万吨为氯化法，主要由科慕（Chemour，原杜邦子公司）等国际巨头采用；其余为硫酸法，且绝大多数集中在中国。我国 2015 年拥有钛白粉产能 360 万吨，其中能稳定生产的氯化法产线只有四条，产能为 21 万吨。

总体而言，氯化法生产流程自动化程度更高、产品性能更优、产生的有害废物相对较少，是较为先进的生产工艺。

钛白粉的硫酸法工艺

硫酸法工艺既可用于生产锐钛型钛白粉，也可生产金红石型钛白粉，是我国应用最广泛的生产工艺。该法于 1918 年发明，以钛精矿与硫酸为主要原料，通过酸解、结晶、水洗过滤洗涤及煅烧后得到钛白粉原粉，再经过磨细、分级、干燥、包膜得到钛白粉成品。

硫酸法在我国经过多年的技术改进，其产品品质已经十分接近氯化法生产的标准。我国硫酸法制备的钛白粉，其性能已经可以满足涂料、塑料以及造纸等工业的需要，并且正凭借极高的性价比积极参与国际竞争。

参考观研天下发布《2017-2022年中国钛白粉行业市场发展现状及十三五竞争策略分析报告》

硫酸法工艺的局限性主要体现在操作过程和污染物处理上。操作过程中，由于原材料是杂质含量较多的钛精矿，只能采用间歇生产工艺，流程长、自动化程度低，产品收率存在一定瓶颈；硫酸法的生产过程中使用大量的浓硫酸，在酸解过程中会造成一定的空气污染，且每生产一吨钛白粉会副产 8 吨强酸性废水和大量弱酸性废水，污水处理难度较大，尤其对于工艺落后、无法规模化建设处理设施的小产能而言，其污水处理成本接近 2000 元/吨，给企业带来沉重的环保负担。

钛白粉的氯化法工艺

氯化法制备钛白粉技术长期被国际巨头垄断。上世纪 50 年代杜邦公司发明该工艺后迅速实现了产业化，并且凭借工艺流程短、产品质量佳、生产自动化程度高等优点成为国外制备钛白粉的首选工艺。此法以高钛渣或金红石为原料，与氯气反应生成四氯化钛，经精馏提纯，然后再进行气相氧化，速冷后，经过气固分离、精细处理得到钛白粉。

氯化法的主要优势在于产品品质和环境友好度。该工艺制备的钛白粉相比于硫酸法的产物，在白度、遮盖能力与耐候性上都有一定的优势，因此在高端市场上有其不可替代性。在环保方面，采用气相反应的氯化法工艺几乎不产生废液，主要的污染物是以氯化铁为主要成分的氯渣，这些固态污染物以掩埋的形式进行处理，因此环保成本远低于硫酸法。

氯化法在我国发展缓慢，主要原因在于其极高的技术壁垒。国外先进的氯化法技术长期被杜邦、科斯特和特诺等巨头垄断，从不向包括中国在内的任何一方转让，尤其在我国公司和杜邦公司在 2013~2014 年发生技术产权纠纷后，技术引进的可能性大大降低。我国的四条氯化法装置主要来自于技术咨询服务，不具有完整的技术先进性，因此在国内推广起来困难重重。