钛白粉的生产现状及发展趋势

钛白粉生产现状及发展趋势调研报告

摘要：2009年7月份，笔者对湖南株洲化工集团有限责任公司进行了调研，初步了解了国内外钛白粉的生产现状及发展趋势。

关键词：湖南株洲化工集团有限责任公司；钛白粉；现状；发展；调研报告

1前言

钛白粉学名二氧化钛(TiO2),是一种白色无机颜料,无毒、遮盖力强、白度和光亮度高,是目前世界上性能最好的一种白色颜料。其物理、化学、光学和颜料性能极佳,广泛应用于涂料、造纸、塑料、化纤、橡胶、电器等工业领域。近年来,尤其是超细TiO2的开发,其应用得到进一步扩大,如用于催化剂、化妆品、食品包装材料和汽车工业等。与此同时,其新的产品和应用领域还在不断被开发。鉴于钛白粉对国民工业的发展起着越来越重要的作用,其生产和应用已受到各国的重视。钛白粉的生产工艺有两种:硫酸法和氯化法。硫酸法工艺成熟较早,但存在环境污染问题。氯化法虽然出现较晚,但该法技术先进,对环境污染小,产品质量高,其发展速度超过了硫酸法,发达国家新建的钛白粉厂几乎全采用氯化法。

国内钛白粉的生产现状则是技术落后、生产规模小、产量低并且产品质量差,高档产品产不足,需大量进口。

2钛白粉生产现状

2.1 钛白生产厂家及产量现状

近年我国钛白粉的实际产量不断上升。1998年为14×104t,1999年为18×104~19×104 t,2000年为29×104 t,2001年为33×104 t,2002年为39×104 t,2003年为49×104 t,2004年达到60×104 t。2005年,全国3 000 t/a规模以上的企业共生产各类钛白粉680 218 t,加上多家小型企业的产量,全年钛白粉总产量为70×104 t左右,比2004年净增10×104 t。其中金红石型钛白粉为227 623 t,比2004年的142834t增加84789t,增长率为59.4%。锐钛矿型钛白粉为38×104t,比2004年仅增加2×104 t。主要原因是由于我国环保意识增强,锐钛矿型钛白粉生产装置被限产或停产。2005年非颜料级钛白产量为9×104 t,与2004年持平;颜料级钛白粉产量为61×104 t。

这些数据都说明我国钛白行业近年来正向着科技含量更高的金红石型产品方面发展,并取得了令人瞩目成绩,钛白行业生产力水平得到了进一步提高。

2.2 钛白粉质量现状

由于国内钛白厂家数量多、规模小、装备水平低、原料供应稳定性差,且以钛矿为原料,基本采用硫酸法生产,使得产品质量无法与国外大公司的产品抗衡。例如,虽然国内普通锐钛矿型产品与日本石原公司的A-100同类产品相比,部分指标已能达到或接近,但综合性能仍有差距,主要是外观和应用性能。此外,钛白质量的稳定性和一致性也与国外存在一定差距。

近年来,随着先进的工艺技术和装备逐渐得到普及和应用,我国钛白产品的质量明显提高,一些企业的钛白粉产品部分质量指标已能与

国际同类型一流产品相媲美。目前国内一些企业(如龙蟒钛业、攀渝钛业等)加大了新产品开发力度,引进了先进生产技术,其产品质量居于国内领先水平,主要技术指标已相当于国际同类水平,出口量显著增加。

2.3 原料供应现状

由于近年钛白产能的急剧扩充,使得钛矿供应非常紧张。钛白生产原料主要包括钛精矿、钛渣和天然金红石。目前我国以钛精矿为主,只有攀枝花鼎星钛业公司以钛渣为原料,其它厂家仅是试验性生产。虽然钛渣作为钛白生产的原料是发展趋势,但我国在相当长时期,钛精矿仍然要占据钛白生产原料的主导地位。

我国钛资源丰富,约有8.5×108 t（以TiO2计,下同),占世界总量的35%,在全球排名第1。主要分布在四川、广西、云南、海南等省,其中四川攀枝花及西昌地区储量为我国第1,约8×108 t,但生产的钛精矿并不多,只有近40×104 t。2004年我国钛精矿的消费量为15×105 t,产量为106 t,进口了5×105 t。2005年我国所需的钛铁矿为2×106 t,产量仅为12×105~15×105 t,无法满足钛白粉生产需求,只能从澳大利亚、越南和印度进口5×105~8×105 t钛铁矿,以平衡不足。

尽管我国的矿山企业在极力扩产,但仍然不能赶上钛白扩产的速度。由于钛渣的生产受到电力、成本、环保等因素的影响,因而其供应增加速度在一定时期内还较慢。

2.4钛白应用现状

锐钛矿型二氧化钛颜料具有纯度高、粒子细小均匀、光学性能

好、折射力强、消色力高、遮盖力强、吸油量低、水分散性高等优点,用它生产的涂料色彩鲜艳、遮盖力强、涂层薄、用量少,且耐酸碱等。产品主要用于涂料、油墨、橡胶、玻璃、化妆品、肥皂、塑料和纸张等。

金红石型二氧化钛颜料除具有锐钛矿型二氧化钛的优点外,还具有更好的耐候性和遮盖力。产品主要用于高级工业颜料、有光乳胶涂料、塑料、有较高消色力和耐晒要求的橡胶材料、高级纸张涂料层和蜡纸等。

涂料工业是钛白粉的第1大用户,占钛白粉消耗总量的60%。随着我国汽车工业和建筑工业的发展,不仅钛白粉需求量在增加,而且对品种和质量提出了更高的要求。用钛白粉制造的涂料,色彩鲜艳,遮盖力强,品种多,并能增强漆膜的机械强度和附着力,阻碍裂纹扩展,防止紫外线和水分透过。

塑料工业是钛白粉的第2大用户,占钛白粉消耗总量的20%。在塑料中加入钛白粉,可以提高其耐热、耐光、耐候性和机械强度,延长其使用寿命。

造纸工业是钛白粉第3大用户,占钛白粉消耗总量的12%。主要用在高级纸张和薄型纸中。在纸中添加钛白粉,可提高纸张白度、光泽度和强度,而且印刷时油墨不易渗。造纸用钛白粉一般使用未经表面处理的锐钛矿型钛白粉。但是,层压纸要求使用经过表面处理的金红石型钛白粉,以满足耐光、耐热的要求。

另外,钛白粉是高级油墨中不可缺少的白色颜料。含有钛白粉的

油墨耐久性和润湿性好,易于分散。油墨行业所用的钛白粉有金红石型,也有锐钛矿型。此外,纺织、橡胶、化妆品等钛白粉消耗占总量的8%。

2.5 工艺技术现状

目前我国钛白生产只有攀锦钛业公司采用氯化法技术,其余全部为硫酸法生产。全球氯化法与硫酸法的比例约为52∶48,而且国外新建的钛白粉厂几乎全部采用氯化法技术。

硫酸法是将钛铁矿与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸氧钛,经水解生成偏钛酸,再经锻烧粉碎即得到钛白粉产品。此法可生产锐钛矿型和金红石型钛白粉。硫酸法的优点是可以价低易得的钛铁矿与硫酸为原料,技术较成熟,设备简单,防腐蚀材料易解决。其缺点是流程长,只能以间歇操作为主,硫酸、水消耗量大,废物及副产物多,对环境污染大。

酸解工艺阶段。酸解有间歇和连续酸解2种工艺。目前我国硫酸法钛白生产工艺,几乎全部采用间歇酸解,选用的酸解罐有15,30,50,130 m3等,生产周期为8～12 h。间歇酸解工艺适合我国国情,这是因为我国钛铁矿品位低,杂质多,矿源杂,生产操作时需经常改变工艺条件,才能达到预期的酸解率。

水解阶段。水解有外加晶种和自生晶种2种水解工艺。我国目前主要是采用外加晶种常压水解和自生晶种常压水解技术。外加晶种水解的操作过程较为简单,便于自动控制。该工艺排除了人为影响因素,产品质量稳定,白度好。水洗、漂白阶段。不少企业水洗、漂白已使用隔膜压滤机取代传统的叶滤机、真空转鼓过滤机,使其具有节水、

节电、提高洗涤质量、改善操作环境和提高自动化水平等优点,是钛白生产工艺一次较大变革。漂白工艺采用铝粉漂白和三价钛漂白,工业上推荐采用三价钛漂白。

盐处理阶段。我国普遍采用在处理罐内加盐,搅拌均匀后经真空转鼓过滤机或压滤机脱水后进转窑。盐处理的配方对产品质量非常关键,不同厂家、不同矿源、不同工艺、不同牌号,其处理剂配比参数均有差异。

煅烧阶段。我国的钛白生产厂家煅烧工艺大同小异,区别只是回转窑的大小和燃烧器的先进程度。后处理阶段。我国厂家后处理工艺大多数是采用连续砂磨分级、间隙无机包膜、有机包膜、喷雾干燥、气流粉碎工艺等。后处理工艺的关键是无机包膜。国内产品质量多数不能与国外相比的一个重要因素即是包膜参数的问题。国内除采用普通Si,Al包膜外,一些企业如龙蟒钛业、攀渝钛业等还采用了Zr包膜。如何开发出先进的包膜技术是提高我国钛白品质的重要课题。

氯化法是将金红石或高钛渣粉料与焦炭混合后进行高温氯化,生产四氯化钛,四氯化钛经精馏、除钒后进行高温氧化、分级、表面处理,再经过滤、水洗、干燥、粉碎得到钛白粉。氯化法只能生产金红石型钛白粉。氯化法的优点是流程短,生产能力易扩大,连续自动化程度高,能耗相对低,三废少,产品品质好。缺点是投资大,设备结构复杂,对设备材质要求高(耐高温、耐腐蚀),装置难以维修。

我国的氯化法钛白生产技术通过10余年的攻关,已取得了显著成效,工艺技术已趋于成熟。但仍需解决氯化炉等关键技术问题。

2.6环保问题现状

硫酸法钛白“三废”产生量大,废硫酸和硫酸亚铁的处理成本很高,对各企业都是一项沉重的负担。但不经处理直接排放,会对生产区域和周边环境造成严重危害。

近几年,国家加大环境保护的力度,使硫酸法钛白产业的发展受到严格限制。自2005年起,各级环保部门进一步加大了对未达标排放企业的查处力度。钛白企业能否实现清洁生产,是其能否继续生存和实现可持续发展的最关键因素之一。目前,国家对钛白产业的发展政策是:鼓励发展氯化法钛白,限制发展硫酸法钛白;产品质量达到国家标准,废酸、硫酸亚铁能够综合利用,并实现达标排放的企业除外。

3钛白粉发展趋

3.1生产发展趋势

未来几年全球钛白粉需求增速将超过产能增长速度，从而推动钛白粉装置开工率升高，预计2010-2011年世界钛白粉开工率达到90%左右。全球钛白粉开工率已由2004年的90%以上降低至目前的87%-88%水平，预计未来市场将进一步转好，未来5年需求增速平均为2.8%/年，而供应增速仅为1.9%/年。目前全球钛白粉市场需求一直在增加，主要需求来自亚洲，尤其是中国，随着建筑和涂料市场的发展，需求量快速增加，增长率高于全球，保持在两位数，预计增长幅度10%～15%。

钛白粉行业短期的利益趋动，使得新进入者众，大多以做矿起家的开始涉足下游钛白粉生产；预计2年之内，中国拟建、在建或扩建

项目将超过40万吨，如攀钢的10万吨氯化法、4万吨硫酸法、瑞康钛业5万吨、钛海2万吨、紫东钛业2万吨、宁波新福8万吨、江西添光5万吨，南京金浦集团5万吨、龙蟒三期工程4吨。

目前，在中国浙江、山东、辽宁等地都有正在建设的大型氯化法钛白粉项目，预计都将在2010年前后建成投产。未来随着中国钛白粉产能、产量的不断增长，产品品质的进一步提高，钛白粉出口量也会继续保持强劲增势，中国成为世界钛白粉净输出国指日可待。3.2工艺技术发展趋势

我国钛白生产线,基本都是硫酸法工艺,只有杜邦公司在国内拟建的工厂和国内极少数厂家拟采用氯化法技术。国内钛白生产方法在相当长一段时期内仍将以硫酸法为主。现在的国情决定了我们暂时要以硫酸法为主、氯化法为辅。实际情况也是这样的。举例说，2007年钛白粉总产量达到100万吨，其中氯化法钛白粉1.12万吨，约占总量的1%，而99%的钛白粉是依靠硫酸法生产的。当前，氯化法钛白生产的产能为1.5万吨，而我们总的生产能力是150万吨，1.5万吨占150万吨的比例是非常小的，这两组数据都说明我国氯化法生产的产能占有率是很低的

但5~10年后采用氯化法建厂将是必然发展趋势。

今后,我国钛白粉品种和牌号将进一步增加,质量将在竞争和发展中更加缩短与国外的差距。金红石型钛白粉生产技术进步将主要体现在以下几个方面:①水解技术将更加完善;②DSC控制技术的应用将

更加普及;③表面处理技术将有质的飞跃;④锆包膜等技术进一步成熟并得到大范围的推广。

4 结语

中国钛白行业的道路暂时是曲折的，但前景肯定是一片光明的。由于运用钛白粉的领域的需求量进一步扩大以及相关行业的快速发展，钛白粉的运用会更加广泛，市场容量会更大，我国未来的钛白行业市场还是很有前景的。虽然目前我国钛白行业的生产规模、生产工艺及产品质量还与国外有一定差距，但相信未来中国钛白企业很快有能力与国际接轨，生产企业数量会越来越少，单个企业的规模会越来越大，生产工艺也会有所改进，产品质量也会有很大提高，整体竞争力也会相应提高。