硫酸法鈦白粉與氯化法鈦白粉生產工藝的比較

1、期上一2010年全國鈦白粉行業(yè)年會論文集201 o1 14-5化法硫酸法鈦白粉與氯化法鈦白粉生產工藝的比較二氧化鈦于壽儼、張林倉(攀鋼集團鈦業(yè)有限責任公司，攀枝花617000)摘要：鈦白粉制造通用的工業(yè)制造工藝有兩種：硫酸法(sulphate process)和氯化法(chloride process)。本論文將此兩種鈦白粉生產工藝加以簡要闡述，并做以對比分析。 關鍵字：二氧化鈦；鈦白粉；硫酸；氯化0前言強度大和光滑好用。鈦自用于塑料工業(yè)，是 不透明的著色劑：用于橡膠工業(yè)，使白色和鈦(titanium)：元素符號ti，原子序數淺色橡膠強度高，伸展率大，耐老化和不易22，原子量4788，在元素周

2、期表中位于第4周期b族。鈦是地殼中分布最廣和豐度高褪色。它也是化學纖維的最佳消光材料，使透明的化纖具永久性消光效果，并可提高韌(6320x10曲)的元素之一，占地殼質量的061性。此外，還用于搪瓷、電器、電子原料等列居第9位：而鈦資源則僅次于鐵、鋁、鎂而列居第4位，是制取鈦渣、人造金紅石、等方面。鈦白粉的工業(yè)生產方法有氯化法和硫酸鈦白、海綿鈦、鈦金屬及鈦材、焊條涂劑的法兩種，除中國以外，世界上56為氯化法主要原料。二氧化鈦(鈦白粉)，具有無毒、良好的物理化學穩(wěn)定性(1 000煅燒后不產品，這種產品的70以上又產自美國杜邦、特諾公司和美禮聯公司，其他國家的鈦白粉熔于任何酸和堿)、折射指數高(25

3、5270)，以及很強的白度、著色力(雷諾茲數l 1501工廠仍以硫酸法為主。我國鈦資源儲量居世界之首，到20082009年上半年，全國各鈦950)、遮蓋力(40509m2)、耐溫性、抗粉白生產企業(yè)的產能總和將達到150萬ta。除化等特征，占全部白色顏料使用量的80。從全世界范圍來說，所開采的鈦礦90以上錦州鐵合金總廠為氯化法生產外，其余廠家均為硫酸法。世界鈦白粉生產的特點是技術用于ti02顏料的生產。1998年，世界總的ti02顏料消費量為355萬t，按2000美元t高度壟斷，迄今為止，除中國以外，世界上 的單價計其總價值為70億美元，是僅次于合只有20來個國家、近20家公司、50來家工廠生產

4、鈦白粉。美國杜邦公司、亨茲曼、美成氨和磷酸的第三大無機化工產品。許多發(fā)達國家都將其列為關鍵化學品行列，在某些禮聯無機化工公司、德國康諾斯公司、莎哈 國家和地區(qū)，其生產量與國民生產總值成正利本公司以及美國特諾公司擁有世界鈦白粉生產能力的78。由于其生產的高度壟斷和比，它已成為衡量一個國家經濟發(fā)展和人民生活水平高低的重要標志之一。因此，二氧廣泛的應用范圍，使得它又是一種貿易量很 化鈦被稱為“顏料之王”。大的商品。以下便對硫酸法和氯化法的生產工藝進鈦白不僅是性能優(yōu)異的白色顏料，而且是重要的化工原料。它廣泛用于涂料、油墨、行介紹和對比。 塑料、橡膠、造紙和化纖工業(yè)。鈦白涂料，1鈦白生產工藝介紹色彩鮮艷

5、，色調純正：鈦白是紙張的高級填11硫酸法鈦白生產工藝 料，使紙張薄而不透明，白度高，光澤好，2010年全國鈦白粉行業(yè)年會論文集三?竺!：!氯化法一一氧化鈦站圖1硫酸法鈦白工藝流程圖 硫酸法生產顏料級鈦白要經過五大步氣流粉碎和有機處理、包裝、廢副產品的回驟：原礦準備；鈦的硫酸鹽制備；水合二氧 收、處理和利用。通過硫酸法工藝可以牛產 化鈦制備；水合二氧化鈦煅燒；二氧化鈦后 銳鈦型、金紅石型、搪瓷等各級別種類的二 處理。包括環(huán)節(jié)如下：干燥、磁選與磨砂、 氧化鈦產品。 酸解、凈化、濃縮、晶種與水解、水洗、漂我國鈦資源儲量居世界之首，到 白與漂后水洗、鹽處理、煅燒、二氧化鈦打20082009年上半年，全

6、國各鈦白生產企業(yè) 漿分散分級、無機表面處理、水洗、干燥、 的產能總和已達到150萬ta。除錦州鐵合金l2010年全國鈦白粉行業(yè)年會論文集20o1 14-5一氯-7乏法o氧 化 鈦圖2氯化法鈦白工藝流程圖總廠為氯化法生產外，其余廠家均為硫酸法。 用酸溶性高鈦渣做原料)，生產工藝成熟簡 我國鈦白粉的研究始于50年代中期，但其 單，如果技術到位產品質量可以達到氯法的 大發(fā)展卻是在80年代中后期。2009年，我 質量標準，還可以生產氯化法鈦白技術不能 國包括生產非顏料級在內的鈦白廠家為55 生產的銳鈦型鈦白粉。廢副產品的處理相對 家，其中生產能力前10位分別是山東東佳、 簡單，使用簡單的設備技術就可以

7、達到國家攀鋼鈦業(yè)、四川龍蟒、河南佰利聯、云南大 的環(huán)保要求?；ネā幉ㄐ赂?、江蘇鎮(zhèn)鈦、藤縣金茂、安 硫酸法的缺點是：流程長而復雜、生產 徽安納達和南京鈦白。他們全部采用硫酸法 過程不連續(xù)、設備龐大、廢水產生量大，環(huán) 工藝。這主要是因為：硫酸法鈦白技術應用 保壓力大，而且環(huán)保的投資和環(huán)保的成本也 范圍廣；氯化法鈦白技術高度葶斷。因此， 很大，這主要是廢水中的硫酸含量較大造成 硫酸法鈦白技術在我國有廣闊的天地，所以 的。硫酸法鈦白技術的研究也顯得極其重要。12氯化法鈦白生產工藝硫酸法的優(yōu)點是：主要原料來源簡單一一硫酸和鈦礦(既可以使用鈦精礦也可以使 氯化法生產顏料級鈦白要經過原礦準i2010年全國

8、鈦白粉行業(yè)年會論文集20101 145氯一備、鈦的氯化物制備、鈦的氯化物氧化、二要求嚴格、環(huán)保壓力較大，目前技術同體廢i7宅氧化鈦表面處理。包括環(huán)節(jié)如下：礦焦干燥、物處理難度大，只能生產金紅石型產品，相礦焦粉碎、氯化、鈦的氯化物精制、鈦的氯對單一。法 化物氧化、二氧化鈦打漿分散分級、無機表2對比分析 面處理、水洗、干燥、氣流粉碎和有機處理、下面對兩種鈦白的生產工藝的優(yōu)缺點、 _o 包裝、廢副產品的回收、處理和利用。產品單耗及產品的各種技術指標做以簡要的 售氯化法鈦白生產工藝研究始于上世紀五對比：f4十年代初，工藝發(fā)展到現在已比較完善，雖然各廠家有不同的特色，但主要的流程都幾21硫酸法r7宅乎相

9、同。氯化鈦白生產工藝首先是原料的準(1)生產工藝鈦備，主要是石油焦和鈦礦；應工藝要求，對硫酸法金紅石型鈦白粉主要采用間歇式二者進行干燥，使水分和含氫有機物降到一酸解、水解，連續(xù)煅燒的化工生產工藝，后定的要求值，然后送入氯化爐進行氯化；鈦處理工藝基本和氯化法鈦白粉的后處理工藝 及其他金屬的氧化物被氯化形成氯化物，氣相同，其主要的優(yōu)缺點如下：態(tài)的氯化物被氣流輸送到后面的收集槽分階優(yōu)點：以廉價的鈦精礦(或鈦渣)及硫段冷卻，高沸點、高熔點的氯化物首先分離酸為主要原料，工藝歷史悠久，技術較成熟， 出來；其次是低沸點的氯化物如四氯化鈦冷設備和操作簡單，防腐材料易解決，無須復凝出來，液體的粗四氯化鈦送精制工

10、序進行雜的控制系統，建廠投資和生產成本(未含 除雜，通過加入還原劑將影響產品質量的雜對廢、副產物處理費的成本)較低。質含量將低到要求值；精制好的精四氯化鈦缺點：以二氧化鈦含量不高，雜質含量送入氧化工序，通過高溫氧化轉化為二氧化較多的鈦精礦(或鈦渣)和硫酸作原料，致 鈦粉末，同時加入鹽粒、鉀鹽、三氧化鋁等使工序多、流程長、間歇性操作，硫酸、蒸以保證氧化初品的顏料性能和生產的連續(xù)進汽和水的耗量大，廢副產物多(每生產1t行，氯氣送回氯化工序；氧化后的二氧化鈦鈦白要產出34t硫酸亞鐵和8lot稀硫酸)， 粉末進行打漿分散，合格的漿料送到表面處對環(huán)境的污染嚴重且處理、利用較為復雜耗理工序，按要求程序加入

11、表面處理試劑，對費較大，產品質量也較低。 二氧化鈦顆粒進行表面處理；處理后的料漿 (2)產品單耗 進行洗滌，除去可溶性的鹽份，洗滌合格的表1硫酸法金紅石型鈦白粉的產品單耗 料漿送干燥工序脫去游離鈦的水，水分合格(以噸鈦白粉計) 后利用中壓過熱蒸汽進行氣流粉碎，同時進行必要的有機表面處理，粉碎合格的產品送 包裝崗位進行包裝。在氯化工序，目前國外大公司全部使用 沸騰氯化工藝，只有我國錦州使用熔鹽氯化 工藝，溶鹽氯化中需要加入大量的鹽(氯化 鈉)，這些鹽最終會從氯化爐以廢鹽的形式排 出，變成廢渣。沸騰氯化不加入鹽，其它用 料和熔鹽氯化基本相同，反映溫度比溶鹽氯 化高。氯化法較硫酸法的優(yōu)點是：流程短、

12、生 產過程連續(xù)、廢水產生量相對硫酸法較少、 固體廢物產生量相對硫酸法較小、氯氣可以 大部分循環(huán)利用、產品質量優(yōu)異。氯化法的缺點是：控制要求精密、設備2010年全國鈦白粉行業(yè)年會論文集20101 14-522氯化法(2)產品單耗表2氯化法鈦白粉的產品單耗(以噸鈦自計)(1)生產工藝氯化法鈦白粉主要采用連續(xù)的氯化、除 雜及精制、氧化的化工生產工藝，其主要的 優(yōu)缺點如下：優(yōu)點：以二氧化鈦含量90雜質少的 天然金紅石、人造金紅石或高晶位鈦渣及氯 氣為原料。工藝流程短、廢副產物少，生產氯化法一一氧化鈦能力易于擴大，連續(xù)化、自動化程度及勞動 生產率高，能耗少、氯氣可循環(huán)使用，產品質量高。缺點：以高二氧化鈦

13、含量的原礦做原料 的成本比鈦鐵礦及一般鈦渣等低二氧化鈦的 原料高得多，建廠投資大，而且工藝雉度大， 設備材料防腐、操作技術和管理水平要求高， 設備維修較難，氯氣的回收、再利用難度大， 固體廢物處理網難(深井填埋也對環(huán)境有極 大影響)；四氯化鈦的氣相氧化、防止反應器 的二氧化鈦結疤及除疤的技術尚難突破。同 時因為國外大公司的肇斷，引進國外先進的 技術、設備非常難。下面對兩種生產工藝做以簡單的對比分析：表3對比分析表2010年全國鈦自粉行業(yè)年會論文集2010114-5。從表3中町以看到兩種方法都有其自身得多，因此總的來看兩種方法各有其自身的的優(yōu)點和缺點，而且特點都很明顯，從經濟優(yōu)勢；但是，單單從工

14、藝和，皂產安拿的角度。v 性卜來說雖然氯化法的豐要原料價格要比硫 去考慮硫酸法在我國的盛行還足有其自身的#酸法的要高，但是其公輔消耗要比硫酸法少優(yōu)勢的。_-一表4廢副產品對比(t產品計)一氧7宅鈦從上表中看，硫酸法的廢副總量要大f 的氯離子，而國家環(huán)保對氯離子的處理要求 氯化法，但是硫酸法廢副的處理難度要遠遠 非常高，因此根本達小到環(huán)保要求，且環(huán)保 小于氯化法。成本常大。硫酸法產生的廢水中主要是有害物質是23產品指標對比稀硫酸，可以使用石灰進行中和，中和產生的硫酸鈣微溶于水，很容易就可以達到國家在此我們將硫酸法和氯化法所生產的金 的環(huán)保要求，固體廢物也是如此。氯化法產紅石型鈦白粉產品進行簡要的

15、對比： 生的氯化渣在使用石灰中和后仍然含有大量表5產品指標對比以卜數據均足指普遍情況，并非特指。程中，在杜邦東營氯化鈦rj項目市批過程中， 實際上，不論是使用硫酸法還是氯化法國家開始對氯化鈦白最新認識，其并不是那 生產得到的鈦白粉，其都町以得到產品質量種完傘環(huán)保的產業(yè)，其中的產生廢副產品處 優(yōu)異的金紅石型鈦白粉，只是i1于各自采用理的難度遠比硫酸法大，廢水也有產生，只的原料和工藝路線的不同，使其達到|一等產是比硫酸法少而已。同時氯化鈦臼的生產， 品質量難度有所差異而已。 各種廢渣、廢水對環(huán)境的影響比較人，氯氣3結論在生產過程中也不是完全循環(huán)利用的，該工 當今世界化工技術飛速發(fā)展，雖然硫酸 藝也不能生產所有規(guī)格的鈦臼粉，如銳鈦型法鈦白生產工藝早在e世紀初就已經誕生，產品等。 但是鈦白生產工藝的發(fā)展速度并不快速。隨所以要