硫酸法钛白粉与氯化法钛白粉生产工艺的比较

1、期上一2010年全国钛白粉行业年会论文集201 o1 14-5化法硫酸法钛白粉与氯化法钛白粉生产工艺的比较二氧化钛于寿俨、张林仓(攀钢集团钛业有限责任公司，攀枝花617000)摘要：钛白粉制造通用的工业制造工艺有两种：硫酸法(sulphate process)和氯化法(chloride process)。本论文将此两种钛白粉生产工艺加以简要阐述，并做以对比分析。 关键字：二氧化钛；钛白粉；硫酸；氯化0前言强度大和光滑好用。钛自用于塑料工业，是 不透明的着色剂：用于橡胶工业，使白色和钛(titanium)：元素符号ti，原子序数浅色橡胶强度高，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。钛是地壳中分布最广和丰度高褪色。它也是化学纤维的最佳消光材料，使透明的化纤具永久性消光效果，并可提高韧(6320x10曲)的元素之一，占地壳质量的061性。此外，还用于搪瓷、电器、电子原料等列居第9位：而钛资源则仅次于铁、铝、镁而列居第4位，是制取钛渣、人造金红石、等方面。钛白粉的工业生产方法有氯化法和硫酸钛白、海绵钛、钛金属及钛材、焊条涂剂的法两种，除中国以外，世界上56为氯化法主要原料。二氧化钛(钛白粉)，具有无毒、良好的物理化学稳定性(1 000煅烧后不产品，这种产品的70以上又产自美国杜邦、特诺公司和美礼联公司，其他国家的钛白粉熔于任何酸和碱)、折射指数高(25

3、5270)，以及很强的白度、着色力(雷诺兹数l 1501工厂仍以硫酸法为主。我国钛资源储量居世界之首，到20082009年上半年，全国各钛950)、遮盖力(40509m2)、耐温性、抗粉白生产企业的产能总和将达到150万ta。除化等特征，占全部白色颜料使用量的80。从全世界范围来说，所开采的钛矿90以上锦州铁合金总厂为氯化法生产外，其余厂家均为硫酸法。世界钛白粉生产的特点是技术用于ti02颜料的生产。1998年，世界总的ti02颜料消费量为355万t，按2000美元t高度垄断，迄今为止，除中国以外，世界上 的单价计其总价值为70亿美元，是仅次于合只有20来个国家、近20家公司、50来家工厂生产

4、钛白粉。美国杜邦公司、亨兹曼、美成氨和磷酸的第三大无机化工产品。许多发达国家都将其列为关键化学品行列，在某些礼联无机化工公司、德国康诺斯公司、莎哈 国家和地区，其生产量与国民生产总值成正利本公司以及美国特诺公司拥有世界钛白粉生产能力的78。由于其生产的高度垄断和比，它已成为衡量一个国家经济发展和人民生活水平高低的重要标志之一。因此，二氧广泛的应用范围，使得它又是一种贸易量很 化钛被称为“颜料之王”。大的商品。以下便对硫酸法和氯化法的生产工艺进钛白不仅是性能优异的白色颜料，而且是重要的化工原料。它广泛用于涂料、油墨、行介绍和对比。 塑料、橡胶、造纸和化纤工业。钛白涂料，1钛白生产工艺介绍色彩鲜艳

5、，色调纯正：钛白是纸张的高级填11硫酸法钛白生产工艺 料，使纸张薄而不透明，白度高，光泽好，2010年全国钛白粉行业年会论文集三?竺!：!氯化法一一氧化钛站图1硫酸法钛白工艺流程图 硫酸法生产颜料级钛白要经过五大步气流粉碎和有机处理、包装、废副产品的回骤：原矿准备；钛的硫酸盐制备；水合二氧 收、处理和利用。通过硫酸法工艺可以牛产 化钛制备；水合二氧化钛煅烧；二氧化钛后 锐钛型、金红石型、搪瓷等各级别种类的二 处理。包括环节如下：干燥、磁选与磨砂、 氧化钛产品。 酸解、净化、浓缩、晶种与水解、水洗、漂我国钛资源储量居世界之首，到 白与漂后水洗、盐处理、煅烧、二氧化钛打20082009年上半年，全

6、国各钛白生产企业 浆分散分级、无机表面处理、水洗、干燥、 的产能总和已达到150万ta。除锦州铁合金l2010年全国钛白粉行业年会论文集20o1 14-5一氯-7乏法o氧 化 钛图2氯化法钛白工艺流程图总厂为氯化法生产外，其余厂家均为硫酸法。 用酸溶性高钛渣做原料)，生产工艺成熟简 我国钛白粉的研究始于50年代中期，但其 单，如果技术到位产品质量可以达到氯法的 大发展却是在80年代中后期。2009年，我 质量标准，还可以生产氯化法钛白技术不能 国包括生产非颜料级在内的钛白厂家为55 生产的锐钛型钛白粉。废副产品的处理相对 家，其中生产能力前10位分别是山东东佳、 简单，使用简单的设备技术就可以

7、达到国家攀钢钛业、四川龙蟒、河南佰利联、云南大 的环保要求。互通、宁波新福、江苏镇钛、藤县金茂、安 硫酸法的缺点是：流程长而复杂、生产 徽安纳达和南京钛白。他们全部采用硫酸法 过程不连续、设备庞大、废水产生量大，环 工艺。这主要是因为：硫酸法钛白技术应用 保压力大，而且环保的投资和环保的成本也 范围广；氯化法钛白技术高度葶断。因此， 很大，这主要是废水中的硫酸含量较大造成 硫酸法钛白技术在我国有广阔的天地，所以 的。硫酸法钛白技术的研究也显得极其重要。12氯化法钛白生产工艺硫酸法的优点是：主要原料来源简单一一硫酸和钛矿(既可以使用钛精矿也可以使 氯化法生产颜料级钛白要经过原矿准i2010年全国

8、钛白粉行业年会论文集20101 145氯一备、钛的氯化物制备、钛的氯化物氧化、二要求严格、环保压力较大，目前技术同体废i7宅氧化钛表面处理。包括环节如下：矿焦干燥、物处理难度大，只能生产金红石型产品，相矿焦粉碎、氯化、钛的氯化物精制、钛的氯对单一。法 化物氧化、二氧化钛打浆分散分级、无机表2对比分析 面处理、水洗、干燥、气流粉碎和有机处理、下面对两种钛白的生产工艺的优缺点、 _o 包装、废副产品的回收、处理和利用。产品单耗及产品的各种技术指标做以简要的 售氯化法钛白生产工艺研究始于上世纪五对比：f4十年代初，工艺发展到现在已比较完善，虽然各厂家有不同的特色，但主要的流程都几21硫酸法r7宅乎相

9、同。氯化钛白生产工艺首先是原料的准(1)生产工艺钛备，主要是石油焦和钛矿；应工艺要求，对硫酸法金红石型钛白粉主要采用间歇式二者进行干燥，使水分和含氢有机物降到一酸解、水解，连续煅烧的化工生产工艺，后定的要求值，然后送入氯化炉进行氯化；钛处理工艺基本和氯化法钛白粉的后处理工艺 及其他金属的氧化物被氯化形成氯化物，气相同，其主要的优缺点如下：态的氯化物被气流输送到后面的收集槽分阶优点：以廉价的钛精矿(或钛渣)及硫段冷却，高沸点、高熔点的氯化物首先分离酸为主要原料，工艺历史悠久，技术较成熟， 出来；其次是低沸点的氯化物如四氯化钛冷设备和操作简单，防腐材料易解决，无须复凝出来，液体的粗四氯化钛送精制工

10、序进行杂的控制系统，建厂投资和生产成本(未含 除杂，通过加入还原剂将影响产品质量的杂对废、副产物处理费的成本)较低。质含量将低到要求值；精制好的精四氯化钛缺点：以二氧化钛含量不高，杂质含量送入氧化工序，通过高温氧化转化为二氧化较多的钛精矿(或钛渣)和硫酸作原料，致 钛粉末，同时加入盐粒、钾盐、三氧化铝等使工序多、流程长、间歇性操作，硫酸、蒸以保证氧化初品的颜料性能和生产的连续进汽和水的耗量大，废副产物多(每生产1t行，氯气送回氯化工序；氧化后的二氧化钛钛白要产出34t硫酸亚铁和8lot稀硫酸)， 粉末进行打浆分散，合格的浆料送到表面处对环境的污染严重且处理、利用较为复杂耗理工序，按要求程序加入

11、表面处理试剂，对费较大，产品质量也较低。 二氧化钛颗粒进行表面处理；处理后的料浆 (2)产品单耗 进行洗涤，除去可溶性的盐份，洗涤合格的表1硫酸法金红石型钛白粉的产品单耗 料浆送干燥工序脱去游离钛的水，水分合格(以吨钛白粉计) 后利用中压过热蒸汽进行气流粉碎，同时进行必要的有机表面处理，粉碎合格的产品送 包装岗位进行包装。在氯化工序，目前国外大公司全部使用 沸腾氯化工艺，只有我国锦州使用熔盐氯化 工艺，溶盐氯化中需要加入大量的盐(氯化 钠)，这些盐最终会从氯化炉以废盐的形式排 出，变成废渣。沸腾氯化不加入盐，其它用 料和熔盐氯化基本相同，反映温度比溶盐氯 化高。氯化法较硫酸法的优点是：流程短、

12、生 产过程连续、废水产生量相对硫酸法较少、 固体废物产生量相对硫酸法较小、氯气可以 大部分循环利用、产品质量优异。氯化法的缺点是：控制要求精密、设备2010年全国钛白粉行业年会论文集20101 14-522氯化法(2)产品单耗表2氯化法钛白粉的产品单耗(以吨钛自计)(1)生产工艺氯化法钛白粉主要采用连续的氯化、除 杂及精制、氧化的化工生产工艺，其主要的 优缺点如下：优点：以二氧化钛含量90杂质少的 天然金红石、人造金红石或高晶位钛渣及氯 气为原料。工艺流程短、废副产物少，生产氯化法一一氧化钛能力易于扩大，连续化、自动化程度及劳动 生产率高，能耗少、氯气可循环使用，产品质量高。缺点：以高二氧化钛

13、含量的原矿做原料 的成本比钛铁矿及一般钛渣等低二氧化钛的 原料高得多，建厂投资大，而且工艺雉度大， 设备材料防腐、操作技术和管理水平要求高， 设备维修较难，氯气的回收、再利用难度大， 固体废物处理网难(深井填埋也对环境有极 大影响)；四氯化钛的气相氧化、防止反应器 的二氧化钛结疤及除疤的技术尚难突破。同 时因为国外大公司的肇断，引进国外先进的 技术、设备非常难。下面对两种生产工艺做以简单的对比分析：表3对比分析表2010年全国钛自粉行业年会论文集2010114-5。从表3中町以看到两种方法都有其自身得多，因此总的来看两种方法各有其自身的的优点和缺点，而且特点都很明显，从经济优势；但是，单单从工

14、艺和，皂产安拿的角度。v 性卜来说虽然氯化法的丰要原料价格要比硫 去考虑硫酸法在我国的盛行还足有其自身的#酸法的要高，但是其公辅消耗要比硫酸法少优势的。_-一表4废副产品对比(t产品计)一氧7宅钛从上表中看，硫酸法的废副总量要大f 的氯离子，而国家环保对氯离子的处理要求 氯化法，但是硫酸法废副的处理难度要远远 非常高，因此根本达小到环保要求，且环保 小于氯化法。成本常大。硫酸法产生的废水中主要是有害物质是23产品指标对比稀硫酸，可以使用石灰进行中和，中和产生的硫酸钙微溶于水，很容易就可以达到国家在此我们将硫酸法和氯化法所生产的金 的环保要求，固体废物也是如此。氯化法产红石型钛白粉产品进行简要的

15、对比： 生的氯化渣在使用石灰中和后仍然含有大量表5产品指标对比以卜数据均足指普遍情况，并非特指。程中，在杜邦东营氯化钛rj项目市批过程中， 实际上，不论是使用硫酸法还是氯化法国家开始对氯化钛白最新认识，其并不是那 生产得到的钛白粉，其都町以得到产品质量种完伞环保的产业，其中的产生废副产品处 优异的金红石型钛白粉，只是i1于各自采用理的难度远比硫酸法大，废水也有产生，只的原料和工艺路线的不同，使其达到|一等产是比硫酸法少而已。同时氯化钛臼的生产， 品质量难度有所差异而已。 各种废渣、废水对环境的影响比较人，氯气3结论在生产过程中也不是完全循环利用的，该工 当今世界化工技术飞速发展，虽然硫酸 艺也不能生产所有规格的钛臼粉，如锐钛型法钛白生产工艺早在e世纪初就已经诞生，产品等。 但是钛白生产工艺的发展速度并不快速。随所以要