鈦白粉發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)

劉軍

摘? ?要：從鈦白粉的生產(chǎn)歷史以及材料的特性應(yīng)用著手，對(duì)鈦白粉市場(chǎng)及發(fā)展進(jìn)行分析，介紹國(guó)內(nèi)鈦白粉產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀。對(duì)鈦白粉的生產(chǎn)技術(shù)提出建議，并指出鈦白粉領(lǐng)域的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：鈦白粉;發(fā)展和應(yīng)用;現(xiàn)狀與未來(lái)

1791年，科學(xué)家在分析砂鐵的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了一種新的白色氧化物，這種物質(zhì)最終確定為二氧化鈦（TiO2）。1912年，發(fā)明了由礦石生產(chǎn)鈦白粉的硫酸法，1940年以后，生產(chǎn)方法更為先進(jìn)，氯化法進(jìn)入工業(yè)性試驗(yàn)，并于1958年在美國(guó)開始了工業(yè)化生產(chǎn)。二氧化鈦的應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展非常迅速，就市場(chǎng)價(jià)值而言，二氧化鈦是僅次于合成氨和磷化工的第3大無(wú)機(jī)化學(xué)品。

1? ? 鈦白粉的特性及應(yīng)用方向

二氧化鈦，又名鈦白粉，白色固體或粉末狀，兩性氧化物，分子質(zhì)量為79.9，具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性、耐候性，無(wú)毒，具有最佳的不透明性、白度和光亮度，具有良好的著色力和遮蓋力，被認(rèn)為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，是應(yīng)用最廣、用量最大的一種無(wú)機(jī)顏料，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品、搪瓷、電焊條、陶瓷、電子、冶金等工業(yè)。二氧化鈦的熔點(diǎn)很高，也被用來(lái)制造耐火玻璃、釉料、琺瑯、陶土、耐高溫的實(shí)驗(yàn)器皿等[1]。

二氧化鈦一般分銳鈦型（簡(jiǎn)稱A型）和金紅石型（簡(jiǎn)稱R型）。2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單（初步整理參考）中，二氧化鈦在2B類致癌物清單中。

2? ? 鈦白粉市場(chǎng)

全球鈦白粉產(chǎn)能從2011年的638萬(wàn)t增長(zhǎng)至2017年的741萬(wàn)t，海外產(chǎn)能主要集中在杜邦（科慕）、亨斯邁、科斯特、康諾斯、特諾手中，5大巨頭合計(jì)產(chǎn)能394萬(wàn)t，占比約52%。中國(guó)產(chǎn)能355萬(wàn)t，占比48%。除中國(guó)以外，全球鈦白粉產(chǎn)能集中度非常高。作為鈦白粉行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，這些海外企業(yè)巨頭在較大程度上主導(dǎo)著全球鈦白粉的供給、價(jià)格和發(fā)展。

扣除我國(guó)的產(chǎn)能增長(zhǎng)，國(guó)外實(shí)際產(chǎn)能為負(fù)增長(zhǎng)。全球產(chǎn)能集中度自2015年起持續(xù)提高。2015年7月，亨斯曼關(guān)停了法國(guó)的10萬(wàn)t/年的硫酸法鈦白粉生產(chǎn)線，8月，亨斯曼暫停了美國(guó)漢密爾頓鈦白粉工廠和西澳大利亞顏料廠的部分生產(chǎn)線，總計(jì)退出產(chǎn)能16萬(wàn)t。而新增產(chǎn)能只有次年杜邦公司在墨西哥Tamaulipas州Altamira工廠新建的5萬(wàn)t。國(guó)外產(chǎn)能集中度自2015年起持續(xù)提高，鈦白粉產(chǎn)能靠前企業(yè)兼并加劇了行業(yè)集中的趨勢(shì)。

我國(guó)鈦白粉產(chǎn)量從2011年的181萬(wàn)t增長(zhǎng)至2017年的287萬(wàn)t，遠(yuǎn)高于全球鈦白粉產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度。2017年，全國(guó)41家正常生產(chǎn)的全流程型鈦白粉企業(yè)（集團(tuán)）綜合產(chǎn)量286.95萬(wàn)t，同比增加27.23萬(wàn)t，增長(zhǎng)10.49%[2]。

國(guó)家化工行業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)鈦白粉中心對(duì)各會(huì)員單位進(jìn)行了年度生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。2018年，全國(guó)能維持正常生產(chǎn)的39家全流程型規(guī)模化鈦白粉企業(yè)的綜合產(chǎn)量為295.38萬(wàn)t，較2017年增加了8.4萬(wàn)t，增長(zhǎng)幅度為2.94%。在295.38萬(wàn)t總產(chǎn)量中，金紅石型為229.2萬(wàn)t，占比為77.61%;銳鈦型為50.76萬(wàn)t，占比為17.18%;非顏料用等其他鈦白粉產(chǎn)品為15.4萬(wàn)t，占比為5.21%。39家規(guī)?；娜鞒绦外伆追燮髽I(yè)中，實(shí)際產(chǎn)量達(dá)到10萬(wàn)t及以上的企業(yè)共計(jì)11家，依次為龍蟒佰利聯(lián)集團(tuán)、攀鋼集團(tuán)鋼林資源股份有限公司、中核華原鈦白股份有限公司、中國(guó)化工集團(tuán)、山東東佳集團(tuán)股份有限公司、金浦鈦業(yè)股份有限公司、山東金海鈦業(yè)資源科技有限公司、寧波新福鈦白粉有限公司、山東道恩鈦業(yè)有限公司、廣西金茂鈦業(yè)有限公司、云南攀枝花大互通鈦業(yè)有限公司[3]。

除我國(guó)外，全球鈦白粉產(chǎn)能集中度都非常高，全球前5大鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能總計(jì)占比為84%。而國(guó)內(nèi)鈦白粉行業(yè)集中度較國(guó)際水平嚴(yán)重偏低，且國(guó)內(nèi)鈦白粉行業(yè)產(chǎn)能區(qū)域分散，全國(guó)各地均有分布。大量中小企業(yè)集中在缺乏資源優(yōu)勢(shì)的東部地區(qū)。而我國(guó)鈦礦資源主要集中于西南地區(qū)，整個(gè)行業(yè)還處于較為分散的發(fā)展時(shí)期。但是近年行業(yè)集中度正在逐漸提高，鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)從2012年的66家減至2015年的57家，到2016年減至49家，2017年為41家，2018年為39家。由龍蟒鈦業(yè)和佰利聯(lián)兼并重組而形成的龍蟒佰利[4]的誕生，顯著提升了鈦白粉企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的話語(yǔ)權(quán)。行業(yè)主要企業(yè)表現(xiàn)出較強(qiáng)的市場(chǎng)一致性和協(xié)同性，盈利水平提升顯著，分散競(jìng)爭(zhēng)局面得以改善，但與國(guó)際行業(yè)產(chǎn)能靠前企業(yè)的市場(chǎng)份額差距仍然較大。

3? ? 鈦白粉主要生產(chǎn)工藝

鈦白粉既可用鈦精礦、金紅石制取，也可用鈦渣制取。文獻(xiàn)記載的制取鈦白粉的方法有很多，包括硫酸法、氯化法、鹽酸法、磷酸法、硝酸法、氟化法、堿金屬化合物熔融法等。但實(shí)際上能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的目前只有硫酸法和氯化法兩種。

在1912年發(fā)明的由礦石生產(chǎn)白色顏料的硫酸法，經(jīng)過(guò)一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，工藝相對(duì)成熟，主要以鈦鐵礦或酸溶性鈦渣為原料，用硫酸將鈦原料分解成TiOSO4，溶液再進(jìn)行除雜、分離，最終獲得成品鈦白粉。相對(duì)于氯化法，硫酸法生產(chǎn)鈦白粉工藝的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）以鈦鐵礦或酸溶性鈦渣和硫酸為原料，原料價(jià)格低廉且易于獲得，生產(chǎn)成本較氯化法低。（2）技術(shù)成熟，設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)線易于復(fù)制。（3）隨著水解、煅燒工段粒度控制的完善和包膜技術(shù)的進(jìn)步，縮小了與氯化法產(chǎn)品質(zhì)量的差異。主要缺點(diǎn)有：（1）工藝流程長(zhǎng)，以間歇操作為主，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。（2）與氯化法鈦白粉產(chǎn)品相比，硫酸法鈦白粉產(chǎn)品的質(zhì)量相對(duì)較差。（3）硫酸及水的消耗高、廢物及副產(chǎn)物多、環(huán)境污染較大，難以實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)?？偟膩?lái)說(shuō)，硫酸法是相對(duì)歷史長(zhǎng)和落后的工藝過(guò)程，采用非連續(xù)生產(chǎn)工藝，工藝流程復(fù)雜，需要二十幾道工藝步驟，排放的廢棄物較多。晶型轉(zhuǎn)變需更多操作步驟，采用的焚燒工藝需要消耗大量能源。

目前，我國(guó)已成為全球第一大鈦白粉生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。但是，我國(guó)氯化法生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展緩慢，鈦白粉主要是硫酸法生產(chǎn)的。國(guó)內(nèi)鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)多為簡(jiǎn)單的生產(chǎn)線復(fù)制，缺乏創(chuàng)新，品種同質(zhì)化嚴(yán)重。而硫酸法與氯化法生產(chǎn)的鈦白粉品質(zhì)差異較大，一部分重要行業(yè)所需的高品質(zhì)鈦白粉長(zhǎng)期依賴進(jìn)口產(chǎn)品。在每年約百萬(wàn)噸產(chǎn)能過(guò)剩（2017年我國(guó)實(shí)際生產(chǎn)量287萬(wàn)t）及出口量不斷增加的背景下，我國(guó)近年來(lái)每年進(jìn)口20萬(wàn)t左右高端鈦白粉。同時(shí)，硫酸法鈦生產(chǎn)工藝由于大量廢硫酸污染環(huán)境，其環(huán)保問(wèn)題也倍受社會(huì)關(guān)注。

因此，在日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力和結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩的雙重背景下，我國(guó)政府采取了一系列宏觀調(diào)控措施，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，對(duì)新建鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)實(shí)行嚴(yán)格的準(zhǔn)入制度，積極推行環(huán)境友好型清潔生產(chǎn)工藝以及進(jìn)行政策性扶持?！懂a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011年本）（2013年修正）》《釩鈦資源綜合利用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》《釩鈦資源綜合利用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》《涂料行業(yè)“十二五”規(guī)劃》等政策均大力限制、淘汰落后產(chǎn)能，鼓勵(lì)工藝先進(jìn)的氯化法鈦白粉的生產(chǎn)。

4? ? 發(fā)展方向

我國(guó)致力于積極引導(dǎo)氯化法鈦白粉生產(chǎn)的快速發(fā)展，但又受制于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和創(chuàng)新技術(shù)落后。面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力和高質(zhì)量鈦白粉的需求，我國(guó)鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)必將迎來(lái)一次重大的調(diào)整，行業(yè)集中度提升，落后的硫酸法鈦白粉產(chǎn)能逐步被淘汰，氯化法的氯化和氧化技術(shù)獲得重大突破。預(yù)計(jì)未來(lái)5～10年，氯化法鈦白粉產(chǎn)能還將大幅增加，隨著氯化法工藝的應(yīng)用，我國(guó)鈦白粉產(chǎn)品的質(zhì)量將有所提高，逐步占領(lǐng)目前依靠進(jìn)口的高端鈦白粉市場(chǎng)，并返銷海外。

實(shí)際上，由于硫酸法和氯化法生產(chǎn)鈦白粉都存在各自的劣勢(shì)，一些科研機(jī)構(gòu)一直在探索更先進(jìn)的工藝，能一方面解決對(duì)原料品位的適應(yīng)性，另一方面解決對(duì)設(shè)備及其他輔助材料的苛刻要求，同時(shí)又能滿足國(guó)家環(huán)保要求[5]。近年來(lái)，一些研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)在這方面取得了實(shí)際性成果，一種全新的氟化法鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)取得了突破，有望短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。這種全新的氟化鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)一旦在工業(yè)應(yīng)用中獲得成功，將是鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)革命性的突破，將引領(lǐng)全球鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)入一個(gè)全新的高度。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)的鈦白粉產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在著許多問(wèn)題和缺陷，需要鈦白粉相關(guān)產(chǎn)業(yè)的管理部門對(duì)行業(yè)作出正確的規(guī)范和引導(dǎo)，防止鈦白粉產(chǎn)業(yè)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)和盲目發(fā)展;做好鈦白粉行業(yè)的總體規(guī)劃和布局，對(duì)現(xiàn)有的企業(yè)要進(jìn)行有機(jī)整合;提高產(chǎn)業(yè)的準(zhǔn)入條件、限制落后產(chǎn)能，促進(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的有序、健康發(fā)展;加大科研力度，力爭(zhēng)鈦白粉生產(chǎn)新技術(shù)、新工藝在原材料適應(yīng)、節(jié)能環(huán)保以及綜合成本方面取得突破性進(jìn)展，確保鈦白粉產(chǎn)業(yè)能夠可持續(xù)地健康發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

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[2]孫凡濤，鄧? ?捷.氯化法鈦白粉清潔生產(chǎn)當(dāng)主角[J].金川科技，2011（4）：63.

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Development status and future of titanium dioxide

Liu Jun

（Industrial Technology Incubation Center of Guangdong Academy of Sciences， Guangzhou 510651， China）

Abstract：It starts from the production history of titanium dioxide and the application of characteristics of materials， analyzes the market and development of titanium dioxide， introduces the current production status of domestic titanium dioxide industry. Suggestions are made for the production technology of titanium dioxide， and pointed out the future development direction of titanium dioxide.

Key words：titanium dioxide; development and application; technological progress