鈦白粉的生產(chǎn)及應用現(xiàn)狀

婁曉杰(龍蟒佰利聯(lián)集團股份有限公司，河南 焦作 454000)

0 引言

鈦白粉的別名為二氧化鈦，其耐候性與耐熱性極強，屬性能極佳的白色顏料，在開展實際應用時，其可用在多個領域中，如電焊、冶金、油墨、塑料及橡膠等。技術人員借用鈦白粉的生產(chǎn)工藝開發(fā)出了無機顏料，此顏料用量極大，且應用范圍廣，其光亮度、白度與不透明性較強，因而其發(fā)展速度快，發(fā)展前景較好。

1 鈦白粉的生產(chǎn)方法

1.1 硫酸法

生產(chǎn)鈦白粉的整個過程主要分為三步，即預處理原料、鈦白粉生產(chǎn)及產(chǎn)品處理，鈦白粉的生產(chǎn)原料為鈦礦，當前應用最多的兩種鈦礦為砂礦與巖礦。在應用鈦礦以前，鈦白粉需使用多種生產(chǎn)方法進行富集與濃縮，進而提升其原料內(nèi)部的含量，當前鈦白粉最為常見的生產(chǎn)方法是硫酸法。

最早應用硫酸法的時間在1918年，當前其生產(chǎn)方法已較為成熟，其主要的原料為酸溶性鈦渣或鈦鐵，該方法的流程為將硫酸置于鈦原料中，可將其有效分解為Ti(SO4)2,并適時開展分離與除雜工作，進而得到完整的鈦白粉產(chǎn)品。有三種鈦白粉會采用硫酸法，其分別為二氧化鈦產(chǎn)品、銳鈦類鈦白粉與金紅石類鈦白粉，其生產(chǎn)過程中主要分為酸解、浸取、水解及煅燒四個階段。

鈦白粉在生產(chǎn)過程中采用硫酸法的優(yōu)勢較多，其一，該方法采用的原料為酸溶性鈦渣或鈦鐵，其不但較易獲得還價格低廉，因而生產(chǎn)成本不高。其二，硫酸法的應用歷史較早，其生產(chǎn)方法較成熟，且應用的設備簡單，具有較強的可復制性，同時，由于多項技術的完善，使其在產(chǎn)品生產(chǎn)上也取得較好的效果。但硫酸法的劣勢在于其生產(chǎn)的時間長，且產(chǎn)品質(zhì)量也正處在進步的過程中，由于水與硫酸的消耗量較大，會衍生出較多的副產(chǎn)物與廢物，從而造成環(huán)境污染。

1.2 氯化法

在應用氯化法生產(chǎn)鈦白粉時，技術人員應嚴格遵守生產(chǎn)流程，以保障產(chǎn)后鈦白粉產(chǎn)品的整體質(zhì)量。首先，高純度的焦炭要與礦石混合，在高溫作用下，二者會與氯氣形成化學反應，并生成鈦氯化物，但此類物質(zhì)的雜質(zhì)較多，屬粗狀TiCl4。其次，技術人員需借用化學處理劑或蒸餾法將粗狀TiCl4進行多種離子的去除工作，其離子包含鉻錳鐵釩，使四氯化鈦變得更為純凈，此后開展氣相氧化工作。最后，四氯化鈦在實行氣相氧化以后，要進一步處理其粗狀的TiO2，在對其脫氯后，應繼續(xù)處理與打磨其表面與球磨。

采用氯化法進行鈦白粉的產(chǎn)品生產(chǎn)能有效縮短生產(chǎn)時間，減少其工藝控制點，由于能連續(xù)生產(chǎn)，其產(chǎn)品生產(chǎn)的效率較高，控制能力強。氯化法的控制方式為自動控制，其并不會產(chǎn)生污染物，可有效降低環(huán)境污染，與此同時，此類鈦白粉產(chǎn)品的質(zhì)量具有較強的穩(wěn)定性，其雜質(zhì)較少，且消色力大，在其粒徑均一的情況下，還有較強的分散性，因此，應用此方式生產(chǎn)鈦白粉產(chǎn)品能有效降低生產(chǎn)成本，促進該行業(yè)的經(jīng)濟效益。

1.3 鹽酸法

當鈦白粉產(chǎn)品的原料為鈦鐵礦時可采用鹽酸法，一方面，運用濃鹽酸將鈦鐵礦分解，在經(jīng)過沉降、還原、水解、凈化、鹽處理與煅燒等工藝以后會形成鈦白粉。金紅石類鈦白粉最常應用鹽酸法，此類原料的顆粒較松軟，且粉碎性強，其整個生產(chǎn)流程都會完成在含氯介質(zhì)內(nèi)部。另一方面，在應用鹽酸法時，技術人員需注意鹽酸體積分數(shù)與其揮發(fā)時的溫度，具體來說，當鹽酸體積分數(shù)在35%以下時，則鹽酸溶解的速度就會有所下降，影響產(chǎn)品生成的質(zhì)量，同時，當其揮發(fā)溫度處在較低的狀態(tài)時，會給設備帶來較大的腐蝕性，且此類缺陷較難很快改善，因此，在工業(yè)生產(chǎn)中鹽酸法的應用范圍較窄。

2 鈦白粉的應用現(xiàn)狀

2.1 產(chǎn)能狀態(tài)

當前鈦白粉的產(chǎn)能集中度較高，其海外市場主要在5大巨頭中，如科慕、特諾、康諾斯、科斯特、泛能拓等，但在中國的集中度則較為一般，其中只有龍蟒佰利聯(lián)產(chǎn)能占全國約1/4，其他鈦白粉企業(yè)分布在我國的各個區(qū)域中，大多數(shù)企業(yè)分布于我國的東部地區(qū)，但該區(qū)域的鈦礦資源較少，而西部雖鈦礦資源較多，但企業(yè)分布卻較為松散，不利于鈦白粉行業(yè)的整體發(fā)展。近年來，隨著我國鈦礦資源開發(fā)程度的加深，鈦白粉的產(chǎn)量已呈現(xiàn)穩(wěn)定態(tài)勢，同時，隨著生產(chǎn)技術的進步，鈦白粉產(chǎn)品質(zhì)量獲得了進一步的保證，該行業(yè)的發(fā)展前景也得到較大改善[1]。

例如，龍蟒佰利聯(lián)集團在近年來不斷擴大鈦白粉總體產(chǎn)能，在2019年收購了云南新立鈦業(yè)后，進一步鞏固擴大了公司氯化法技術優(yōu)勢，公司氯化法鈦白粉產(chǎn)能將進一步擴容，形成了河南焦作，四川德陽、攀枝花，湖北襄陽，云南楚雄四省五地市六大生產(chǎn)基地的發(fā)展布局，主營鈦白粉產(chǎn)能將超百萬噸，規(guī)模居亞洲第一，全球第三。

2.2 價格走勢

近年來，受多重因素影響，如同質(zhì)化嚴重、低端產(chǎn)能太多與市場需求下降等，鈦白粉價格的總體趨勢為下降態(tài)勢，但隨著市場需求的改善和生產(chǎn)工藝的進步，在2016年，其價格有所回調(diào)，平均價格甚至上漲到4000元/噸。然而在生產(chǎn)鈦白粉產(chǎn)品的過程中，部分生產(chǎn)方法對自然環(huán)境造成了些許影響，2017年開始，國家再度對該行業(yè)實行管控，進而保證節(jié)能減排政策的順利實施，嚴格控制鈦白粉的生產(chǎn)方法與產(chǎn)能，由于生產(chǎn)成本的提升與鈦白粉產(chǎn)品需求量的下降，在2018年鈦白粉的價格出現(xiàn)回落，并逐漸呈現(xiàn)穩(wěn)定態(tài)勢。基于供求關系的態(tài)勢，目前鈦白粉價格再度出現(xiàn)不穩(wěn)定趨勢，國家在進行嚴格管控的同時也應適當增加鈦白粉產(chǎn)能，在穩(wěn)定價格的基礎上還能改善鈦白粉的發(fā)展趨勢。

例如，龍蟒佰利聯(lián)企業(yè)針對鈦白粉價格采取了多種措施，由于供需關系與產(chǎn)能的變化，該企業(yè)緊跟國家政策，在生產(chǎn)鈦白粉產(chǎn)品時，加大了生產(chǎn)技術的投入度，保證了相關產(chǎn)品質(zhì)量，而在國家適當放寬后，其又在生產(chǎn)方法不變的情況下增加了產(chǎn)能，利用鈦白粉提升該企業(yè)的整體發(fā)展。

2.3 進出口量

隨著生產(chǎn)技術水平的進步，我國鈦白粉產(chǎn)品質(zhì)量已變得越來越好，而基于對環(huán)境的保護與供需關系的變化，國內(nèi)外幾乎同時收縮了鈦白粉產(chǎn)能。在出口方面，我國鈦白粉總量持續(xù)增長，僅在2018年，其總出口量就達到90.72萬噸，而出口的國家也較多，如巴西、美國與印度等。在鈦白粉的進口方面，由于我國開采的能力較強，其總量始終維持在20萬噸上下，其進口的產(chǎn)品大多為高端鈦白粉，主要的國家是英國、墨西哥或澳大利亞等。

2.4 供需格局

在鈦白粉的供需關系上，在2018年由于國內(nèi)外的房屋有了二次裝修的需求，再加上當時房地產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展速度使鈦白粉的供需格局發(fā)生了較大變化，其需求量也呈現(xiàn)上漲趨勢。同樣在那一年，鈦白粉總體需求量增加了30萬噸，出口占據(jù)了12萬噸，而國內(nèi)則激增了18萬噸左右，由于鈦白粉的產(chǎn)能增速低于需求量速度，供需關系將呈現(xiàn)趨緊態(tài)勢，此狀態(tài)極易使鈦白粉的價位繼續(xù)升高。因此，為改善當前應用現(xiàn)狀，維持鈦白粉供需關系的平衡，在保證環(huán)境無污染的情況下，鈦白粉相關企業(yè)應適當增加產(chǎn)能，應用更加科學的生產(chǎn)方法，在保障生產(chǎn)成本不變的同時，進一步促進行業(yè)發(fā)展。

3 鈦白粉的具體應用

3.1 油墨

基于鈦白粉產(chǎn)品良好的性能，其可應用到多個領域中，而由于其內(nèi)部隱含的白度質(zhì)量，且遮蓋力與抗水性較強，因此，其可應用在油墨產(chǎn)業(yè)中。具體來說，油墨內(nèi)部需要較強的耐熱性與耐候性，而鈦白粉不僅具有該特點，其化學性質(zhì)也較為穩(wěn)定，不易受到外界的改變，因此，其廣泛使用在油墨領域中。同時，油墨在應用鈦白粉的過程中，由于其長期處在烘烤或高溫環(huán)境中，在鈦白粉內(nèi)部特性的影響下避免了油墨顏色的變化，既不會使其顏色發(fā)黃，也不會讓其喪失光澤，因此，多種形態(tài)的鈦白粉可存于油墨中。

3.2 造紙

鈦白粉還可應用在造紙領域中，鈦白粉的消耗量約有11%用在造紙工業(yè)中，相較于塑料行業(yè)，其采用了相似的應用方法，而在該領域內(nèi)的作用也與塑料行業(yè)相同，即作為其內(nèi)部顏料。在造紙行業(yè)內(nèi)部，鈦白粉還可當作填料，在作為填料應用時，紙張內(nèi)部的光學性能會得到較大改善，進而有效加強其不透明度。此外，良好的紙張需要具備較強的均勻度、平滑度與白度，而當鈦白粉作用在紙張工藝中可改進其內(nèi)部缺陷，如改變亮度，其均勻度、白度或平滑度也會得到有效加強，提升紙張的整體質(zhì)量，促進該領域的發(fā)展建設[2]。

3.3 涂料

鈦白粉除了應用在油墨與造紙行業(yè)外，其也會處在涂料內(nèi)部，主要有卷材或印鐵涂料。彩鋼內(nèi)部在使用鈦白粉的過程中，會將其性質(zhì)中的優(yōu)勢發(fā)揮出來，如美觀性、自然性與可拆卸性。汽車漆內(nèi)也含有鈦白粉，由于其對耐候性、光澤與遮蓋力要求較高，應用鈦白粉能有效提升汽車漆的整體性能。家電金屬件或汽車零件用到的涂料都需帶有鈦白粉，技術人員可將不同種類的顏料與熱熔助劑放置到鈦白粉內(nèi)，并采用先進技術對其進行煅燒，當其處在熔融狀態(tài)后，可對顏料實行科學化分散，再將其冷卻后就能得到粉末狀涂料，此類涂料是顏料與鈦白粉的有效結(jié)合，其質(zhì)量與性能都處在較高水平，因此，其能保障家電金屬件與汽車零件的性能與質(zhì)量。

3.4 塑料

鈦白粉主要應用在塑料工業(yè)中，大約有20%的鈦白粉作用在塑料的生產(chǎn)與制造中。鈦白粉具有極強的分散性、遮蓋力與耐候性，其化學與物理性能都可與塑料行業(yè)相匹配，而鈦白粉產(chǎn)品的質(zhì)量與性能也能達到該行業(yè)的生產(chǎn)制造標準。一般來講，塑料產(chǎn)品在應用鈦白粉的過程中能充分利用其內(nèi)部的高遮蓋力、高消色力與其顏料性能，與此同時，基于鈦白粉的耐熱性、耐光性及耐候性，塑料制品的整體質(zhì)量也會得到改善，進而避免因紫外線照射而影響塑料制品的內(nèi)部性能，增加了該產(chǎn)品的使用次數(shù)與頻率。此外，應用鈦白粉還能改進塑料制品中的機械性能與電性能，保障該產(chǎn)品的使用安全，增加塑料制品的銷售額，加強其經(jīng)濟效益的同時，促進塑料行業(yè)的整體發(fā)展。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著技術水平的不斷提升，鈦白粉行業(yè)的發(fā)展速度較快，但在發(fā)展過程中仍存在些許問題，比如，鈦白粉的生產(chǎn)技術不強、產(chǎn)業(yè)集中程度不高或生產(chǎn)規(guī)模較小等，技術人員需大力發(fā)展鈦工藝的生產(chǎn)技術，加大相關產(chǎn)品的研究與開發(fā)，不斷整合鈦白粉的生產(chǎn)與應用方法，借助國內(nèi)外的鈦資源，促進該行業(yè)的整體發(fā)展。