钛白粉生产工艺及趋势 -内参

钛白粉生产工艺及趋势

来源:钛白分中心 作者: 叶丹 2024-03-29 08:49

在我们的日常生活中,钛白粉作为一种重要的白色颜料,被广泛应用于涂料、塑料、造纸等行业。然而,你是否了解过钛白粉的制备方法呢?

生产工艺

01氯化法

环保与高效的新兴工艺 氯化法作为一种新兴的钛白粉制备工艺,自20世纪60年代问世以来,逐渐受到业界的关注和青睐。

氯化法钛白粉生产工艺流程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,经高温氧化,再经过滤、水洗、干燥、粉碎得到钛白粉产品。

其生产工艺流程图如图所示:


特点:氯化法收率高,能耗低,对资源的利用率较高;生产的钛白粉产品质量优良,白度、遮盖力等方面表现优异。此类钛白粉产品的质量具有较强的稳定性,其杂质较少,且消色力大,在其粒径均一的情况下,还有较强的分散性。氯化法产生的废弃物较少,对环境影响较小。

02硫酸法

历史悠久的传统工艺 硫酸法是一种传统的钛白粉制备工艺,早在20世纪初便已投入工业生产。

有三种钛白粉会采用硫酸法,其分别为二氧化钛产品、锐钛类钛白粉与金红石类钛白粉,其生产过程中主要分为酸解、浸取、水解及煅烧等阶段。将钛铁矿与硫酸反应,生成硫酸氧钛;接着通过水解,将硫酸氧钛转化为偏钛酸;然后通过脱水、焙烧等工序,将偏钛酸转化为二氧化钛。

其生产工艺流程图如图所示:


特点:硫酸法具有工艺成熟、设备简单、投资较低等优点。但硫酸法会产生大量废水、废气和废渣,对环境造成一定压力;其次,该方法的收率较低,能耗较高,对资源的利用率有待提高;硫酸法生产的钛白粉产品质量相对较差,白度、遮盖力等方面略逊一筹。

03盐酸法

当钛白粉产品的原料为钛铁矿时可采用盐酸法,盐酸法钛白粉的生产过程主要包括酸解、还原、结晶、萃取、水解、煅烧、破碎以及盐酸回收等工序。金红石类钛白粉最常应用盐酸法,此类原料的颗粒较松软,且粉碎性强,其整个生产流程都会完成在含氯介质内部。

其生产工艺流程图如图所示:


特点:盐酸法生产工艺是继硫酸法和氯化法后,又一项新的钛白生产工艺,其工艺流程简单,操作简便,废物排放量小,原料需求量小。成功地开发出了一种能够实现低成本、短流程化,同时还能够实现生产原料的低品位化,满足了清洁化生产的需要,这对于推动产业的绿色可持续发展是非常有利的。

除上述硫酸法、氯化法、盐酸法制备钛白粉外,钛白粉制备工艺还包括混合法、磷酸法、硝酸法等。目前,工业制备钛白粉的方法主要是硫酸法和氯化法,其他的方法均因设备腐蚀严重、副产物多且难以处理、三废污染大、能耗高等问题而无法实现工业化生产。

行业趋势
当前,氯化法在世界范围内已成为主流。而国内由于氯化法工艺复杂,设备材料复杂,设备材料昂贵,硫酸法在国内还是占主导地位。据钛白分中心统计,在2023年度氯化法钛白产量占年产量约16.6%,而硫酸法钛白产量占年产量约83.4%,则是其中最大的比例。
随着新能源电池材料产业的发展,国内外大量的磷酸铁或磷酸铁锂项目都在加紧建设或规划中,而这些项目大多是从铁源开始的,其中,获得最便捷、最廉价的铁质来源是硫酸亚铁,而硫酸亚铁又是硫酸法钛白粉中的重要副产物。硫酸亚铁已经不再是一个累赘,而是一个“香饽饽”。在国家政策的支持下,在全国范围内,有大量的新能源项目(包括非钛白粉企业)正在上马或计划中,这就打破了对行业过去的认识,形成了一条主产硫酸亚铁,副产钛白粉的产业链。这也有利于硫酸法钛白粉在技术创新、循环经济、清洁生产上做出迭代。
结合当前钛白主流生产工艺中出现的问题以及钛白产品质量的要求,盐酸法钛白制备工艺有废酸、成本、设备、产品、除杂等5方面还有待解决。未来,盐酸萃取法的发展主要集中在萃取技术改善、工艺设备耐腐蚀性提升、废盐酸再生和含氯废水的治理等技术方面。
钛白分中心建议:经过全行业同仁几十年的不懈努力,目前,已经形成硫酸法、氯化法两条腿并行、循环高端发展格局,行业正开始由大国向强国迈进。传统的产品质量和品牌理念,仅靠数量和低价赢得市场已经成为历史。业内企业需要加强自身的管理,大力发展钛工艺的生产技术,加大相关产品的研究与开发,不断整合钛白粉的生产与应用方法,借助国内外的钛资源,在实践中大胆创新。



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