劉紅星

(龍蟒佰利聯(lián)集團(tuán)股份有限公司祿豐新立鈦業(yè)有限公司 云南 楚雄)

0 引 言

近年來，隨著涂料行業(yè)及塑料行業(yè)的快速發(fā)展，促使鈦白粉行業(yè)的市場(chǎng)需求逐年攀升，我國(guó)鈦白粉行業(yè)發(fā)展進(jìn)入關(guān)鍵時(shí)期。受供需雙輪驅(qū)動(dòng)，自2019年下半年起，鈦白粉產(chǎn)品價(jià)格整體保持上行趨勢(shì)，行業(yè)利潤(rùn)較為可觀，迎來新一輪景氣周期。據(jù)鈦白粉行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2020年我國(guó)42家規(guī)模以上鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)合計(jì)共生產(chǎn)鈦白粉351.21萬t。

我國(guó)氯化法鈦白粉行業(yè)起始于20世紀(jì)80年代，錦州鈦業(yè)20世紀(jì)90年代建設(shè)的1.5萬t/a的熔鹽法工藝生產(chǎn)裝置直至2002年才基本運(yùn)行穩(wěn)定。直至2020年，國(guó)內(nèi)共計(jì)有5家氯化鈦白裝置在生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)5家氯化鈦白裝置合計(jì)產(chǎn)量31.89萬t。近年來，隨著鈦白粉市場(chǎng)行情回暖及氯化法鈦白粉的成功量產(chǎn)，相繼有50多家企業(yè)擬建或籌建氯化鈦白生產(chǎn)裝置。未來，隨著氯化鈦白技術(shù)的發(fā)展和新建裝置的陸續(xù)投運(yùn)，我國(guó)氯化法鈦白粉行業(yè)的發(fā)展將步入一個(gè)新的時(shí)代。與此同時(shí)，新的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。筆者從工藝技術(shù)、品質(zhì)提升、原料保障、節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)等幾個(gè)方面闡述未來我國(guó)氯化鈦白行業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)和挑戰(zhàn)，分析相應(yīng)的對(duì)策與建議，以期為我國(guó)氯化鈦白行業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 未來氯化鈦白行業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

1.1 工藝技術(shù)挑戰(zhàn)

國(guó)外氯化鈦白技術(shù)研發(fā)最早起始于1932年的拜耳公司，1940年杜邦公司開始氯化法鈦白粉工藝的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和中試開發(fā)，并于1948年建成世界首套1萬t/a的工業(yè)化氯化法生產(chǎn)裝置，1954年建成1套10萬t/a噸的氯化鈦白生產(chǎn)裝置。我國(guó)氯化鈦白工藝技術(shù)研究起始于1967年，直到1986年才正式建設(shè)工業(yè)化生產(chǎn)裝置。目前國(guó)外氯化法單套生產(chǎn)線最大規(guī)模為15萬t/a，國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的氯化鈦白生產(chǎn)線最大產(chǎn)能3萬t/a，2014年和2015年相繼投產(chǎn)的2套氯化法生產(chǎn)線均是引進(jìn)德國(guó)鈦康技術(shù)，設(shè)計(jì)產(chǎn)能均為6萬t/a。

受國(guó)外嚴(yán)格的技術(shù)封鎖限制，我國(guó)氯化鈦白生產(chǎn)工藝自主開發(fā)受到諸多挑戰(zhàn)。即便通過工程咨詢可以引進(jìn)氯化法生產(chǎn)技術(shù)，但引進(jìn)的氯化鈦白技術(shù)相較于目前國(guó)外主流生產(chǎn)技術(shù)來講仍有較大的劣勢(shì)和不足。無論單線生產(chǎn)規(guī)模，還是綜合消耗，以及原料使用品級(jí)，國(guó)內(nèi)氯化鈦白工藝技術(shù)與國(guó)外一流生產(chǎn)工藝還有很大的差距。目前杜邦(科慕)年產(chǎn)15萬t生產(chǎn)裝置沸騰氯化爐直徑11.97 m，國(guó)內(nèi)尚未有超過7 m的沸騰氯化爐?？颇娇梢允褂肨iO2含量60 %左右低品位的原料礦進(jìn)行生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)氯化法生產(chǎn)裝置尚未有報(bào)道使用TiO2含量低于85 %的原料礦?？颇絾挝辉系V的焦耗最低可控制在165 kg左右，基本接近150 kg的理論極限。上述種種技術(shù)上的差距，國(guó)內(nèi)氯化法技術(shù)短時(shí)間內(nèi)難以企及，同時(shí)在原料及能源消耗上，國(guó)內(nèi)氯化法技術(shù)與國(guó)外相比仍處于非常明顯的劣勢(shì)。

我國(guó)氯化法技術(shù)的發(fā)展，靠自主創(chuàng)新困難重重，國(guó)外企業(yè)嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，引進(jìn)成熟的生產(chǎn)線根本行不通。走技術(shù)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新無疑是一條極具前景的發(fā)展模式。未來國(guó)內(nèi)氯化鈦白技術(shù)的發(fā)展必須立足于科技創(chuàng)新，加大關(guān)鍵設(shè)備的自主研發(fā)力度，同時(shí)探索、優(yōu)化工藝控制，進(jìn)一步降低原料消耗和能源消耗。

1.2 產(chǎn)品品質(zhì)挑戰(zhàn)

目前鈦白粉市場(chǎng)的標(biāo)桿產(chǎn)品主要是科慕氯化法鈦白粉，其具有優(yōu)異的遮蓋力、分散性和藍(lán)白色相。國(guó)內(nèi)氯化鈦白粉在生產(chǎn)控制上雖然做了大量的努力，始終無法在產(chǎn)品整體性能上超越科慕氯化法鈦白粉。且在一些特殊行業(yè)如化纖、電子等領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)氯化法鈦白粉遲遲無法打開市場(chǎng)。氯化鈦白生產(chǎn)的核心在氧化系統(tǒng)，科慕兩段式氧化工藝及冷端段氮?dú)饧崩浼夹g(shù)在控制TiO2基料粒徑和粒徑分布方面非常有效，且可以通過調(diào)整加料反應(yīng)器生產(chǎn)不同粒徑的TiO2基料。目前國(guó)內(nèi)氯化鈦白技術(shù)在氧化反應(yīng)過程控制中還存在很多問題，而引進(jìn)的工藝技術(shù)與科慕技術(shù)相比還有很大差距。目前國(guó)內(nèi)氯化鈦白裝置在調(diào)控基料產(chǎn)品粒徑和粒徑分布上仍未有所突破，即便能生產(chǎn)出小粒徑的基料產(chǎn)品，但生產(chǎn)成本較高，難以形成有效的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)內(nèi)氯化鈦白裝置的主流產(chǎn)品仍是涂料級(jí)鈦白粉，與科慕902+產(chǎn)品指標(biāo)對(duì)比，國(guó)產(chǎn)鈦白粉指標(biāo)并無明顯差異，但自下游用戶的反映來看，產(chǎn)品質(zhì)量尚存在許多不足，國(guó)產(chǎn)氯化鈦白粉的市場(chǎng)售價(jià)往往要比進(jìn)口氯化鈦白粉低得多。

國(guó)內(nèi)氯化鈦白技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)瓶頸仍是氧化技術(shù)，只有在氧化工藝技術(shù)上突破目前的瓶頸限制，國(guó)內(nèi)氯化法鈦白粉才能在產(chǎn)品品質(zhì)上與外國(guó)產(chǎn)品一較高下。只有從產(chǎn)品品質(zhì)提升、生產(chǎn)成本控制上超越國(guó)外產(chǎn)品，才能真正形成有效的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1.3 原料保障挑戰(zhàn)

原料供應(yīng)是氯化法鈦白行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵保障。目前國(guó)內(nèi)氯化法裝置使用原料礦的品級(jí)要求TiO2均在85 %以上，適宜的原料主要有天然金紅石，氯化鈦渣，UGS和人造金紅石等。目前國(guó)內(nèi)錦州鈦業(yè)1.5萬t/a生產(chǎn)線使用熔鹽氯化工藝，對(duì)原料礦的品級(jí)要求相對(duì)較寬，可以使用高鈣鎂的原料，對(duì)原料的粒度要求不高。龍蟒佰利聯(lián)、云南新立、漯河興茂、攀鋼釩鈦以及錦州鈦業(yè)生產(chǎn)裝置均采用沸騰氯化工藝，對(duì)原料礦的品級(jí)要求較高，特別對(duì)原料礦中的CaO、MgO含量有嚴(yán)格的要求。龍蟒佰利聯(lián)和云南新立都配套建設(shè)了高渣冶煉裝置，能部分滿足氯化鈦白裝置的生產(chǎn)需求，同時(shí)仍需要進(jìn)口國(guó)外原料。近年來，隨著國(guó)內(nèi)富鈦料生產(chǎn)技術(shù)水平的提升，氯化鈦白生產(chǎn)能夠使用部分高鈦渣替代進(jìn)口原料，但仍未擺脫對(duì)進(jìn)口原料的依賴。國(guó)外富鈦料項(xiàng)目產(chǎn)能有限，供需緊張，如果國(guó)內(nèi)氯化鈦白裝置不能降低或者消除進(jìn)口原料的依賴性，對(duì)于國(guó)內(nèi)氯化鈦白行業(yè)的發(fā)展無疑是個(gè)嚴(yán)重制約。

氯化鈦白行業(yè)的發(fā)展，必須擺脫進(jìn)口原料的限制和束縛，這首先需要進(jìn)一步優(yōu)化沸騰氯化工藝設(shè)計(jì)，特別是開發(fā)新型國(guó)產(chǎn)化沸騰氯化爐尤為必要，其次需要提升高鈦渣、合成金紅石生產(chǎn)裝置的冶煉水平，生產(chǎn)出低鈣鎂的符合氯化爐使用要求的原料，再則，原料配料的工藝技術(shù)探索和嘗試必不可少，在原有設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，通過調(diào)配不同品種的原料礦，增強(qiáng)沸騰氯化原料的適用性。最后在工藝操作上還要探索出消除氯化床層燒結(jié)解決措施，以確保沸騰氯化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。龍蟒佰利聯(lián)一期6萬t/a氯化鈦白生產(chǎn)裝置在保障氯化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行方面取得了較好的成效，氯化爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)曾超過46 d。

1.4 節(jié)能降耗挑戰(zhàn)

氯化鈦白產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力主要體現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本，目前國(guó)內(nèi)氯化鈦白生產(chǎn)裝置與國(guó)外科慕、特諾等生產(chǎn)裝置相比，單套裝置生產(chǎn)能力較小，存在原料品級(jí)要求高、消耗大，渣處理成本高、水電消耗大等缺點(diǎn)，極大的影響了國(guó)內(nèi)氯化鈦白產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。與當(dāng)前國(guó)內(nèi)主流的硫酸法工藝相比，氯化鈦白綜合能耗下降約45 %，單位產(chǎn)品水耗下降約50 %，與國(guó)外主流氯化鈦白裝置相比，由于國(guó)內(nèi)氯化裝置使用礦的原料品質(zhì)較高，原料成本較大，氯化工序的成本費(fèi)用比重較大，約占總成本費(fèi)用的75%，國(guó)外氯化工序成本比重約為60 %，國(guó)內(nèi)外氯化鈦白在氧化和后處理成本費(fèi)用基本相當(dāng)。綜合核算，國(guó)內(nèi)氯化鈦白裝置生產(chǎn)成本普遍高出國(guó)外裝置約15 %。

我國(guó)氯化鈦白行業(yè)發(fā)展首要解決的關(guān)鍵問題之一就是如何降低原料礦的使用品味，同時(shí)通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和制定操作措施解決床層鈣鎂對(duì)沸騰氯化的影響。我國(guó)鈦資源豐富，現(xiàn)有鈦鐵礦主要缺點(diǎn)在于品味低，鈣鎂含量高，無法直接用于氯化鈦白裝置生產(chǎn)。未來隨著國(guó)內(nèi)氯化鈦白行業(yè)的快速發(fā)展，必然受到國(guó)外原料供應(yīng)的制約，如不及時(shí)解決低品位原料的工業(yè)化應(yīng)用，必將會(huì)進(jìn)一步增加原料成本和費(fèi)用，這對(duì)于國(guó)內(nèi)氯化鈦白行業(yè)的發(fā)展無疑是一種打擊。

1.5 清潔生產(chǎn)挑戰(zhàn)

近年來，隨著我國(guó)政府及居民環(huán)保意識(shí)的逐步增強(qiáng)，各級(jí)政府對(duì)環(huán)保要求不斷提高，生產(chǎn)性企業(yè)作為環(huán)境污染主體之一，必須切實(shí)履行環(huán)保責(zé)任和社會(huì)責(zé)任。與硫酸法工藝相比，氯化鈦白工藝雖然有較強(qiáng)的“三廢”排放優(yōu)勢(shì)，但氯化鈦白生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢渣、工藝尾氣和洗滌廢水排放仍含有大量的環(huán)境污染源，如固體廢渣含有大量的酸性物質(zhì)，且可能放射性危害元素超標(biāo)，工藝尾氣中含有大量的有機(jī)硫，廢水經(jīng)中和處理后仍含有大量的Cl-，這些有害廢物直接排放會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前國(guó)內(nèi)氯化鈦白生產(chǎn)裝置固體渣處理通常采取石灰乳無害化處理，調(diào)節(jié)生成中性渣，一般分二級(jí)過濾，一級(jí)過濾主要分離氯化爐帶出的未反應(yīng)的礦和石油焦，經(jīng)收集處理可參配作為富鈦料裝置原料；二級(jí)過濾主要是氫氧化物沉淀，可用于制備灰磚。生產(chǎn)廢水主要是含CaCl2以及部分過量的石灰乳溶液，通常采用濃縮蒸發(fā)手段制備水合氯化鈣。工藝尾氣通常經(jīng)三級(jí)洗滌除去TiCl4、SiCl4和HCl氣體，經(jīng)洗滌后工藝尾氣主要含CO、羰基硫等污染物，再經(jīng)焚燒脫硫裝置處理后達(dá)標(biāo)排放。

隨著國(guó)家環(huán)保要求的不斷提高，各項(xiàng)污染物排放指標(biāo)日趨嚴(yán)格，當(dāng)前的“三廢”處理方式雖然能滿足當(dāng)前環(huán)保要求，但未來新的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的推行必然會(huì)進(jìn)一步提高氯化鈦白生產(chǎn)裝置的清潔生產(chǎn)要求，未來，國(guó)內(nèi)氯化鈦白生產(chǎn)企業(yè)還需要加大“三廢”處理技術(shù)的研究，開發(fā)出更適宜、成本更低的“三廢”處理工藝。

2 未來氯化鈦白行業(yè)發(fā)展建議

2.1 行業(yè)整合是關(guān)鍵

受當(dāng)前鈦白粉行情驅(qū)動(dòng)，一大批生產(chǎn)企業(yè)擬建或籌建氯化鈦白生產(chǎn)裝置，在當(dāng)前國(guó)內(nèi)氯化鈦白技術(shù)尚未取得重大突破之前，建設(shè)氯化鈦白生產(chǎn)裝置的企業(yè)面臨著巨大的風(fēng)險(xiǎn)。與國(guó)外鈦白粉供應(yīng)商相比，國(guó)內(nèi)鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能較低，未來鈦白粉行業(yè)發(fā)展的方向必然是個(gè)別生產(chǎn)商規(guī)模化發(fā)展以提升整體市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。2014年佰利聯(lián)收購(gòu)龍蟒鈦業(yè)，2017年科斯特與特諾計(jì)劃合并，2019年龍佰集團(tuán)收購(gòu)云南新立鈦業(yè)，都是為了應(yīng)對(duì)行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)提升整體市場(chǎng)話語權(quán)的重要舉措。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)氯化鈦白生產(chǎn)技術(shù)主要掌握在個(gè)別主流企業(yè)，經(jīng)過幾年的努力，在技術(shù)革新、人員培養(yǎng)、市場(chǎng)開發(fā)方面都取得了不錯(cuò)的成績(jī)，未來新建的氯化鈦白生產(chǎn)企業(yè)無論在技術(shù)、人才和市場(chǎng)方面均處于競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)，一旦趕上市場(chǎng)行情反轉(zhuǎn)，國(guó)內(nèi)新建的氯化鈦白生產(chǎn)裝置將面臨極大的生存風(fēng)險(xiǎn)。因而避免氯化鈦白行業(yè)的無序競(jìng)爭(zhēng)，走行業(yè)整合才是生存之道。

2.2 技術(shù)革新是動(dòng)力

目前國(guó)內(nèi)企業(yè)的氯化鈦白技術(shù)遠(yuǎn)落后于國(guó)外主流氯化鈦白生產(chǎn)商，要想改變被動(dòng)局面，必須在技術(shù)上打破國(guó)外封鎖和壟斷。開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氯化鈦白生產(chǎn)技術(shù)，加大關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，加快國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)鈦原料技術(shù)開發(fā)解決原料供應(yīng)瓶頸。當(dāng)前國(guó)內(nèi)氯化鈦白生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)革新主要集中在設(shè)備改造、提產(chǎn)擴(kuò)能、國(guó)產(chǎn)化設(shè)備替代、材質(zhì)替換等領(lǐng)域，很少涉及核心的關(guān)鍵技術(shù)，如新型氯化爐設(shè)計(jì)、氧化工藝設(shè)計(jì)、低品位原料試用等限制我國(guó)未來氯化鈦白行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。

氯化鈦白技術(shù)的革新必須加強(qiáng)與科研單位的合作，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，重點(diǎn)攻關(guān)影響產(chǎn)品品質(zhì)、產(chǎn)能提升、節(jié)能降耗的限制性因素。同時(shí)加大人才培養(yǎng)力度和行業(yè)間的交流，共同推進(jìn)國(guó)內(nèi)氯化鈦白技術(shù)的發(fā)展。

2.3 國(guó)產(chǎn)化設(shè)備開發(fā)是保障

國(guó)內(nèi)氯化鈦白生產(chǎn)裝置的關(guān)鍵設(shè)備大多來自國(guó)外進(jìn)口，進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，備品備件到貨周期長(zhǎng)，設(shè)備維護(hù)服務(wù)不及時(shí)，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來諸多不便。不能實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化就不能說掌握了氯化鈦白的生產(chǎn)技術(shù)。在關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化實(shí)現(xiàn)之前，我國(guó)氯化鈦白行業(yè)的發(fā)展始終會(huì)受制于國(guó)外設(shè)備供應(yīng)商。目前氯化鈦白生產(chǎn)裝置使用的氧化爐、氧氣預(yù)熱器、四氯化鈦預(yù)熱器、四氯化鈦泵、鋁粉氯化鉀加料系統(tǒng)等尚無可替代的國(guó)產(chǎn)化設(shè)備，嚴(yán)重制約了我們氯化鈦白行業(yè)的自主性發(fā)展。

今后，氯化鈦白生產(chǎn)企業(yè)必須加強(qiáng)與國(guó)內(nèi)相關(guān)設(shè)備制造商合作，共同探索并開發(fā)出適用于氯化鈦白生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)化設(shè)備。

2.4 自主化知識(shí)產(chǎn)權(quán)建設(shè)是途徑

當(dāng)前，大于5萬t/a的氯化鈦白生產(chǎn)技術(shù)均來自于國(guó)外，如不加強(qiáng)自主化的知識(shí)產(chǎn)權(quán)建設(shè)，我國(guó)氯化鈦白行業(yè)的發(fā)展始終要依賴于國(guó)外落后的生產(chǎn)技術(shù)。因而國(guó)內(nèi)氯化鈦白生產(chǎn)企業(yè)必須加快引進(jìn)技術(shù)的消化吸收，走二次創(chuàng)新之路。與科慕、科斯特等生產(chǎn)企業(yè)相比，我國(guó)氯化鈦白生產(chǎn)企業(yè)自主化知識(shí)產(chǎn)權(quán)建設(shè)才剛剛起步，尚需大力推進(jìn)。

3 結(jié) 語

氯化法鈦白粉生產(chǎn)項(xiàng)目是國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展類項(xiàng)目，具有良好的發(fā)展前景，然而受制于技術(shù)來源、原料供應(yīng)、品質(zhì)升級(jí)、技能降耗、清潔生產(chǎn)等因素，我國(guó)氯化鈦白行業(yè)的發(fā)展還受到諸多制約，國(guó)內(nèi)氯化鈦白行業(yè)的發(fā)展必須借助自主化的技術(shù)創(chuàng)新，同時(shí)加強(qiáng)行業(yè)整合，才能真正的做大做強(qiáng)中國(guó)鈦白粉行業(yè)。相信在廣大氯化鈦白科技工作者的不懈努力下，未來中國(guó)氯化法鈦白粉行業(yè)的發(fā)展前途一片燦爛。