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我國鈦白粉工業發展與思索中的問題


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標簽鈦白粉
摘要:論述了我國鈦白工業快速發展期中出現的幾個問題,如雖鈦礦儲量頗豐、但采礦選礦不足、產量不能滿足市場需求;改變原料路線,改用高鈦渣;鈦白生產廠家過多,偏離經濟規模;環保壓力大等。力主在鈦資源方面,我國應在加大采礦選礦能力的同時,有組織的向外國采礦和進口鈦鐵礦;建設國內高鈦渣生產基地;在發展硫酸法鈦白的同時,應促進氯化法鈦白的建設;設立鈦白行業的營銷體系;企業應在自愿的基礎上,向規模化、集約化發展;應建設電力——硫酸——鈦白——水泥聯合企業,達到上下流產品銜接,走循環經濟之路。

    關鍵詞:鈦白高鈦渣鈦鐵礦環保

    我國鈦白工業始于20世紀50年代。20世紀80~90年代,通過引進3套硫酸法、1套氯化法較為先進的鈦白生產裝置的基礎上,又經過了十幾年國產化的努力,使建設投資大幅度降低,從原引進裝置噸金紅石型鈦白投資4.6~2.6萬元降至1.06萬元。由于噸鈦白投資降低,加上市場好,又有利潤空間,于是迎來了鈦白工業發展飛快。2000年產量35萬t/a,2001年43萬t/a,超過日本,居世界第二。2005年70萬t/a,2006年產量達85萬t/a,年平均增長率約20%,預計2010年統計超過美國本土鈦白產量,可達到150~160萬t/a,面對我國鈦白工業高速發展的形勢,我們應該認真關注幾個值得思索的問題,如鈦鐵礦的供應、環保壓力、規模效應、提高產品質量和興建氯化法的鈦白等問題,現分述如下:

    1 資源、采礦與原料鈦鐵礦供應

    根據國際權威資料(USGS、BGS和WBMS等),世界鈦礦地質儲量總計為5億~12億t(以TiO2計),按儲量多少排序依次為澳大利亞、南非、巴西、美國、印度、中國、挪威等,其中澳大利亞和南非約占世界總量的40%。中國位居世界第六位。

    我國鈦礦資源主要分為三類:鈦鐵礦砂礦、鈦鐵礦巖礦和金紅石巖礦,據國土資源部統計,截至2003年底,全國鈦礦總量68865.13萬t(以TiO2計,下同,金紅石按100%,鈦鐵礦砂礦按52%折算),其中現階段有利用價值的鈦鐵礦砂礦查明資源儲量有5240.16萬t。

    上述兩組數據(國際的和國內的)來源不同,統計的尺度也不同,都說明我國鈦礦儲量頗豐,但現階段有利用價值的鈦鐵礦砂礦資源并不豐富。

    我國鈦鐵礦砂礦主要分布廣東、廣西、海南和云南,其特點是礦點分散、礦層薄,不具備大規模開采的條件,現小型開采總產量在80~100萬t/a。鈦鐵礦巖礦主要分布在四川攀西地區和河北承德地區的釩鐵磁鐵礦中,這種原礦中含鈦礦物有鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、鈦輝石,其開采難度大,其中只有較粗顆粒狀的鈦鐵礦具有開采利用的價值,只能從開采鐵(釩)鈦時,從選鐵尾礦中回收鈦鐵礦,開采受鐵礦規模的限制,產能約30萬t/a,近期擴建至45萬t/a,我國鈦鐵礦的總產能約120萬t/a。

   “十五”時期是我國鈦白工業快速發展期,產量由“九五”末29萬t/a猛增至2005年的70萬t/a,以鈦白收率80%計,需要按50%計的鈦礦為175萬t/a,2005年我國鈦礦產量為120萬t/a,從越南、澳大利亞、印度、加拿大等國總進口量為50.1萬t/a,基本維持現有的平衡。“十一五”期間鈦白又一個快速發展期,上海、山東、江蘇等地原有鈦白企業易地搬遷擴建綜合產能有40~45萬t/a,加上攀枝花、云南等地新上項目約18個,預計到2010年左右,能投入運行的(含原有鈦白裝置)約有產量150萬t/a,耗用鈦礦(按含TiO2 50%收率80%計)將達375萬t/a,現有國內的鈦礦產量只有120萬t/a,如何去解決255萬t/a鈦礦的來源,深受業內人士關注,綜合幾點想法,以期討論之。

    1.1 云南祿功、武定、富民是我國鈦鐵礦砂礦相對集中的地區,砂礦儲量總計約3000萬噸。要先解決體制問題,后解決相對集中開采,做好局部區域規劃,保護環境。同時提高資源利用效益,延長產業鏈,增加經濟效益,并較大幅度提高鈦礦的產量。據稱國內某公司已規劃在云南建設年產40萬t/a鈦鐵礦采礦和選礦基地。

    1.2 以攀枝花市為中心的攀西地區是我國鈦磁鐵礦、鈦鐵礦等的主產地,其儲量占我國巖礦儲量的90%,現已有開采思路,以鐵礦的尾砂,生產鈦鐵礦,鈦鐵礦生產作為附屬生產部分。今后應改變思路,應該把鈦鐵礦視同鐵礦開采,兩者的生產指標同等重要,并加大對采礦與選礦的技術和資金的投入,以提高采礦回收率和綜合利用率。目前鈦鐵礦產量已從30萬t/a擴大至45萬t/a。據稱,還要擴建選礦場,另增加鈦鐵礦產量30萬t/a。

    1.3 擴大開放,走出國門,到國外去辦礦山。

    由于我國存在鈦鐵礦砂礦資源有限,鈦巖礦開采難度大的現實,國內鈦鐵礦的供應量遠遠滿足不了鈦白工業發展的需要量,其狀況在在整個“十一五”期間也難以改變,故須走出國門到國外去辦礦山,是解決鈦鐵礦來源之一。可由企業或行業牽頭,籌備資金,組織熟悉采礦、選礦業務;熟悉所在國的法律和勞務法的班子,進行具體的運作。在國外自辦礦山,將產品鈦鐵礦運回國內,也是可供選擇的一個種方法。據稱國內某公司在新西蘭建設30萬t/a鈦鐵礦基地,正在運作中。
1.4 國內企業組成一個聯合體,統一向國際市場購買鈦鐵礦。

    今后幾年內,我國進口鈦鐵礦的數量,要從2005年的50.10萬t,其進口數量會逐年增加,可能會增至一、二百萬噸。須改變現有企業單獨購礦的方式,改用企業聯合體大宗購買,便于尋找合理價位和簡化進口手續等。

    2 加快大型酸溶性鈦渣生產基地的建設

    1991年世界鈦白生產總量中有39%是用高鈦渣生產的,1996年上升至41%,2005年這個比例升至46%,與此相比,鈦鐵礦在世界鈦白粉生產用量中所占比例將從1996年的30%下降至2005年的25%。當然這與硫酸法需要減少廢酸的排出量是分不開的。

    我國鈦白生產,自2001年之后已居世界第二位,2005年達到700kt/a,但鈦白生產中硫酸法比例占到98%。原料幾乎全部用鈦鐵礦。目前國內硫酸法生產采用鈦鐵礦46~50%的礦,噸鈦白用硫酸量4.1噸,其結果造成廢酸、廢水和廢渣的排放量很大,對環境造成很大的壓力。為建設一個環境友好型的企業,須走國外鈦白工業通常的原料路線,采用高鈦渣,高鈦渣含TiO2為78%,工藝流程可省去結晶、分離、濃縮等三個工段,不產生FeSO4.7H2O,廢渣、廢酸、廢水等酌量相對減少,有利于環保和治理。

    我國鈦渣生產與鈦白工業發展極不協調,見表1。

    表1我國主要富鈦料生產企業統計萬t/a

企業名稱 生產方法 產品名稱及品位(TiO2%) 產能備注
攀鋼鈦業電爐法高鈦渣(85)6.0即將投產
錦州鐵合金廠電爐法高鈦渣(90)2.2未生產
遵義鈦廠電爐法高鈦渣(90~92)1.0試生產
宣鋼冶煉廠電爐法高鈦渣(87%SR)1.0按銷定產
阜新電爐法同上1.0按銷定產
廣西宜山電爐法高鈦渣(92~94)0.2按銷定產
云南富民電爐法同上0.4按銷定產
云南武定電爐法同上0.4按銷定產
云南祿勸電爐法同上0.4按銷定產
云南曲靖電爐法同上0.4按銷定產
自貢金紅石鹽酸浸出法鈦黃粉(90~94)0.2按銷定產
                  其他2.2
總計 15.4
  
    從表1可見,鈦渣總產能15.4萬t/a,規模化生產也只有8萬t/a,而現有鈦白的產能對鈦白渣的需求是35萬t/a,相距甚遠。從鈦白發展需求上考慮,須加快大型鈦渣生產基地的建設,以適應鈦白工業的發展。

    我國攀枝花有豐富的鈦資源,目前鈦鐵礦的產能30萬t/a,近期可擴建至45萬t/a,有裝機容量330萬KW已建成的二灘水電站。近年來攀鋼公司又投資3.37億元上高鈦渣項目,經國家發改委批準的18萬t/a高鈦渣項目已經落戶攀枝花工業開發區,其中一期工程6萬t/a已試運行。據初步測算,在電費低于0.25元/KW.h的條件下,高鈦渣的價格有望成為鈦白企業可接受的價位2300~2700元/t。

    3 大力促進氯化法鈦白建設

    世界鈦白產能氯化法占57%,硫酸法占43%。我國鈦白氯化法占2%,硫酸法占98%。兩法的比例與世界兩法比例不相適應,說明我國氯化法生產落后于世界有一大段距離。

    1978年改革開放之后,我國曾想引進國外氯化法鈦白生產技術,遭到國外公司都以某些理由加以拒絕,直到1986年遼寧錦州鐵合全廠經國家計委批復1.5萬t/a氯化法鈦白立項,采用國際咨詢聯合設計的技術引進方式氯化法技術,1994年建成,又經10年攻關,鍥而不舍,努力拼搏,終于于2004年全年生產出鈦白15666t,產品合格率100%,氧化爐連續運行創出最高記錄為25.3d的好成績。現正在建設3萬t/a的生產裝置,預計2007年可投入運行。新的國產化氯化法鈦白裝置的建設,需待此套國產化3萬t/a裝置達到設計能力,并系統總結建設經驗之后才能進行,須考慮的問題有以下幾個方面:

    (1)以攀鋼錦州鈦業氯化法鈦白為基礎,采取與國外鈦白技術咨詢公司合作,聯合進行工程基礎設計,以提升其技術水平。

    (2)降低工程造價。在設備分交上,除了個別設備引進國外制造的設備,絕大部分的設備在保證生產安全運行的條件下,盡可能采用國產設備,以降低工程造價;按國外口徑計算,氯化法每噸投資4000~5000美元/t,硫酸法4500~5500美元/t,氯化法的噸鈦白投資低于硫酸法。最近杜邦公司按上述口徑計算,在山東東營建設20萬t/a氯化法鈦白,投資10億美元。如果按我國辦法建廠和采購方式,經估算噸鈦白投資在2000美元,建一座年產6萬t/a氯化法鈦白,投資最多不過1.2億美元,投資遠低于國外建設同規模的廠;氯化法鈦白建設要有配套工程,需要液氯、液堿、蒸汽、氮氣和氧氣等,氯化法鈦白建設要與大型氯堿工業組成聯合體,大大減少配套工程量,選擇適合國情的低成本建設費用和低成本的運行費用,只有這樣,我國氯化法才有生命力,與外商來華建設者才有競爭力。
4 硫酸法鈦白企業在改革調整中求發展

    4.1 向規模化、集約化發展

    近幾年來,我國鈦白生產規模有了長足的發展,2006年全國鈦白生產廠家有70家,總生產能力約100萬t/a,平均一家1.42萬t。產能的分布大致如下,產能1萬t/a以上的有27家,達到2萬t/a以上的有9家,3萬t/a以上的有5家,4萬t/a以上的1家。國外硫酸法鈦白廠有39家,2001年總產能232.8萬t/a,平均產能約6萬t/a。國外最大硫酸法生產裝置是芬蘭凱米拉顏料公司Pori(波里)工廠15萬t/a。與國外相比,我國鈦白企業生產裝置偏小,達不到經濟規模,缺乏競爭力。針對現實,我國現有鈦白廠若不進行戰略調整、重組、兼并、聯合、改造擴產,形成規模效益,就難以參與國際競爭。

    4.2 做精做細,提高產品檔次

    鈦白是典型的精細化工產品,用途十分廣泛。據國外統計該產品有數百個品種和牌號。針對不同的領域有不同的專用品種,比如涂料、塑料、油墨、化纖、造紙、電子、化妝品、醫藥、食品等都必須有針對性的專用產品,這樣才有利于提高該領域產品的性能、檔次以及售價。

    我國鈦白質量標準一直沿用國家標準。2003年全國涂料和顏料標準化技術委員會組成工作組完成了對二氧化鈦顏料的現行國家標準的修訂工作。修訂后的標準與國際接軌,與國際標準2000年版一致。取消產品等級和標樣,關鍵指標(顏色、散射力等等)全部不作具體規定,而建議由供需雙方商定。各生產廠創立了自己的企業標準,經市場運作,現逐漸創造出具有企業特色的各牌產品,如金紅石型R-215(中核華原),R-244(攀鋼重慶鈦業),R818(濟南裕興),CR501(錦州鈦業),ZR-940(鎮江鈦白)等以及PTA-120(攀鋼鈦業),ZA-100(鎮江鈦白)等銳鈦型牌號。

    總的來說,我國二氧化鈦顏料質量的整體水平比幾年前已有較大的進步,但與具有代表性的國際先進產品相比,這些產品的主要不足之處是缺乏批次之間指標的一致性和穩定性。如分散性、遮蓋力和耐候性(主要針對金紅石型產品等)。近年來國外二氧化鈦工業發展的一個新的趨勢是,不注重增加新的品種牌號,而是注重產品功能的多樣化,突出表現在高光澤、高耐候性、高分散性方面,因此今后我們要在穩定并提高現有產品的質量上下功夫,要把產品做精做細,主要從以下幾個方面入手。

    a)調整和控制不同粒徑和粒徑分布,以供不同用途需求的品種。

    b)包膜技術,要一改過去單一地鋁包膜(Al2O3),要根據產品不同要求有硅、鋁包膜,鋁、鋯、硅、鋁、鋯包膜等。

    c)有機包膜,以開發新品種新牌號等。

    5 建立行業營銷協調體系

    目前的情況是各生產廠自找市場,自定價格,這樣勢必出現生產廠之間互相壓價現象,造成性能基本相同的產品而價格不同,這必然使生產廠利益受損。

    根據別的行業的經驗,應建立行業營銷協調體系,全國分為幾個片區,統一提出協調性的價格,不能互相壓價,不能低于某一價格出售,必要時統一提價,以保護生產廠家的經濟利益。同時,對出口國外的鈦白粉,也要統一出口指導價,以保護國家和企業的利益。總之,建立行業營銷協調體系,有利于保護生產廠的利益,有利于我國鈦白工業健康發展。

    6 建設環境友好型的硫酸法鈦白聯合裝置

    一座年產6萬t/a硫酸法鈦白裝置,年排出20%的廢酸42萬t/a,綠礬(FeSO4.7H2O)21萬t/a。廢酸經石灰中和之后,所產生的紅、白石膏17.2萬t/a等廢棄物的處理和綜合利用一直是困繞鈦白企業的難題,同時生產需要硫酸24萬t/a。對此我們應考慮如何以產品鏈的方式,建立一個有效的上下流的生產線,如建設一個發電——硫酸——鈦白——水泥的聯合裝置,形成一個循環經濟,有效的解決鈦白生產中硫酸的供應和鈦白產生的廢棄物的利用。鈦白生產中產生的廢酸經濃縮回用,綠礬和電廠回收的硫磺制硫酸,廢水分為白區和黑區(含廢酸濃縮的廢水)兩部分,白區的廢水經石灰乳中和處理和壓濾之后,得到白石膏,經煅燒得到硫酸和水泥。黑區和廢酸濃縮的廢水,經石灰中和和壓濾之后,得到紅石膏,主要成份有CaSO4、FeSO4.7H2O、MgSO4等,可做化肥、水泥添加劑或土壤改良等。兩部分處理后的PH6~9廢清水可回用或達標排放,硫酸法鈦白聯合裝置圖。

    7 結束語

    2006年是我國鈦白工業50年華誕。50年來,鈦白工業經歷了由小到大地發展,到2001年,綜合規模已超過日本,位居美國之后,列世界第二。可以說,我們已擠進鈦白生產大國之列。但我們還不是鈦白生產強國,因生產規模、產品質量和品種、環境保護等方面與強國相比差距還很大。我國鈦白工業在快速發展中,還會遇到不少困難和問題,本文從考察鈦白工業發展現狀出發,提出以上幾個值得思索的問題,與內業人士商榷。愿我國的鈦白工業能健康有序地發展,愿鈦白強國的日子早日到來。



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