氯化法钛白粉工艺废渣产业化研究综述

孙卓 王莉 罗晔

摘   要：氯化法钛白粉技术日趋成熟，为适应市场需求，钛白粉工业的转型升级已成为必然。然而，钛白粉工业生产中存在诸多问题：资源消耗量大，环境污染严重等是摆在行业转型升级面前的重大难题，研究氯化法钛白粉工业废渣的产业化为缓解我国能源危机，减少环境污染，走可持续的循环经济寻求出路，具有重大经济效益和社会效益。

关键词：氯化法;钛白粉;工艺废渣;产业化

发改委、环保部以及科技部等七部委于2012年5月8日，正式联合印发《废物资源化科技工程“十二五”专项规划》，该计划代号（国科发计〔2012〕116号，以下简称《规划），旨在推动废弃物的资源化、无害化处理以及处置，并实现固体废弃物的规模化消纳，以引领节能环保等战略性新兴产业发展[1]。在此背景下，我国固废行业快速进入发展机遇期。自20世纪70年代，我国立足于国情，大力研究开发了氯化法钛白粉工艺技术，经过40年的技术消化和科技攻关，2002年，锦州钛业氯化法工艺实现达标达产，这标志着我国氯化法钛白粉真正实现了工业化生产。随后，国内相继上马了云南新立、河南佰利联、河南漯河兴茂钛业等钛白粉生产企业，行业的转型升级如火如荼。然而，氯化法工艺带来的环境污染问题必须引起高度重视，有研究认为，较之硫酸法，氯化渣处理难度更大，传统将其简单填埋或运至人烟稀少之地抑或倒入大海水域等，对环境的危害更甚，极度缺乏社会责任感是极不负责任的表现。因此，把握我国固废行业快速发展的机遇期，依托钛白粉行业转型，氯化法工艺废渣的产业化研究迫在眉睫，走循环经济与可持续发展的道路是摆在行业面前的必经之路。

1    研究背景

钛白粉是一种具有较高的化学稳定性、耐候性，耐热性以及良好的白度、着色力和遮盖力的工业原料，化学名称为二氧化钛，是我国重要的无机颜料和化工原料，其销售值位于无机化工产品的前3位，它关系到人民生活水平的房地产开发、汽车产业，为全球第3大无机化工产品，广泛用于工业生产当中，工业生产钛白粉的方法有主要有两种：硫酸法和氯化法。总的来说氯化法钛白粉生产方法技术比较先进，工艺流程短，自动化程度高，产品废料产生量低。随着市场需求的增加，钛白粉的氯化法生产工艺受到越来越多生产企业的青睐，我国较早投产的氯化法钛白粉生产线（即攀钢集团锦州钛业有限公司年产1.5万t CR501金红石型氯化法钛白粉）已达产至设计生产能力，并通过国家投产鉴定。随着氯化法生产工艺的采用，氯化法产生的大量的工业废渣产生的社会问题不容忽视。如果仅采用填满和堆放的方式进行废渣处理的话，不仅占用大量的空间，而且容易造成环境污染，包括空气污染、水污染等。面对日益严峻的环境污染形势，我国相继出台了一系列的政策给予引导和扶持：主要有《循环经济促进法》、《固体废物污染环境防治法》、《城市建筑垃圾管理规定》、《城市市容和环境卫生管理条例》等，基于环保部门对工业废渣污染的治理要求和工业废渣的潜在应用价值，可以考虑将氯化法的工艺废渣应用于新的生产工艺，如水泥生产、粉煤灰砖的生产等，这样不仅减少了氯化法工艺带给环境的污染，也为其他行业找到了新的生产原料，带来可观的经济效益和社会效益。

2    研究目的及意义

2.1  有利于保护我国生态环境、治理工业废渣污染

长久以来，三重污染威胁盘亘不下，它们分别是大气污染、水环境污染、固体废弃垃圾污染。人民群众深受其害，为此也不断地积极投身到污染的治理过程当中，但却始终没有能够从根本上解决问题。据国家环保局数据显示，2011年，全国工业固体废物的綜合利用率仅为59.9%：全国一般工业固体废物产生量32.3亿t，其中进行综合利用量仅19.5亿t;贮存量6.0亿t，处置量7.0亿t，倾倒丢弃量433万t。由于缺乏有效的治理措施，一段时间内我国生态环境恶化局势明显，从城市蔓延至农村，势头强劲。从2016年至今，在国家积极大力推动下生态环境恶化局势有了一定程度的遏制，这是有目共睹的，但距离根治还远远谈不上。由于工业固体垃圾数量多、体积大，简单的处理方式不仅侵占了大量土地，而且还加重了大气、水环境的污染。若要从根本上对固体垃圾进行治理，目前，国内掌握的处理技术虽然有限，但可喜的是已经在逐步从简单粗放型的填埋和堆弃处理向资源化、可持续化、环保化转变，只是其转变速度还远远跟不上工业化的步伐，两者矛盾的解决有赖于研究者们不懈的坚持与努力：加快推进固废垃圾产业化，积极寻求更有效、更科学的综合处置利用方案有助于消耗工业固废垃圾，减少污染源，以其作为研究对象具有重要现实意义。

2.2  有利于缓解资源危机

随着人类活动对地球资源开发的深入，可有效利用的资源不再取之不尽、用之不竭，传统的先发展后治理，以牺牲环境为代价的发展模式已经给社会带来了深重创伤，致使我国面临着大气、水、固废垃圾等的三重污染威胁，但截至目前，仍然缺乏有效的治理措施。生态环境逐步恶化的局面，倒逼我们深刻认识以牺牲环境换取的发展是昙花一现、不可长久的。可持续发展和环境保护二者并不矛盾，“要金山银山，也要绿水青山”才是经济建设中必须遵守的两项基本原则，环保优先和一票否决应成为我国工程建设审批中普遍遵循的准则。氯化法钛白粉工艺废渣产业化处理不仅消耗固废垃圾，减少污染源，杜绝污染的产生，同时又变废为宝，解决能源危机。工业固废的综合利用以及产业化已经成为建设资源节约型、环境友好型社会的重要措施和手段。

2.3  为企业带来良好的经济效益

将废渣作为原材料应用于其他行业的生产工艺，不仅可以降低其他行业产品的生产成本，还可以提高产量，带来可观的经济效益。例如一个每年6万t废渣产量的钛白粉生产企业，如果将其工艺废渣用于水泥生产，那么按照现有市价每年的经济效益将增加1 500万元。

3    国内外研究现状

工业固体废弃物的再生利用是全世界共同面临的重大难题，各国国情以及资源类别不同，所采用的综合利用固废的途径也各不相同。20世纪70年代前期，国际上对固体废弃的处置方案总体不水平不高，仅仅停留在防止二次公害的水平上，后来随着工业社会的逐步深入发展，资源短缺和能源危机开始凸显，这也在一定程度上推动人们对固体废弃物有了更深层次的认知，逐渐演变而来的废物处理的减量化、无害化和资源化观点相继产生，实现了从消极处理向以回收资源和能源为主要目标的资源化方向发展。20世纪80年代，西方经济发达国家已将废物列入资源范畴，并将固体废弃物资源化为废弃物处理的最终方案，这种思路现在已经成为世界各国在解决环境污染和资源短缺方面的共识。我国废物资源化工作起步晚，总体开始于20世纪60年代，到2002年，中国的固体废弃物综合利用率达到了52%，利用量虽高但在技术水平和合理利化方面与世界发达国家相比存在很大差距。氯化法钛白粉工艺废渣的利用，国际上目前只有美国杜邦公司能做到全部回收利用，其利用方式主要是生产建材产品，如道边砖，与其他工业废渣一起生产粉煤灰砖或蒸养砖等。由于国外技术垄断，国内采用氯化法生产钛白粉的企业数量较少，才刚刚起步，对其工艺废渣的再生利用方式还鲜有报道。

工业固体废渣的种类和特性不同，采用的资源化方案各不相同，但最终的表现形式又十分相似，主要表现在以固体废渣作为替代原料、燃料及矿化剂等方面，例如作为混凝土改性掺料、烧制水泥熟料，生产特种水泥制作砖、砌块等墙体材料。固体废弃物原料来源复杂，性质不同，这一方面使得废物利用的总体难度增加，但从另一个层面废物来源的多样化特性带来有利的一面，它使得废物利用产业化的可行性增加、综合处理方案选择余地增大。综上所述，研究钛白粉工艺废渣的再生利用具有重大现实意义也具有一定理论与实践基础，希望能共同为固废垃圾的绿色化、低碳化、循环再利用寻求突破。

4    氯化法钛白粉产业化存在问题

4.1  氯化法工业化生产刚刚起步，工艺废渣的处置方式单一，污染严重

国内固废垃圾处置方式还处于1.0模式向2.0模式过渡的阶段，世界发达国家固废垃圾资源化处置模式处于2.0向3.0过渡阶段。胡幼奕认为，“4.0是未来固废垃圾资源化的方向。”4.0模式下使得建筑垃圾资源化产业成为新兴绿色循环经济的重要增长点：更绿色环保，附加值更高，可结合“互联网+”的运营模式，将材料技术、能源技术、生物技术、3D打印进行高度融合。

4.2  钛白粉行业产能高度分散，产品的技术含量不高，开发能力低导致的品种单一，档次较低

竞争激烈的国内钛白粉行业结构性矛盾突出，即硫酸法钛白粉供过于求，产能大于需求，而高品质金红石型钛白粉却需大量进口才能满足国内市场的需求。国内钛白粉市场是一个利润相对较高的产业，在产能极度分散，产业过度竞争，缺乏规模经营的情况下，选择氯化法生产金红石型钛白粉并对其废渣循环再利用，走产业化道路，可在生产初期即取得国内领先地位。

4.3  钛白粉工艺废渣的回收利用一次性投入成本较高、回收利用率低，关键产品尚未形成

国内正处在钛白粉行业转型升级期，大部分企业也只是解决了氯化法钛白粉生产工艺的关键技术，企业上马后困难重重，为生产线的连续运行与生产达标焦头烂额，何谈工艺废渣的产业化。探讨工艺废渣的有效回收利用，也仅仅是为了环评顺利通过罢了。

4.4  可借鉴参考的经验较少

国内关于氯化法钛白粉工艺废渣产业化的研究较少，而真正将其作为产业投入企业生产运行的企业就更是少之又少。氯化法钛白粉工艺废渣的产业化是钛白粉行业良性循环系统的重要组成部分，公平竞争的市场环境以及实现循环经济发展还有很长的路要走，这也是企业在转型升级过程中必须解决的难题。

[参考文献]

[1]科技部，发展改革委.废物资源化科技工程“十二五”专项规划[Z].科技部，发展改革委，2012-04-13.

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[4]丁   浩，刘玉芹，周   红.中国钛白粉生产环境效应及可持续发展[J].地学前缘，2014（5）：294-301.

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[6]孙   坚，耿春雷，张作泰，等.工业固体废弃物资源综合利用技术现状[J].材料导报，2012（11）：105-109.

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