钛白粉发展现状与未来

刘军

摘   要：从钛白粉的生产历史以及材料的特性应用着手，对钛白粉市场及发展进行分析，介绍国内钛白粉产业生产现状。对钛白粉的生产技术提出建议，并指出钛白粉领域的发展方向。

关键词：钛白粉;发展和应用;现状与未来

1791年，科学家在分析砂鐵的时候发现了一种新的白色氧化物，这种物质最终确定为二氧化钛（TiO2）。1912年，发明了由矿石生产钛白粉的硫酸法，1940年以后，生产方法更为先进，氯化法进入工业性试验，并于1958年在美国开始了工业化生产。二氧化钛的应用市场发展非常迅速，就市场价值而言，二氧化钛是仅次于合成氨和磷化工的第3大无机化学品。

1    钛白粉的特性及应用方向

二氧化钛，又名钛白粉，白色固体或粉末状，两性氧化物，分子质量为79.9，具有高度的化学稳定性、耐热性、耐候性，无毒，具有最佳的不透明性、白度和光亮度，具有良好的着色力和遮盖力，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，是应用最广、用量最大的一种无机颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品、搪瓷、电焊条、陶瓷、电子、冶金等工业。二氧化钛的熔点很高，也被用来制造耐火玻璃、釉料、珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等[1]。

二氧化钛一般分锐钛型（简称A型）和金红石型（简称R型）。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单（初步整理参考）中，二氧化钛在2B类致癌物清单中。

2    钛白粉市场

全球钛白粉产能从2011年的638万t增长至2017年的741万t，海外产能主要集中在杜邦（科慕）、亨斯迈、科斯特、康诺斯、特诺手中，5大巨头合计产能394万t，占比约52%。中国产能355万t，占比48%。除中国以外，全球钛白粉产能集中度非常高。作为钛白粉行业的领导者，这些海外企业巨头在较大程度上主导着全球钛白粉的供给、价格和发展。

扣除我国的产能增长，国外实际产能为负增长。全球产能集中度自2015年起持续提高。2015年7月，亨斯曼关停了法国的10万t/年的硫酸法钛白粉生产线，8月，亨斯曼暂停了美国汉密尔顿钛白粉工厂和西澳大利亚颜料厂的部分生产线，总计退出产能16万t。而新增产能只有次年杜邦公司在墨西哥Tamaulipas州Altamira工厂新建的5万t。国外产能集中度自2015年起持续提高，钛白粉产能靠前企业兼并加剧了行业集中的趋势。

我国钛白粉产量从2011年的181万t增长至2017年的287万t，远高于全球钛白粉产量的增长速度。2017年，全国41家正常生产的全流程型钛白粉企业（集团）综合产量286.95万t，同比增加27.23万t，增长10.49%[2]。

国家化工行业生产力促进钛白粉中心对各会员单位进行了年度生产数据统计。2018年，全国能维持正常生产的39家全流程型规模化钛白粉企业的综合产量为295.38万t，较2017年增加了8.4万t，增长幅度为2.94%。在295.38万t总产量中，金红石型为229.2万t，占比为77.61%;锐钛型为50.76万t，占比为17.18%;非颜料用等其他钛白粉产品为15.4万t，占比为5.21%。39家规模化的全流程型钛白粉企业中，实际产量达到10万t及以上的企业共计11家，依次为龙蟒佰利联集团、攀钢集团钢林资源股份有限公司、中核华原钛白股份有限公司、中国化工集团、山东东佳集团股份有限公司、金浦钛业股份有限公司、山东金海钛业资源科技有限公司、宁波新福钛白粉有限公司、山东道恩钛业有限公司、广西金茂钛业有限公司、云南攀枝花大互通钛业有限公司[3]。

除我国外，全球钛白粉产能集中度都非常高，全球前5大钛白粉生产企业产能总计占比为84%。而国内钛白粉行业集中度较国际水平严重偏低，且国内钛白粉行业产能区域分散，全国各地均有分布。大量中小企业集中在缺乏资源优势的东部地区。而我国钛矿资源主要集中于西南地区，整个行业还处于较为分散的发展时期。但是近年行业集中度正在逐渐提高，钛白粉生产企业从2012年的66家减至2015年的57家，到2016年减至49家，2017年为41家，2018年为39家。由龙蟒钛业和佰利联兼并重组而形成的龙蟒佰利[4]的诞生，显著提升了钛白粉企业在产业链中的话语权。行业主要企业表现出较强的市场一致性和协同性，盈利水平提升显著，分散竞争局面得以改善，但与国际行业产能靠前企业的市场份额差距仍然较大。

3    钛白粉主要生产工艺

钛白粉既可用钛精矿、金红石制取，也可用钛渣制取。文献记载的制取钛白粉的方法有很多，包括硫酸法、氯化法、盐酸法、磷酸法、硝酸法、氟化法、碱金属化合物熔融法等。但实际上能够实现工业化规模生产的目前只有硫酸法和氯化法两种。

在1912年发明的由矿石生产白色颜料的硫酸法，经过一个世纪的发展，工艺相对成熟，主要以钛铁矿或酸溶性钛渣为原料，用硫酸将钛原料分解成TiOSO4，溶液再进行除杂、分离，最终获得成品钛白粉。相对于氯化法，硫酸法生产钛白粉工艺的主要优点有：（1）以钛铁矿或酸溶性钛渣和硫酸为原料，原料价格低廉且易于获得，生产成本较氯化法低。（2）技术成熟，设备简单，生产线易于复制。（3）随着水解、煅烧工段粒度控制的完善和包膜技术的进步，缩小了与氯化法产品质量的差异。主要缺点有：（1）工艺流程长，以间歇操作为主，难以实现连续生产。（2）与氯化法钛白粉产品相比，硫酸法钛白粉产品的质量相对较差。（3）硫酸及水的消耗高、废物及副产物多、环境污染较大，难以实现清洁生产。总的来说，硫酸法是相对历史长和落后的工艺过程，采用非连续生产工艺，工艺流程复杂，需要二十几道工艺步骤，排放的废弃物较多。晶型转变需更多操作步骤，采用的焚烧工艺需要消耗大量能源。

目前，我国已成为全球第一大钛白粉生产国和消费国。但是，我国氯化法生产技术发展缓慢，钛白粉主要是硫酸法生产的。国内钛白粉生产企业多为简单的生产线复制，缺乏创新，品种同质化严重。而硫酸法与氯化法生产的钛白粉品质差异较大，一部分重要行业所需的高品质钛白粉長期依赖进口产品。在每年约百万吨产能过剩（2017年我国实际生产量287万t）及出口量不断增加的背景下，我国近年来每年进口20万t左右高端钛白粉。同时，硫酸法钛生产工艺由于大量废硫酸污染环境，其环保问题也倍受社会关注。

因此，在日益严峻的环保压力和结构性产能严重过剩的双重背景下，我国政府采取了一系列宏观调控措施，加快产业结构调整，对新建钛白粉生产企业实行严格的准入制度，积极推行环境友好型清洁生产工艺以及进行政策性扶持。《产业结构调整指导目录（2011年本）（2013年修正）》《钒钛资源综合利用和产业发展“十二五”规划》《钒钛资源综合利用和产业发展“十二五”规划》《涂料行业“十二五”规划》等政策均大力限制、淘汰落后产能，鼓励工艺先进的氯化法钛白粉的生产。

4    发展方向

我国致力于积极引导氯化法钛白粉生产的快速发展，但又受制于自主知识产权和创新技术落后。面对日益严峻的环保压力和高质量钛白粉的需求，我国钛白粉生产技术必将迎来一次重大的调整，行业集中度提升，落后的硫酸法钛白粉产能逐步被淘汰，氯化法的氯化和氧化技术获得重大突破。预计未来5～10年，氯化法钛白粉产能还将大幅增加，随着氯化法工艺的应用，我国钛白粉产品的质量将有所提高，逐步占领目前依靠进口的高端钛白粉市场，并返销海外。

实际上，由于硫酸法和氯化法生产钛白粉都存在各自的劣势，一些科研机构一直在探索更先进的工艺，能一方面解决对原料品位的适应性，另一方面解决对设备及其他辅助材料的苛刻要求，同时又能满足国家环保要求[5]。近年来，一些研究机构已经在这方面取得了实际性成果，一种全新的氟化法钛白粉生产技术取得了突破，有望短期内实现工业应用。这种全新的氟化钛白粉生产技术一旦在工业应用中获得成功，将是钛白粉生产技术革命性的突破，将引领全球钛白粉生产技术进入一个全新的高度。

5    结语

当前，我国的钛白粉产业发展还存在着许多问题和缺陷，需要钛白粉相关产业的管理部门对行业作出正确的规范和引导，防止钛白粉产业无序竞争和盲目发展;做好钛白粉行业的总体规划和布局，对现有的企业要进行有机整合;提高产业的准入条件、限制落后产能，促进整个产业的有序、健康发展;加大科研力度，力争钛白粉生产新技术、新工艺在原材料适应、节能环保以及综合成本方面取得突破性进展，确保钛白粉产业能够可持续地健康发展。

[参考文献]

[1]刘方斌.为何资金只有一支独苗苗、国内唯一氯化法钛白粉企业将扩产[N].中国化工报，2011-08-02（7）.

[2]孙凡涛，邓   捷.氯化法钛白粉清洁生产当主角[J].金川科技，2011（4）：63.

[3]武   验.全球钛白粉产业的中国时代已扑面而来[N].北京：中国化工报，2011-06-19（7）.

[4]戴   宁.佰利联将建氯化法钛白粉厂[N].中国化工报，2011-08-02（5）.

[5]袁荠龙，罗  宁.国内钛白粉生产研究及进展[J].化工进展，1997（5）：5-7.

Development status and future of titanium dioxide

Liu Jun

（Industrial Technology Incubation Center of Guangdong Academy of Sciences， Guangzhou 510651， China）

Abstract：It starts from the production history of titanium dioxide and the application of characteristics of materials， analyzes the market and development of titanium dioxide， introduces the current production status of domestic titanium dioxide industry. Suggestions are made for the production technology of titanium dioxide， and pointed out the future development direction of titanium dioxide.

Key words：titanium dioxide; development and application; technological progress