我国氯化钛白行业发展面临的竞争与挑战

刘红星

(龙蟒佰利联集团股份有限公司禄丰新立钛业有限公司 云南 楚雄)

0 引 言

近年来，随着涂料行业及塑料行业的快速发展，促使钛白粉行业的市场需求逐年攀升，我国钛白粉行业发展进入关键时期。受供需双轮驱动，自2019年下半年起，钛白粉产品价格整体保持上行趋势，行业利润较为可观，迎来新一轮景气周期。据钛白粉行业协会统计，2020年我国42家规模以上钛白粉生产企业合计共生产钛白粉351.21万t。

我国氯化法钛白粉行业起始于20世纪80年代，锦州钛业20世纪90年代建设的1.5万t/a的熔盐法工艺生产装置直至2002年才基本运行稳定。直至2020年，国内共计有5家氯化钛白装置在生产，国内5家氯化钛白装置合计产量31.89万t。近年来，随着钛白粉市场行情回暖及氯化法钛白粉的成功量产，相继有50多家企业拟建或筹建氯化钛白生产装置。未来，随着氯化钛白技术的发展和新建装置的陆续投运，我国氯化法钛白粉行业的发展将步入一个新的时代。与此同时，新的市场竞争将更加激烈。笔者从工艺技术、品质提升、原料保障、节能降耗、清洁生产等几个方面阐述未来我国氯化钛白行业面临的竞争和挑战，分析相应的对策与建议，以期为我国氯化钛白行业的发展提供参考。

1 未来氯化钛白行业发展面临的挑战

1.1 工艺技术挑战

国外氯化钛白技术研发最早起始于1932年的拜耳公司，1940年杜邦公司开始氯化法钛白粉工艺的实验室试验和中试开发，并于1948年建成世界首套1万t/a的工业化氯化法生产装置，1954年建成1套10万t/a吨的氯化钛白生产装置。我国氯化钛白工艺技术研究起始于1967年，直到1986年才正式建设工业化生产装置。目前国外氯化法单套生产线最大规模为15万t/a，国内自主开发的氯化钛白生产线最大产能3万t/a，2014年和2015年相继投产的2套氯化法生产线均是引进德国钛康技术，设计产能均为6万t/a。

受国外严格的技术封锁限制，我国氯化钛白生产工艺自主开发受到诸多挑战。即便通过工程咨询可以引进氯化法生产技术，但引进的氯化钛白技术相较于目前国外主流生产技术来讲仍有较大的劣势和不足。无论单线生产规模，还是综合消耗，以及原料使用品级，国内氯化钛白工艺技术与国外一流生产工艺还有很大的差距。目前杜邦(科慕)年产15万t生产装置沸腾氯化炉直径11.97 m，国内尚未有超过7 m的沸腾氯化炉。科慕可以使用TiO2含量60 %左右低品位的原料矿进行生产，国内氯化法生产装置尚未有报道使用TiO2含量低于85 %的原料矿。科慕单位原料矿的焦耗最低可控制在165 kg左右，基本接近150 kg的理论极限。上述种种技术上的差距，国内氯化法技术短时间内难以企及，同时在原料及能源消耗上，国内氯化法技术与国外相比仍处于非常明显的劣势。

我国氯化法技术的发展，靠自主创新困难重重，国外企业严格的技术封锁，引进成熟的生产线根本行不通。走技术引进消化吸收再创新无疑是一条极具前景的发展模式。未来国内氯化钛白技术的发展必须立足于科技创新，加大关键设备的自主研发力度，同时探索、优化工艺控制，进一步降低原料消耗和能源消耗。

1.2 产品品质挑战

目前钛白粉市场的标杆产品主要是科慕氯化法钛白粉，其具有优异的遮盖力、分散性和蓝白色相。国内氯化钛白粉在生产控制上虽然做了大量的努力，始终无法在产品整体性能上超越科慕氯化法钛白粉。且在一些特殊行业如化纤、电子等领域，国内氯化法钛白粉迟迟无法打开市场。氯化钛白生产的核心在氧化系统，科慕两段式氧化工艺及冷端段氮气急冷技术在控制TiO2基料粒径和粒径分布方面非常有效，且可以通过调整加料反应器生产不同粒径的TiO2基料。目前国内氯化钛白技术在氧化反应过程控制中还存在很多问题，而引进的工艺技术与科慕技术相比还有很大差距。目前国内氯化钛白装置在调控基料产品粒径和粒径分布上仍未有所突破，即便能生产出小粒径的基料产品，但生产成本较高，难以形成有效的市场竞争力。国内氯化钛白装置的主流产品仍是涂料级钛白粉，与科慕902+产品指标对比，国产钛白粉指标并无明显差异，但自下游用户的反映来看，产品质量尚存在许多不足，国产氯化钛白粉的市场售价往往要比进口氯化钛白粉低得多。

国内氯化钛白技术发展的重点瓶颈仍是氧化技术，只有在氧化工艺技术上突破目前的瓶颈限制，国内氯化法钛白粉才能在产品品质上与外国产品一较高下。只有从产品品质提升、生产成本控制上超越国外产品，才能真正形成有效的市场竞争力。

1.3 原料保障挑战

原料供应是氯化法钛白行业发展的关键保障。目前国内氯化法装置使用原料矿的品级要求TiO2均在85 %以上，适宜的原料主要有天然金红石，氯化钛渣，UGS和人造金红石等。目前国内锦州钛业1.5万t/a生产线使用熔盐氯化工艺，对原料矿的品级要求相对较宽，可以使用高钙镁的原料，对原料的粒度要求不高。龙蟒佰利联、云南新立、漯河兴茂、攀钢钒钛以及锦州钛业生产装置均采用沸腾氯化工艺，对原料矿的品级要求较高，特别对原料矿中的CaO、MgO含量有严格的要求。龙蟒佰利联和云南新立都配套建设了高渣冶炼装置，能部分满足氯化钛白装置的生产需求，同时仍需要进口国外原料。近年来，随着国内富钛料生产技术水平的提升，氯化钛白生产能够使用部分高钛渣替代进口原料，但仍未摆脱对进口原料的依赖。国外富钛料项目产能有限，供需紧张，如果国内氯化钛白装置不能降低或者消除进口原料的依赖性，对于国内氯化钛白行业的发展无疑是个严重制约。

氯化钛白行业的发展，必须摆脱进口原料的限制和束缚，这首先需要进一步优化沸腾氯化工艺设计，特别是开发新型国产化沸腾氯化炉尤为必要，其次需要提升高钛渣、合成金红石生产装置的冶炼水平，生产出低钙镁的符合氯化炉使用要求的原料，再则，原料配料的工艺技术探索和尝试必不可少，在原有设计要求的基础上，通过调配不同品种的原料矿，增强沸腾氯化原料的适用性。最后在工艺操作上还要探索出消除氯化床层烧结解决措施，以确保沸腾氯化系统的稳定运行。龙蟒佰利联一期6万t/a氯化钛白生产装置在保障氯化系统稳定运行方面取得了较好的成效，氯化炉连续运行时长曾超过46 d。

1.4 节能降耗挑战

氯化钛白产品的市场竞争力主要体现在产品质量和生产成本，目前国内氯化钛白生产装置与国外科慕、特诺等生产装置相比，单套装置生产能力较小，存在原料品级要求高、消耗大，渣处理成本高、水电消耗大等缺点，极大的影响了国内氯化钛白产品的市场竞争力。与当前国内主流的硫酸法工艺相比，氯化钛白综合能耗下降约45 %，单位产品水耗下降约50 %，与国外主流氯化钛白装置相比，由于国内氯化装置使用矿的原料品质较高，原料成本较大，氯化工序的成本费用比重较大，约占总成本费用的75%，国外氯化工序成本比重约为60 %，国内外氯化钛白在氧化和后处理成本费用基本相当。综合核算，国内氯化钛白装置生产成本普遍高出国外装置约15 %。

我国氯化钛白行业发展首要解决的关键问题之一就是如何降低原料矿的使用品味，同时通过优化设计和制定操作措施解决床层钙镁对沸腾氯化的影响。我国钛资源丰富，现有钛铁矿主要缺点在于品味低，钙镁含量高，无法直接用于氯化钛白装置生产。未来随着国内氯化钛白行业的快速发展，必然受到国外原料供应的制约，如不及时解决低品位原料的工业化应用，必将会进一步增加原料成本和费用，这对于国内氯化钛白行业的发展无疑是一种打击。

1.5 清洁生产挑战

近年来，随着我国政府及居民环保意识的逐步增强，各级政府对环保要求不断提高，生产性企业作为环境污染主体之一，必须切实履行环保责任和社会责任。与硫酸法工艺相比，氯化钛白工艺虽然有较强的“三废”排放优势，但氯化钛白生产过程中产生的固体废渣、工艺尾气和洗涤废水排放仍含有大量的环境污染源，如固体废渣含有大量的酸性物质，且可能放射性危害元素超标，工艺尾气中含有大量的有机硫，废水经中和处理后仍含有大量的Cl-，这些有害废物直接排放会造成严重的环境污染。目前国内氯化钛白生产装置固体渣处理通常采取石灰乳无害化处理，调节生成中性渣，一般分二级过滤，一级过滤主要分离氯化炉带出的未反应的矿和石油焦，经收集处理可参配作为富钛料装置原料；二级过滤主要是氢氧化物沉淀，可用于制备灰砖。生产废水主要是含CaCl2以及部分过量的石灰乳溶液，通常采用浓缩蒸发手段制备水合氯化钙。工艺尾气通常经三级洗涤除去TiCl4、SiCl4和HCl气体，经洗涤后工艺尾气主要含CO、羰基硫等污染物，再经焚烧脱硫装置处理后达标排放。

随着国家环保要求的不断提高，各项污染物排放指标日趋严格，当前的“三废”处理方式虽然能满足当前环保要求，但未来新的环保排放标准的推行必然会进一步提高氯化钛白生产装置的清洁生产要求，未来，国内氯化钛白生产企业还需要加大“三废”处理技术的研究，开发出更适宜、成本更低的“三废”处理工艺。

2 未来氯化钛白行业发展建议

2.1 行业整合是关键

受当前钛白粉行情驱动，一大批生产企业拟建或筹建氯化钛白生产装置，在当前国内氯化钛白技术尚未取得重大突破之前，建设氯化钛白生产装置的企业面临着巨大的风险。与国外钛白粉供应商相比，国内钛白粉生产企业产能较低，未来钛白粉行业发展的方向必然是个别生产商规模化发展以提升整体市场竞争力。2014年佰利联收购龙蟒钛业，2017年科斯特与特诺计划合并，2019年龙佰集团收购云南新立钛业，都是为了应对行业市场竞争提升整体市场话语权的重要举措。

当前国内氯化钛白生产技术主要掌握在个别主流企业，经过几年的努力，在技术革新、人员培养、市场开发方面都取得了不错的成绩，未来新建的氯化钛白生产企业无论在技术、人才和市场方面均处于竞争劣势，一旦赶上市场行情反转，国内新建的氯化钛白生产装置将面临极大的生存风险。因而避免氯化钛白行业的无序竞争，走行业整合才是生存之道。

2.2 技术革新是动力

目前国内企业的氯化钛白技术远落后于国外主流氯化钛白生产商，要想改变被动局面，必须在技术上打破国外封锁和垄断。开发出具有自主知识产权的氯化钛白生产技术，加大关键设备国产化进程，加快国内优质钛原料技术开发解决原料供应瓶颈。当前国内氯化钛白生产企业的技术革新主要集中在设备改造、提产扩能、国产化设备替代、材质替换等领域，很少涉及核心的关键技术，如新型氯化炉设计、氧化工艺设计、低品位原料试用等限制我国未来氯化钛白行业发展的关键瓶颈。

氯化钛白技术的革新必须加强与科研单位的合作，加强基础研究，重点攻关影响产品品质、产能提升、节能降耗的限制性因素。同时加大人才培养力度和行业间的交流，共同推进国内氯化钛白技术的发展。

2.3 国产化设备开发是保障

国内氯化钛白生产装置的关键设备大多来自国外进口，进口设备价格昂贵，备品备件到货周期长，设备维护服务不及时，给生产运行带来诸多不便。不能实现关键设备的国产化就不能说掌握了氯化钛白的生产技术。在关键设备国产化实现之前，我国氯化钛白行业的发展始终会受制于国外设备供应商。目前氯化钛白生产装置使用的氧化炉、氧气预热器、四氯化钛预热器、四氯化钛泵、铝粉氯化钾加料系统等尚无可替代的国产化设备，严重制约了我们氯化钛白行业的自主性发展。

今后，氯化钛白生产企业必须加强与国内相关设备制造商合作，共同探索并开发出适用于氯化钛白生产的国产化设备。

2.4 自主化知识产权建设是途径

当前，大于5万t/a的氯化钛白生产技术均来自于国外，如不加强自主化的知识产权建设，我国氯化钛白行业的发展始终要依赖于国外落后的生产技术。因而国内氯化钛白生产企业必须加快引进技术的消化吸收，走二次创新之路。与科慕、科斯特等生产企业相比，我国氯化钛白生产企业自主化知识产权建设才刚刚起步，尚需大力推进。

3 结 语

氯化法钛白粉生产项目是国家鼓励发展类项目，具有良好的发展前景，然而受制于技术来源、原料供应、品质升级、技能降耗、清洁生产等因素，我国氯化钛白行业的发展还受到诸多制约，国内氯化钛白行业的发展必须借助自主化的技术创新，同时加强行业整合，才能真正的做大做强中国钛白粉行业。相信在广大氯化钛白科技工作者的不懈努力下，未来中国氯化法钛白粉行业的发展前途一片灿烂。