氯化法钛白粉生产流程,tio2

氯化法采用连续工艺，与硫酸法相比，过程简单，产品质量易于控制，大大减少了废弃物的产生，并大幅度节省能源。 由于氯化法在环保、能耗和产品质量等方面具备的明显优势，全球过去20年间新增的产能主要集中于氯化法。 最近一两年，中国采取氯化法工艺的新建项目也纷纷上马。 根据原料矿石性质和副产金属氯化物处置方法的不同，氯化法的前段工艺可以采用下列四种不同的方案： 以上各方案针对不同的厂址均可能存在优势或限制。 氯化法不同工艺方案的优劣，不能一概而论，而要根据环境、能耗、经济可行性和社会效益综合考虑其可持续发展性来评价。

若是在现有厂址进行扩建，则应选择对该厂址可持续发展的工艺方案;若是新建工厂，则工艺方案的选取应充分遵循综合环境影响最小和生命周期(即从矿源到钛白粉成品)能耗的原则。

氯化法

说到生命周期能耗，不能不提钛资源的分布及利用情况。 钛在地壳中含量为4400克/吨，居自然元素丰度第九位,比常见金属铜、铅和锌的总量还多。 已发现含钛1%以上的矿物有80多种,工业上使用的主要有两种：金红石和钛铁矿。 金红石含TiO2品位高，但储量有限，分离步骤复杂。 钛铁矿储量丰富，是钛白粉工业的最主要原料，因TiO2含量相对低，须通过物理方法进行富集。 它们既有原生的(岩矿)，也有次生的(风化残坡积及沉积砂矿)。

典型的原矿TiO2含量只有几个百分点，经过重选、浮选、磁选或电选等方法选矿后,可制得TiO2含量在30-70%之间的各级钛铁矿精矿。 如下图所示，从钛铁岩矿选矿得来精矿含TiO2大约为30%-45%。 也有制矿公司将这类钛铁岩矿在还原条件下加热到1600摄氏度以上熔炼制成硫酸法级钛渣，甚至提纯为更高级的钛渣为氯化法厂家所用。

钛铁砂矿经选矿后根据磁选的步骤多少，可进一步分为3档，含TiO2在45～58%的称为初级钛铁矿，含TiO2在58-64%和64-70%分别为二级和三级钛铁矿。

氯化法钛白

初级钛铁矿可直接为硫酸法使用或进一步炼制成氯化法级钛渣供给氯化法厂商。 品位相对高的钛铁矿(58%-70%)以及白钛石(蚀变钛铁矿)可直接为杜邦氯化法使用。

人造金红石是以二级钛铁矿为原料，通过还原和酸浸提高TiO2含量。 但此法有两个限制，一是原料中铬、镁含量不可过高，二是精炼厂必须有处理或处置废弃物的能力。 中国虽然是世界上钛储量最丰富的国家，但这些重要的资源大都以中低品位(45%-47%)的形式存在。

二氧化钛

如果能使用中低品位矿源直接生产钛白粉可以避免消耗大量的能源将它们转化成富钛矿(生产1吨富钛原料的电耗大约为3000千瓦时)，既节约了能源又减少了环境压力。

直接使用富集后的中等品位(60%)钛铁矿和精炼高品位钛矿(90%及以上)生产钛白粉的详细生命周期能耗对比请参见下图。 此外，直接使用中低品位的钛矿也可以增加钛白粉企业原料采购的灵活性，避免过度依赖国外矿商寡头，重蹈中国钢铁业受控于国外铁矿供应商的覆辙。 目前，全球的钛白粉总需求大大超过总供给能力，而且短期内难有改观。 各钛白粉企业都开足马力奋力生产，这自然也导致了钛矿特别是高品位矿的供不应求。 如果钛白粉生产企业不加大技术研发力度，只能使用高品位钛矿进行生产，势必推涨高品位钛矿的价格，使企业承受更大的成本压力。 当然，这一结论成立的重要前提是厂址所在地的地质条件适合深井灌注，主要包括足够的隔离和缓冲地层以及充分的灌注层容量。

地下灌注是指通过严格的建造和控制的深井将液体废物(灌注物)注入深层地下多孔岩石或土壤地层的污染物处置技术。 美国使用该技术已经有50多年的经验，并制定了一整套比较完善的法规及相关管理条例，可以有效防止对可饮用地下水的污染。

依照灌注物性质的不同，美国环保署将深井分为五类，目前美国有用于危险废物处置的I类深井逾百口，美国通过土地处置的危险性废物中有89%是通过I类灌注井进行处置的1。 美国环保署的研究结论是深井灌注是对人类和生物圈环境影响很小的一种安全的废液处置技术。

作为一种第四维的环境容量，深井灌注从使用数量到应用范围都在不断发展2。 中国的钛矿虽然品位普遍不高，但中国幅员辽阔，地质多样性好，有许多天然的地质盆地可以采用深井灌注技术。

需要特别强调的是，用于地下灌注的深井在选址、建造和控制上都有严格的要求3。

法钛白生产

前期选址周期长、耗资大，主要工作包括区域地质研究，勘查井钻探，在获得足够的地质资料基础上进行地质模型构造、灌注井位和层位选取、液团迁移模拟、兼容性和敏感性分析等研究论证。 选址和建设的一次性投资往往达数千万美元之巨，需要一定的建设规模和长期的稳定生产方能实现经济可行性。 综上所述，在地质条件适合的厂址选用TiO2含量在60%左右的钛铁矿原料，采用深井灌注方式处置金属氯化废液，渣场填埋少量金属氢氧化物滤饼的氯化法钛白粉生产工艺应是所有氯化法工艺中生命周期能耗，综合环境影响最小的可持续发展的生产工艺。 参考文献： 1美国环保署饮用水袖珍手册第二册。

2美国环保署深井灌注控制办公室2007年统计资料。 氯化法的工艺流程比硫酸法短得多，主要包括四氯化钛制备、四氯化钛的氧化和二氧化钛的表面处理三大部分。