鈦白粉發展現狀與未來

劉軍

摘? ?要：從鈦白粉的生產歷史以及材料的特性應用著手，對鈦白粉市場及發展進行分析，介紹國內鈦白粉產業生產現狀。對鈦白粉的生產技術提出建議，并指出鈦白粉領域的發展方向。

關鍵詞：鈦白粉;發展和應用;現狀與未來

1791年，科學家在分析砂鐵的時候發現了一種新的白色氧化物，這種物質最終確定為二氧化鈦（TiO2）。1912年，發明了由礦石生產鈦白粉的硫酸法，1940年以后，生產方法更為先進，氯化法進入工業性試驗，并于1958年在美國開始了工業化生產。二氧化鈦的應用市場發展非常迅速，就市場價值而言，二氧化鈦是僅次于合成氨和磷化工的第3大無機化學品。

1? ? 鈦白粉的特性及應用方向

二氧化鈦，又名鈦白粉，白色固體或粉末狀，兩性氧化物，分子質量為79.9，具有高度的化學穩定性、耐熱性、耐候性，無毒，具有最佳的不透明性、白度和光亮度，具有良好的著色力和遮蓋力，被認為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，是應用最廣、用量最大的一種無機顏料，廣泛應用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品、搪瓷、電焊條、陶瓷、電子、冶金等工業。二氧化鈦的熔點很高，也被用來制造耐火玻璃、釉料、琺瑯、陶土、耐高溫的實驗器皿等[1]。

二氧化鈦一般分銳鈦型（簡稱A型）和金紅石型（簡稱R型）。2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單（初步整理參考）中，二氧化鈦在2B類致癌物清單中。

2? ? 鈦白粉市場

全球鈦白粉產能從2011年的638萬t增長至2017年的741萬t，海外產能主要集中在杜邦（科慕）、亨斯邁、科斯特、康諾斯、特諾手中，5大巨頭合計產能394萬t，占比約52%。中國產能355萬t，占比48%。除中國以外，全球鈦白粉產能集中度非常高。作為鈦白粉行業的領導者，這些海外企業巨頭在較大程度上主導著全球鈦白粉的供給、價格和發展。

扣除我國的產能增長，國外實際產能為負增長。全球產能集中度自2015年起持續提高。2015年7月，亨斯曼關停了法國的10萬t/年的硫酸法鈦白粉生產線，8月，亨斯曼暫停了美國漢密爾頓鈦白粉工廠和西澳大利亞顏料廠的部分生產線，總計退出產能16萬t。而新增產能只有次年杜邦公司在墨西哥Tamaulipas州Altamira工廠新建的5萬t。國外產能集中度自2015年起持續提高，鈦白粉產能靠前企業兼并加劇了行業集中的趨勢。

我國鈦白粉產量從2011年的181萬t增長至2017年的287萬t，遠高于全球鈦白粉產量的增長速度。2017年，全國41家正常生產的全流程型鈦白粉企業（集團）綜合產量286.95萬t，同比增加27.23萬t，增長10.49%[2]。

國家化工行業生產力促進鈦白粉中心對各會員單位進行了年度生產數據統計。2018年，全國能維持正常生產的39家全流程型規模化鈦白粉企業的綜合產量為295.38萬t，較2017年增加了8.4萬t，增長幅度為2.94%。在295.38萬t總產量中，金紅石型為229.2萬t，占比為77.61%;銳鈦型為50.76萬t，占比為17.18%;非顏料用等其他鈦白粉產品為15.4萬t，占比為5.21%。39家規模化的全流程型鈦白粉企業中，實際產量達到10萬t及以上的企業共計11家，依次為龍蟒佰利聯集團、攀鋼集團鋼林資源股份有限公司、中核華原鈦白股份有限公司、中國化工集團、山東東佳集團股份有限公司、金浦鈦業股份有限公司、山東金海鈦業資源科技有限公司、寧波新福鈦白粉有限公司、山東道恩鈦業有限公司、廣西金茂鈦業有限公司、云南攀枝花大互通鈦業有限公司[3]。

除我國外，全球鈦白粉產能集中度都非常高，全球前5大鈦白粉生產企業產能總計占比為84%。而國內鈦白粉行業集中度較國際水平嚴重偏低，且國內鈦白粉行業產能區域分散，全國各地均有分布。大量中小企業集中在缺乏資源優勢的東部地區。而我國鈦礦資源主要集中于西南地區，整個行業還處于較為分散的發展時期。但是近年行業集中度正在逐漸提高，鈦白粉生產企業從2012年的66家減至2015年的57家，到2016年減至49家，2017年為41家，2018年為39家。由龍蟒鈦業和佰利聯兼并重組而形成的龍蟒佰利[4]的誕生，顯著提升了鈦白粉企業在產業鏈中的話語權。行業主要企業表現出較強的市場一致性和協同性，盈利水平提升顯著，分散競爭局面得以改善，但與國際行業產能靠前企業的市場份額差距仍然較大。

3? ? 鈦白粉主要生產工藝

鈦白粉既可用鈦精礦、金紅石制取，也可用鈦渣制取。文獻記載的制取鈦白粉的方法有很多，包括硫酸法、氯化法、鹽酸法、磷酸法、硝酸法、氟化法、堿金屬化合物熔融法等。但實際上能夠實現工業化規模生產的目前只有硫酸法和氯化法兩種。

在1912年發明的由礦石生產白色顏料的硫酸法，經過一個世紀的發展，工藝相對成熟，主要以鈦鐵礦或酸溶性鈦渣為原料，用硫酸將鈦原料分解成TiOSO4，溶液再進行除雜、分離，最終獲得成品鈦白粉。相對于氯化法，硫酸法生產鈦白粉工藝的主要優點有：（1）以鈦鐵礦或酸溶性鈦渣和硫酸為原料，原料價格低廉且易于獲得，生產成本較氯化法低。（2）技術成熟，設備簡單，生產線易于復制。（3）隨著水解、煅燒工段粒度控制的完善和包膜技術的進步，縮小了與氯化法產品質量的差異。主要缺點有：（1）工藝流程長，以間歇操作為主，難以實現連續生產。（2）與氯化法鈦白粉產品相比，硫酸法鈦白粉產品的質量相對較差。（3）硫酸及水的消耗高、廢物及副產物多、環境污染較大，難以實現清潔生產。總的來說，硫酸法是相對歷史長和落后的工藝過程，采用非連續生產工藝，工藝流程復雜，需要二十幾道工藝步驟，排放的廢棄物較多。晶型轉變需更多操作步驟，采用的焚燒工藝需要消耗大量能源。

目前，我國已成為全球第一大鈦白粉生產國和消費國。但是，我國氯化法生產技術發展緩慢，鈦白粉主要是硫酸法生產的。國內鈦白粉生產企業多為簡單的生產線復制，缺乏創新，品種同質化嚴重。而硫酸法與氯化法生產的鈦白粉品質差異較大，一部分重要行業所需的高品質鈦白粉長期依賴進口產品。在每年約百萬噸產能過剩（2017年我國實際生產量287萬t）及出口量不斷增加的背景下，我國近年來每年進口20萬t左右高端鈦白粉。同時，硫酸法鈦生產工藝由于大量廢硫酸污染環境，其環保問題也倍受社會關注。

因此，在日益嚴峻的環保壓力和結構性產能嚴重過剩的雙重背景下，我國政府采取了一系列宏觀調控措施，加快產業結構調整，對新建鈦白粉生產企業實行嚴格的準入制度，積極推行環境友好型清潔生產工藝以及進行政策性扶持。《產業結構調整指導目錄（2011年本）（2013年修正）》《釩鈦資源綜合利用和產業發展“十二五”規劃》《釩鈦資源綜合利用和產業發展“十二五”規劃》《涂料行業“十二五”規劃》等政策均大力限制、淘汰落后產能，鼓勵工藝先進的氯化法鈦白粉的生產。

4? ? 發展方向

我國致力于積極引導氯化法鈦白粉生產的快速發展，但又受制于自主知識產權和創新技術落后。面對日益嚴峻的環保壓力和高質量鈦白粉的需求，我國鈦白粉生產技術必將迎來一次重大的調整，行業集中度提升，落后的硫酸法鈦白粉產能逐步被淘汰，氯化法的氯化和氧化技術獲得重大突破。預計未來5～10年，氯化法鈦白粉產能還將大幅增加，隨著氯化法工藝的應用，我國鈦白粉產品的質量將有所提高，逐步占領目前依靠進口的高端鈦白粉市場，并返銷海外。

實際上，由于硫酸法和氯化法生產鈦白粉都存在各自的劣勢，一些科研機構一直在探索更先進的工藝，能一方面解決對原料品位的適應性，另一方面解決對設備及其他輔助材料的苛刻要求，同時又能滿足國家環保要求[5]。近年來，一些研究機構已經在這方面取得了實際性成果，一種全新的氟化法鈦白粉生產技術取得了突破，有望短期內實現工業應用。這種全新的氟化鈦白粉生產技術一旦在工業應用中獲得成功，將是鈦白粉生產技術革命性的突破，將引領全球鈦白粉生產技術進入一個全新的高度。

5? ? 結語

當前，我國的鈦白粉產業發展還存在著許多問題和缺陷，需要鈦白粉相關產業的管理部門對行業作出正確的規范和引導，防止鈦白粉產業無序競爭和盲目發展;做好鈦白粉行業的總體規劃和布局，對現有的企業要進行有機整合;提高產業的準入條件、限制落后產能，促進整個產業的有序、健康發展;加大科研力度，力爭鈦白粉生產新技術、新工藝在原材料適應、節能環保以及綜合成本方面取得突破性進展，確保鈦白粉產業能夠可持續地健康發展。

[參考文獻]

[1]劉方斌.為何資金只有一支獨苗苗、國內唯一氯化法鈦白粉企業將擴產[N].中國化工報，2011-08-02（7）.

[2]孫凡濤，鄧? ?捷.氯化法鈦白粉清潔生產當主角[J].金川科技，2011（4）：63.

[3]武? ?驗.全球鈦白粉產業的中國時代已撲面而來[N].北京：中國化工報，2011-06-19（7）.

[4]戴? ?寧.佰利聯將建氯化法鈦白粉廠[N].中國化工報，2011-08-02（5）.

[5]袁薺龍，羅? 寧.國內鈦白粉生產研究及進展[J].化工進展，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