我國氯化鈦白行業發展面臨的競爭與挑戰

劉紅星

(龍蟒佰利聯集團股份有限公司祿豐新立鈦業有限公司 云南 楚雄)

0 引 言

近年來，隨著涂料行業及塑料行業的快速發展，促使鈦白粉行業的市場需求逐年攀升，我國鈦白粉行業發展進入關鍵時期。受供需雙輪驅動，自2019年下半年起，鈦白粉產品價格整體保持上行趨勢，行業利潤較為可觀，迎來新一輪景氣周期。據鈦白粉行業協會統計，2020年我國42家規模以上鈦白粉生產企業合計共生產鈦白粉351.21萬t。

我國氯化法鈦白粉行業起始于20世紀80年代，錦州鈦業20世紀90年代建設的1.5萬t/a的熔鹽法工藝生產裝置直至2002年才基本運行穩定。直至2020年，國內共計有5家氯化鈦白裝置在生產，國內5家氯化鈦白裝置合計產量31.89萬t。近年來，隨著鈦白粉市場行情回暖及氯化法鈦白粉的成功量產，相繼有50多家企業擬建或籌建氯化鈦白生產裝置。未來，隨著氯化鈦白技術的發展和新建裝置的陸續投運，我國氯化法鈦白粉行業的發展將步入一個新的時代。與此同時，新的市場競爭將更加激烈。筆者從工藝技術、品質提升、原料保障、節能降耗、清潔生產等幾個方面闡述未來我國氯化鈦白行業面臨的競爭和挑戰，分析相應的對策與建議，以期為我國氯化鈦白行業的發展提供參考。

1 未來氯化鈦白行業發展面臨的挑戰

1.1 工藝技術挑戰

國外氯化鈦白技術研發最早起始于1932年的拜耳公司，1940年杜邦公司開始氯化法鈦白粉工藝的實驗室試驗和中試開發，并于1948年建成世界首套1萬t/a的工業化氯化法生產裝置，1954年建成1套10萬t/a噸的氯化鈦白生產裝置。我國氯化鈦白工藝技術研究起始于1967年，直到1986年才正式建設工業化生產裝置。目前國外氯化法單套生產線最大規模為15萬t/a，國內自主開發的氯化鈦白生產線最大產能3萬t/a，2014年和2015年相繼投產的2套氯化法生產線均是引進德國鈦康技術，設計產能均為6萬t/a。

受國外嚴格的技術封鎖限制，我國氯化鈦白生產工藝自主開發受到諸多挑戰。即便通過工程咨詢可以引進氯化法生產技術，但引進的氯化鈦白技術相較于目前國外主流生產技術來講仍有較大的劣勢和不足。無論單線生產規模，還是綜合消耗，以及原料使用品級，國內氯化鈦白工藝技術與國外一流生產工藝還有很大的差距。目前杜邦(科慕)年產15萬t生產裝置沸騰氯化爐直徑11.97 m，國內尚未有超過7 m的沸騰氯化爐。科慕可以使用TiO2含量60 %左右低品位的原料礦進行生產，國內氯化法生產裝置尚未有報道使用TiO2含量低于85 %的原料礦。科慕單位原料礦的焦耗最低可控制在165 kg左右，基本接近150 kg的理論極限。上述種種技術上的差距，國內氯化法技術短時間內難以企及，同時在原料及能源消耗上，國內氯化法技術與國外相比仍處于非常明顯的劣勢。

我國氯化法技術的發展，靠自主創新困難重重，國外企業嚴格的技術封鎖，引進成熟的生產線根本行不通。走技術引進消化吸收再創新無疑是一條極具前景的發展模式。未來國內氯化鈦白技術的發展必須立足于科技創新，加大關鍵設備的自主研發力度，同時探索、優化工藝控制，進一步降低原料消耗和能源消耗。

1.2 產品品質挑戰

目前鈦白粉市場的標桿產品主要是科慕氯化法鈦白粉，其具有優異的遮蓋力、分散性和藍白色相。國內氯化鈦白粉在生產控制上雖然做了大量的努力，始終無法在產品整體性能上超越科慕氯化法鈦白粉。且在一些特殊行業如化纖、電子等領域，國內氯化法鈦白粉遲遲無法打開市場。氯化鈦白生產的核心在氧化系統，科慕兩段式氧化工藝及冷端段氮氣急冷技術在控制TiO2基料粒徑和粒徑分布方面非常有效，且可以通過調整加料反應器生產不同粒徑的TiO2基料。目前國內氯化鈦白技術在氧化反應過程控制中還存在很多問題，而引進的工藝技術與科慕技術相比還有很大差距。目前國內氯化鈦白裝置在調控基料產品粒徑和粒徑分布上仍未有所突破，即便能生產出小粒徑的基料產品，但生產成本較高，難以形成有效的市場競爭力。國內氯化鈦白裝置的主流產品仍是涂料級鈦白粉，與科慕902+產品指標對比，國產鈦白粉指標并無明顯差異，但自下游用戶的反映來看，產品質量尚存在許多不足，國產氯化鈦白粉的市場售價往往要比進口氯化鈦白粉低得多。

國內氯化鈦白技術發展的重點瓶頸仍是氧化技術，只有在氧化工藝技術上突破目前的瓶頸限制，國內氯化法鈦白粉才能在產品品質上與外國產品一較高下。只有從產品品質提升、生產成本控制上超越國外產品，才能真正形成有效的市場競爭力。

1.3 原料保障挑戰

原料供應是氯化法鈦白行業發展的關鍵保障。目前國內氯化法裝置使用原料礦的品級要求TiO2均在85 %以上，適宜的原料主要有天然金紅石，氯化鈦渣，UGS和人造金紅石等。目前國內錦州鈦業1.5萬t/a生產線使用熔鹽氯化工藝，對原料礦的品級要求相對較寬，可以使用高鈣鎂的原料，對原料的粒度要求不高。龍蟒佰利聯、云南新立、漯河興茂、攀鋼釩鈦以及錦州鈦業生產裝置均采用沸騰氯化工藝，對原料礦的品級要求較高，特別對原料礦中的CaO、MgO含量有嚴格的要求。龍蟒佰利聯和云南新立都配套建設了高渣冶煉裝置，能部分滿足氯化鈦白裝置的生產需求，同時仍需要進口國外原料。近年來，隨著國內富鈦料生產技術水平的提升，氯化鈦白生產能夠使用部分高鈦渣替代進口原料，但仍未擺脫對進口原料的依賴。國外富鈦料項目產能有限，供需緊張，如果國內氯化鈦白裝置不能降低或者消除進口原料的依賴性，對于國內氯化鈦白行業的發展無疑是個嚴重制約。

氯化鈦白行業的發展，必須擺脫進口原料的限制和束縛，這首先需要進一步優化沸騰氯化工藝設計，特別是開發新型國產化沸騰氯化爐尤為必要，其次需要提升高鈦渣、合成金紅石生產裝置的冶煉水平，生產出低鈣鎂的符合氯化爐使用要求的原料，再則，原料配料的工藝技術探索和嘗試必不可少，在原有設計要求的基礎上，通過調配不同品種的原料礦，增強沸騰氯化原料的適用性。最后在工藝操作上還要探索出消除氯化床層燒結解決措施，以確保沸騰氯化系統的穩定運行。龍蟒佰利聯一期6萬t/a氯化鈦白生產裝置在保障氯化系統穩定運行方面取得了較好的成效，氯化爐連續運行時長曾超過46 d。

1.4 節能降耗挑戰

氯化鈦白產品的市場競爭力主要體現在產品質量和生產成本，目前國內氯化鈦白生產裝置與國外科慕、特諾等生產裝置相比，單套裝置生產能力較小，存在原料品級要求高、消耗大，渣處理成本高、水電消耗大等缺點，極大的影響了國內氯化鈦白產品的市場競爭力。與當前國內主流的硫酸法工藝相比，氯化鈦白綜合能耗下降約45 %，單位產品水耗下降約50 %，與國外主流氯化鈦白裝置相比，由于國內氯化裝置使用礦的原料品質較高，原料成本較大，氯化工序的成本費用比重較大，約占總成本費用的75%，國外氯化工序成本比重約為60 %，國內外氯化鈦白在氧化和后處理成本費用基本相當。綜合核算，國內氯化鈦白裝置生產成本普遍高出國外裝置約15 %。

我國氯化鈦白行業發展首要解決的關鍵問題之一就是如何降低原料礦的使用品味，同時通過優化設計和制定操作措施解決床層鈣鎂對沸騰氯化的影響。我國鈦資源豐富，現有鈦鐵礦主要缺點在于品味低，鈣鎂含量高，無法直接用于氯化鈦白裝置生產。未來隨著國內氯化鈦白行業的快速發展，必然受到國外原料供應的制約，如不及時解決低品位原料的工業化應用，必將會進一步增加原料成本和費用，這對于國內氯化鈦白行業的發展無疑是一種打擊。

1.5 清潔生產挑戰

近年來，隨著我國政府及居民環保意識的逐步增強，各級政府對環保要求不斷提高，生產性企業作為環境污染主體之一，必須切實履行環保責任和社會責任。與硫酸法工藝相比，氯化鈦白工藝雖然有較強的“三廢”排放優勢，但氯化鈦白生產過程中產生的固體廢渣、工藝尾氣和洗滌廢水排放仍含有大量的環境污染源，如固體廢渣含有大量的酸性物質，且可能放射性危害元素超標，工藝尾氣中含有大量的有機硫，廢水經中和處理后仍含有大量的Cl-，這些有害廢物直接排放會造成嚴重的環境污染。目前國內氯化鈦白生產裝置固體渣處理通常采取石灰乳無害化處理，調節生成中性渣，一般分二級過濾，一級過濾主要分離氯化爐帶出的未反應的礦和石油焦，經收集處理可參配作為富鈦料裝置原料；二級過濾主要是氫氧化物沉淀，可用于制備灰磚。生產廢水主要是含CaCl2以及部分過量的石灰乳溶液，通常采用濃縮蒸發手段制備水合氯化鈣。工藝尾氣通常經三級洗滌除去TiCl4、SiCl4和HCl氣體，經洗滌后工藝尾氣主要含CO、羰基硫等污染物，再經焚燒脫硫裝置處理后達標排放。

隨著國家環保要求的不斷提高，各項污染物排放指標日趨嚴格，當前的“三廢”處理方式雖然能滿足當前環保要求，但未來新的環保排放標準的推行必然會進一步提高氯化鈦白生產裝置的清潔生產要求，未來，國內氯化鈦白生產企業還需要加大“三廢”處理技術的研究，開發出更適宜、成本更低的“三廢”處理工藝。

2 未來氯化鈦白行業發展建議

2.1 行業整合是關鍵

受當前鈦白粉行情驅動，一大批生產企業擬建或籌建氯化鈦白生產裝置，在當前國內氯化鈦白技術尚未取得重大突破之前，建設氯化鈦白生產裝置的企業面臨著巨大的風險。與國外鈦白粉供應商相比，國內鈦白粉生產企業產能較低，未來鈦白粉行業發展的方向必然是個別生產商規模化發展以提升整體市場競爭力。2014年佰利聯收購龍蟒鈦業，2017年科斯特與特諾計劃合并，2019年龍佰集團收購云南新立鈦業，都是為了應對行業市場競爭提升整體市場話語權的重要舉措。

當前國內氯化鈦白生產技術主要掌握在個別主流企業，經過幾年的努力，在技術革新、人員培養、市場開發方面都取得了不錯的成績，未來新建的氯化鈦白生產企業無論在技術、人才和市場方面均處于競爭劣勢，一旦趕上市場行情反轉，國內新建的氯化鈦白生產裝置將面臨極大的生存風險。因而避免氯化鈦白行業的無序競爭，走行業整合才是生存之道。

2.2 技術革新是動力

目前國內企業的氯化鈦白技術遠落后于國外主流氯化鈦白生產商，要想改變被動局面，必須在技術上打破國外封鎖和壟斷。開發出具有自主知識產權的氯化鈦白生產技術，加大關鍵設備國產化進程，加快國內優質鈦原料技術開發解決原料供應瓶頸。當前國內氯化鈦白生產企業的技術革新主要集中在設備改造、提產擴能、國產化設備替代、材質替換等領域，很少涉及核心的關鍵技術，如新型氯化爐設計、氧化工藝設計、低品位原料試用等限制我國未來氯化鈦白行業發展的關鍵瓶頸。

氯化鈦白技術的革新必須加強與科研單位的合作，加強基礎研究，重點攻關影響產品品質、產能提升、節能降耗的限制性因素。同時加大人才培養力度和行業間的交流，共同推進國內氯化鈦白技術的發展。

2.3 國產化設備開發是保障

國內氯化鈦白生產裝置的關鍵設備大多來自國外進口，進口設備價格昂貴，備品備件到貨周期長，設備維護服務不及時，給生產運行帶來諸多不便。不能實現關鍵設備的國產化就不能說掌握了氯化鈦白的生產技術。在關鍵設備國產化實現之前，我國氯化鈦白行業的發展始終會受制于國外設備供應商。目前氯化鈦白生產裝置使用的氧化爐、氧氣預熱器、四氯化鈦預熱器、四氯化鈦泵、鋁粉氯化鉀加料系統等尚無可替代的國產化設備，嚴重制約了我們氯化鈦白行業的自主性發展。

今后，氯化鈦白生產企業必須加強與國內相關設備制造商合作，共同探索并開發出適用于氯化鈦白生產的國產化設備。

2.4 自主化知識產權建設是途徑

當前，大于5萬t/a的氯化鈦白生產技術均來自于國外，如不加強自主化的知識產權建設，我國氯化鈦白行業的發展始終要依賴于國外落后的生產技術。因而國內氯化鈦白生產企業必須加快引進技術的消化吸收，走二次創新之路。與科慕、科斯特等生產企業相比，我國氯化鈦白生產企業自主化知識產權建設才剛剛起步，尚需大力推進。

3 結 語

氯化法鈦白粉生產項目是國家鼓勵發展類項目，具有良好的發展前景，然而受制于技術來源、原料供應、品質升級、技能降耗、清潔生產等因素，我國氯化鈦白行業的發展還受到諸多制約，國內氯化鈦白行業的發展必須借助自主化的技術創新，同時加強行業整合，才能真正的做大做強中國鈦白粉行業。相信在廣大氯化鈦白科技工作者的不懈努力下，未來中國氯化法鈦白粉行業的發展前途一片燦爛。