中国报告大厅网讯,在全球化工产业蓬勃发展的大背景下,钛白粉作为重要的无机化工产品,其行业发展态势备受关注。我国是钛白粉生产第一大国,行业发展既取得了显著成就,也面临着诸多挑战。硫酸法长期占据主导地位带来了一系列环境问题,而新兴的氯化法虽发展迅速,但也面临技术、设备等方面的制约。与此同时,钛白粉生产过程中产生的大量钛石膏,其处置和利用问题成为行业可持续发展的关键。深入剖析我国钛白粉行业现状,提出针对性的政策建议,对预测2025年钛白粉行业趋势具有重要意义。
(一)行业发展格局
《十五五钛白粉行业发展研究与产业战略规划分析预测报告》指出,我国在钛白粉生产领域占据重要地位,2023年产能达到450万t/a,占全球总产能的52.78%。钛白粉生产工艺主要有硫酸法和氯化法两种,2023年我国钛白粉产量达416万t,其中硫酸法产量346.8万t,氯化法产量69.2万t。硫酸法钛白粉工艺长期以来是我国的主导生产工艺,产量呈低速持续增长态势,年均增长率为5.8%;氯化法钛白粉工艺处于快速发展阶段,产量年均增长率达35.5%。
目前,我国有43家钛白粉生产企业,规模以上企业39家。多数企业采用硫酸法,仅有少数企业拥有氯化法生产工艺。钛白粉产能排名前三位的省份是四川、河南和山东,分别占全国总产能的22%、15%和14%。硫酸法工艺应用历史悠久,技术成熟简单,但存在产品质量相对较差、消耗高、废弃物多等问题;氯化法工艺虽然起步晚、技术难度高,但具有流程短、产能大、环保效益好等优势,随着我国氯化法技术逐渐成熟以及环保政策趋严,未来新增钛白产能将以氯化法为主。
(二)废酸产生及利用情况
硫酸法生产钛白粉过程中会产生大量废酸,每生产1t钛白粉约产生6-12t废酸。废酸主要由20%-25%的硫酸和4%-5%的铁等组成,还含有钒、钛等有价金属和铬、锰等重金属。由于废酸具有腐蚀性和剧毒性,属于危险废物,需妥善处理。
目前,我国大部分钛白粉企业采用浓缩装置对废酸进行浓缩回用,将20%左右的废硫酸浓缩为55%及以上的工业硫酸。但多数企业无法实现废酸的全部综合利用,如四川省攀枝花市钛白粉行业废酸综合利用率不到80%,未利用的废酸排入废水进行中和处置。不同的浓缩工艺各有优劣,二效蒸发能效高,三效蒸发浓度高、能消化更多废酸,但都存在蒸汽耗量大、电耗高、操作复杂、蒸发管道易阻塞等问题,且浓缩后硫酸品质不高,回用率有限。
(三)废水处理现状
硫酸法生产钛白粉时,还会产生大量酸性废水,每生产1t钛白粉约产生100-300t硫酸含量为1%-3%的酸性废水。废水中杂质种类与废酸相近,但含量低于废酸。
我国采用硫酸法工艺的钛白粉企业普遍采用中和处理工艺处理酸性废水,根据中和剂类型和工艺分段步骤,有多种处理方法,如石灰石-石灰中和工艺、一步中和法等。处理工艺流程一般是先将酸性废水进入均匀池均质,再用碱性物质中和,曝气后澄清,达标排放,沉降槽底部的中性浆液脱水后产生新鲜钛石膏。然而,这种处理方式存在一些问题,如废水中有价金属未分离回收,造成资源浪费,且钛石膏含水率高,处理成本高。
(四)钛石膏产生及利用现状
硫酸法生产钛白粉的工艺在中和酸性废水时会产生大量钛石膏,每生产1t钛白粉产生3-15t钛石膏。2023年我国钛石膏产量达到3120万t,历史累计产生量达2.73亿t,但综合利用率不到10%。
钛石膏主要成分是硫酸钙和氢氧化铁,还含有少量钛化合物和钒化合物。目前,钛石膏综合利用途径主要有制备水泥缓凝剂、制备石膏粉及建材和用作土壤改良剂,但效果不理想。部分企业尝试的综合利用项目,如河南佰利联利用钛石膏烧结技术生产砌块、攀枝花市企业将钛石膏用作水泥缓凝剂、龙佰(四川)钛业开展钛石膏复垦试点项目等,都因运行成本高、用量少等原因面临困境。
(一)硫酸法与氯化法的困境
硫酸法钛白粉生产工艺环保问题突出,被国家列入“限制类”工艺。生产1t钛白粉会产生大量废硫酸、酸性废水和钛石膏,对环境造成较大压力。
相比之下,氯化法具有诸多优势,在国际上已成为成熟的先进工艺,全球约60%(除中国外)钛白粉产能采用氯化法。但我国氯化法钛白粉产业发展滞后,受技术垄断、缺乏核心生产设备、氯化渣处理难度大等因素制约。国外企业对氯化法技术严格垄断,国内引进的多为落后工艺;国内企业在关键设备的设计、加工以及运行稳定性方面与国外存在差距;氯化渣处理成本高,目前国内主要采用安全填埋方式。
(二)废酸处理难题
废酸浓缩成本高,工艺存在蒸汽耗量大、电耗高、操作复杂、处理量小、管道易阻塞、浓缩后硫酸品质不高、回用率低等问题。部分钛白企业废酸浓缩装置运行效果不佳,且下游废酸及副产品硫酸亚铁利用产业配套不足,导致部分废酸无法利用,只能稀释后排入废水,进而产生更多钛石膏。
(三)废水处理的不足
我国硫酸法生产企业在废水处理方面存在成本高、有价成分利用低的问题。不同浓度的酸性废水未分类处理,直接采用一步法中和,导致废水中有价金属未分离回收,造成资源浪费。同时,中和产生的钛石膏铁含量高,脱水困难,含水率高,产生系数居高不下,增加了处理成本。
(四)钛石膏处置困境
钛石膏综合利用率低,主要原因包括含有异味、硫酸钙含量不高、含水率高、含铁量高、晶体小等,这些因素导致其在制备水泥缓凝剂、建筑石膏粉等方面存在困难,缺乏市场竞争力。目前,绝大多数企业的钛石膏主要采取堆放及填埋方式处理,不仅占用大量土地,消耗巨额渣场建设和维护费用,还对周边土壤和水环境构成较大环境风险。
(一)优化产业结构,从源头减废
鼓励加大对氯化法技术的引进、消化和再创新,提高氯化法钛白粉工艺产量比例,降低硫酸法产量,从源头上消除废酸、废酸水和钛石膏的产生。同时,加强对氯化法含氯废渣低成本处置或综合利用技术的研发和产业化,减少氯化法对环境的风险。
(二)提升废酸回收利用,减少废弃物产生
现有硫酸法钛白粉企业应改进废酸回收利用工艺和设备,提高回收利用率,增加综合利用量,减少废酸水和钛石膏产量。硫酸法钛白粉集中生产地区或工业园区可引进下游低浓度废酸利用产业,如石材加工、矿石采选等,降低废酸水量和石膏产生量。
(三)推进废水清洁化生产,实现资源回收
鼓励硫酸法钛白粉企业引入高压力板框压滤和离心机脱水技术工艺,优化工艺,降低钛石膏含水率,减少钛石膏产量。对酸性废水工艺进行清洁生产改造,采用二段法或三段法生产高品质白石膏并提取有价金属,提高钛石膏综合利用率。政府应设立科研资金,出台配套产业政策,促进企业与科研机构合作,开展“以废治废”技术研发、示范和推广。
(四)探索钛石膏高效利用,解决堆存难题
钛白粉行业前景分析指出,开展钛石膏复垦农用、矿坑填充等标准或技术规范研究,拓展大规模综合利用途径。政府在项目申请、税收优惠、人才培养及科研平台建设等方面,对推动钛石膏大规模资源化利用的企业加大扶持力度,培育相关产业。钛白粉集中产业地区政府应加强对钛石膏高质量综合利用技术的研发和示范,推广下游产品市场,从根本上解决钛石膏堆存问题。
我国钛白粉行业在发展过程中面临着硫酸法工艺的环境问题、氯化法技术的滞后、废酸和废水处理难题以及钛石膏综合利用不足等挑战。但随着技术的进步和政策的引导,2025年钛白粉行业有望迎来新的发展格局。氯化法钛白粉工艺将加速发展,其产量占比有望进一步提高,在源头上减少废弃物的产生。同时,在废酸回收利用、废水清洁化生产和钛石膏综合利用等方面,通过技术创新和政策推动,将取得显著进展,实现废弃物的减量化和资源化,降低环境风险,推动钛白粉行业朝着绿色、可持续的方向发展。