5万吨年氯化法钛白粉装置项目建议书.docx
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5万吨年氯化法钛白粉装置项目建议书
5万吨/年氯化法钛白粉装置项目建议书
一、项目提出的背景、投资必要性和意义
钛白粉化学名称为二氧化钛，它具有较高的化学稳定性、耐热性、耐候性，良好的白度、着色力和遮盖力，是最重要的无机颜料和化工原料。
颜料级钛白粉主要应用于涂料、造纸、塑料、橡胶、印刷油墨、化学纤维等行业，非颜料级钛白粉主要应用于搪瓷、电容器、电焊条等。
颜料级钛白粉分锐钛型和金红石型两类，金红石型产品在性能上优于锐钛型，因而得到更为广泛的应用。
由于钛白粉的应用领域不断扩展，对产品性能不断提出新的要求，众多的品种应运而生。
据前几年不完全统计，全球市场上先后出现的钛白粉牌号多达600个，其中用于涂料的为375个，占总数的62.5％。
在375个涂料用牌号中，金红石占77％，锐钛型占23％。
但在国外涂料工业实际应用中，锐钛型钛白粉数量很少，不足１％，而经过表面处理的金红石型钛白粉占99％。
钛白粉工业生产方法有硫酸法和氯化法。
硫酸法可生产锐钛型和金红石型两种产品，氯化法只能生产高档的金红石型产品。
与国外先进水平相比，我国钛白粉工业存在生产技术落后、生产规模小、原料品位低和产品质量不稳定等差距。
在生产技术上，国外以氯化法为主，而我国基本上都是硫酸法生产。
即使是硫酸法，我国大部分厂家在工艺技术、生产装备、自控监测、“三废”治理等方面与国外也有很大差距。
在生产规模上，国外钛白粉装置平均规模为年产6万吨，其中氯化法最大为30.5万吨，硫酸法为13.1万吨。
而我国钛白粉生产装置平均规模仅为4000吨，最大的也仅为1.5万吨。
生产规模小，造成了能耗高和生产成本高，也导致产品质量不稳定。
在原料方面，国外硫酸法大都采用高品位酸溶性钛渣，而国内基本上直接使用钛铁矿。
资源的品位低也影响了钛白粉产品质量。
在产品质量上，国外以光学性能好和遮盖力、消色力、耐候性优异的金红石型钛白粉为主，其中又以经过表面处理的金红石型钛白粉居多，并有各种专用钛白粉产品。
国内硫酸法钛白粉以锐钛型产品为主，大部分未经过表面处理，专用产品极少。
国产钛白粉白度差、消色力低、研磨分散性差，难以满足涂料、油墨、塑料、橡胶等行业的要求，大多只适用于造纸、化纤、搪瓷等生产。
我国钛资源十分丰富，但钛白工业却相对落后。
目前全国钛白粉人均消费量不足0.3千克，仅相当于北美地区的二十分之一，西欧的十分之一。
随着国内经济的发展，人民生活水平的不断提高，尤其是人们环保意识的觉醒和对提高生活档次的追求，钛白粉的消费量将快速递增，国内钛白粉行业在产品质量档次方面距市场差距十分突出。
我国每年花费大量外汇进口大量高品质钛白粉。
我国钛白粉57%用于涂料，22%用于塑料，12%用于造纸，其它行业占9%。
塑料行业已取代造纸行业，成为钛白粉第二大用户，并且是未来增长最快，最有活力的行业。
市场对钛白粉的需求结构，因此而产生重大影响。
这些行业在国内主要集中在华东和华北地区，因此我国钛白粉消费的主体市场为华东和华北地区。
我公司地处鲁北，位于华东和华北地区腹地，地理位置优越，市场前景广阔。
我国第一条氯化法钛白粉生产线（即攀钢集团锦州钛业有限公司年产1.5万吨CR501金红石型氯化法钛白粉）已达产至设计生产能力，并通过国家投产鉴定，宣告了我国已经全部掌握了氯化法生产钛白粉的复杂工艺。
因此，我公司开发建设年产5万吨氯化法钛白粉工程可依托国内技术。
综上所述，公司依托自身的资源、技术、人才、市场等优势，建设年产5万吨氯化法钛白粉装置，对提高我国钛白粉行业规模、技术装备水平，扩大高档金红石型钛白生产能力，缓解国内市场高档钛白供应的紧张状况、替代进口产品、节省国家外汇，将具有重要的现实意义。
二、生产现状
2009年，全国具有正常生产条件、1万t/a及以上规模的全流程型钛白企业共有35家，我国钛白粉实际产量前10名生产商的产量之和共538456吨，占当年全国总量的51.4%；前30名的产量之和为932879吨，占全国总量的89.1%。
目前，我国钛白行业中，具有15万吨/年及以上生产能力的生产商有攀钢钛业（含控股和参股企业）、山东东佳、四川龙蟒、河南佰利联4家，具有8万～10万吨/年产能的有山东道恩钛业、马鞍山金星钛白等7家，产能集中度有了明显优化，但与国际同行业相比仍很松散。
1万t/a以下规模较小企业有中核华原、云南玉飞达、山西平定、山东道恩、枣庄天元、嘉祥蒂澳、邹平、衡阳天友、衡阳玉兔、易门云鼎、四川班达、攀枝花钛都、广西陆川、岑溪钛白、藤县广峰、博白宏宇、安徽超彩、马鞍山金星化工、镇江泛宇、广东乐昌银星、河南安阳宏大等。
这几家的综合产量约有30000万t金红石型（粗成品各半）、30000t锐钛型和10000t非颜料级
2010年，全国钛白粉总产能150万吨，其中山东东佳自2004年以来，连续7年位居全国第一。
近年来我国钛白粉产量统计见下表。
国内钛白粉年产量统计（产量：
万吨，增长率：
％）
年份
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
产量
39
50
65
76
86
97
105
148
增长率
2.60
1.05
0.30
0.17
0.13
0.13
0.07
40.9
三、质量现状情况
由于国内钛白厂家数量多、规模小、装备水平低、原料供应稳定性差,且以钛矿为原料,基本采用硫酸法生产,使得产品质量无法与国外大公司的产品抗衡。
例如,虽然国内普通锐钛矿型产品与日本石原公司的A-100同类产品相比,部分指标已能达到或接近,但综合性能仍有差距,主要是外观和应用性能。
此外,钛白质量的稳定性和一致性也与国外存在一定差距。
近年来,随着先进的工艺技术和装备逐渐得到普及和应用,我国钛白产品的质量明显提高,一些企业的钛白粉产品部分质量指标已能与国际同类型一流产品相媲美。
目前国内一些企业（如龙蟒钛业、攀渝钛业等）加大了新产品开发力度,引进了先进生产技术,其产品质量居于国内领先水平,主要技术指标已相当于国际同类水平,出口量显著增加。
四、原料供应现状
由于近年钛白产能的急剧扩充，使得钛矿供应非常紧张。
钛白生产原料主要包括钛精矿、钛渣和天然金红石。
目前我国以钛精矿为主,只有攀枝花鼎星钛业公司以钛渣为原料,其它厂家仅是试验性生产。
虽然钛渣作为钛白生产的原料是发展趋势,但我国在相当长时期,钛精矿仍然要占据钛白生产原料的主导地位。
我国钛资源丰富,约有8.5×108t（以TiO2计,下同）,占世界总量的35%,在全球排名第1。
主要分布在四川、广西、云南、海南等省,其中四川攀枝花及西昌地区储量为我国第1,约8×108t,但生产的钛精矿并不多,只有近40×104t。
2004年我国钛精矿的消费量为15×105t,产量为106t,进口了5×105t。
2005年我国所需的钛铁矿为2×106t,产量仅为12×105~15×105t,无法满足钛白粉生产需求,只能从澳大利亚、越南和印度进口5×105~8×105t钛铁矿,以平衡不足。
2006－2010年几年间所需钛铁矿继续递增，其中2010年我国需求钛铁矿约180万吨，国内产量仅100万吨，需求缺口主要从澳大利亚、越南和印度进口。
尽管我国的矿山企业在极力扩产,但仍然不能赶上钛白扩产的速度。
由于钛渣的生产受到电力、成本、环保等因素的影响,因而其供应增加速度在一定时期内还较慢。
五、钛白应用现状
锐钛矿型二氧化钛颜料具有纯度高、粒子细小均匀、光学性能好、折射力强、消色力高、遮盖力强、吸油量低、水分散性高等优点,用它生产的涂料色彩鲜艳、遮盖力强、涂层薄、用量少,且耐酸碱等。
产品主要用于涂料、油墨、橡胶、玻璃、化妆品、肥皂、塑料和纸张等。
金红石型二氧化钛颜料除具有锐钛矿型二氧化钛的优点外,还具有更好的耐候性和遮盖力。
产品主要用于高级工业颜料、有光乳胶涂料、塑料、有较高消色力和耐晒要求的橡胶材料、高级纸张涂料层和蜡纸等。
涂料工业是钛白粉的第1大用户,占钛白粉消耗总量的60%。
随着我国汽车工业和建筑工业的发展,不仅钛白粉需求量在增加,而且对品种和质量提出了更高的要求。
用钛白粉制造的涂料,色彩鲜艳,遮盖力强,品种多,并能增强漆膜的机械强度和附着力,阻碍裂纹扩展,防止紫外线和水分透过。
塑料工业是钛白粉的第2大用户,占钛白粉消耗总量的20%。
在塑料中加入钛白粉,可以提高其耐热、耐光、耐候性和机械强度,延长其使用寿命。
造纸工业是钛白粉第3大用户,占钛白粉消耗总量的12%。
主要用在高级纸张和薄型纸中。
在纸中添加钛白粉,可提高纸张白度、光泽度和强度,而且印刷时油墨不易渗。
造纸用钛白粉一般使用未经表面处理的锐钛矿型钛白粉。
但是,层压纸要求使用经过表面处理的金红石型钛白粉,以满足耐光、耐热的要求。
另外,钛白粉是高级油墨中不可缺少的白色颜料。
含有钛白粉的油墨耐久性和润湿性好,易于分散。
油墨行业所用的钛白粉有金红石型,也有锐钛矿型。
此外,纺织、橡胶、化妆品等钛白粉消耗占总量的8%。
六、市场分析
未来几年全球钛白粉需求增速将超过产能增长速度，从而推动钛白粉装置开工率升高，2010-2011年世界钛白粉开工率达到90%左右。
全球钛白粉开工率已由2004年的90%以上降低至目前的87%-88%水平，预计未来市场将进一步转好，未来5年需求增速平均为2.8%/年，而供应增速仅为1.9%/年。
目前全球钛白粉市场需求一直在增加，主要需求来自亚洲，尤其是中国，随着建筑和涂料市场的发展，需求量快速增加，增长率高于全球，保持在两位数，预计增长幅度10%～15%。
钛白粉行业短期的利益趋动，使得新进入者众，大多以做矿起家的开始涉足下游钛白粉生产。
目前，在中国浙江、山东、辽宁等地都有正在建设的大型氯化法钛白粉项目，都将将很快建成投产。
未来随着中国钛白粉产能、产量的不断增长，产品品质的进一步提高，钛白粉出口量也会继续保持强劲增势，中国成为世界钛白粉净输出国指日可待。
七、工艺技术
公司年产5万吨氯化法钛白粉工程的流程示意图见图七-1，流程大致分三部分：
氯化工段、氧化工段和后处理工段。
7.1工艺流程
7.1.1氯化工段
主要设备是沸腾氯化炉，通常用钢制成，衬有耐火材料并罩有外部水冷套。
金红石矿或高钛渣等富钛料经粉磨后，与一定比例的石油焦从沸腾层上方加入沸腾炉，从氧化工序返回的循环氯气从炉底加入，氯化反应在925-1010℃温度下连续进行，TiO2及铁、硅、矾、钙、镁及其他金属的氧化物被转化成相应的氯化物，随气体离开氯化炉。
反应气体先经旋风分离器将没反应的固体粉尘和不挥发的氯化物从反应气体中分离出来，随后进行逐级冷却冷凝，先分离出亚铁的氯化物，再分离中沸点的氯化物三氯化铁，然后用冷四氯化钛喷淋等办法冷凝收集低沸点的氯化物四氯化钛（内含四氯化硅和三氯氧矾等），经过滤除泥浆，得到粗制四氯化钛。
粗四氯化钛经除矾（一般用矿物油），再经蒸馏除去四氯化硅等低沸点杂质，得到相对高纯度的精制四氯化钛。
高温下的氯气和四氯化钛极具腐蚀性，所以氯化炉即便是采用优质耐火材料，其使用寿命也是相对有限的。
氯化最初反应的热量来自于电加热，采用碳电阻块，但一旦开始后，氯化反应将放出足够的热量，无需进一步外部加热。
事实上，为了控制氯化温度，加入氯化炉的石油焦和钛原料的量必须精确。
如果氯化炉的温度太低，原料中的TiO2转化成TiCl4将不充分，而且未反应的氯气将通过氯化炉排出。
如果温度太高，氯化炉的材料将融化，氯化炉将被“堵塞”。
石油焦中碳的主要目的是将钛原料脱氧，使所含金属氯化。
只有在存在还原剂的条件下，才能氯化TiO2。
7.1.2氧化工段
核心设备是氧化反应器。
经蒸发预热的精制四氯化钛、经预热的氧气以及反应所必需的成核剂、晶型转化促进剂等反应物以各种方式加入氧化反应器。
氧化反应引发温度在800℃以上，主反应一般在1300-1800℃进行。
从反应器出来的气流（夹带着反应生成的二氧
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