氯化法鈦白粉工藝廢渣產(chǎn)業(yè)化研究綜述

孫卓 王莉 羅曄

摘? ?要：氯化法鈦白粉技術(shù)日趨成熟，為適應(yīng)市場(chǎng)需求，鈦白粉工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)已成為必然。然而，鈦白粉工業(yè)生產(chǎn)中存在諸多問題：資源消耗量大，環(huán)境污染嚴(yán)重等是擺在行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)面前的重大難題，研究氯化法鈦白粉工業(yè)廢渣的產(chǎn)業(yè)化為緩解我國(guó)能源危機(jī)，減少環(huán)境污染，走可持續(xù)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)尋求出路，具有重大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：氯化法;鈦白粉;工藝廢渣;產(chǎn)業(yè)化

發(fā)改委、環(huán)保部以及科技部等七部委于2012年5月8日，正式聯(lián)合印發(fā)《廢物資源化科技工程“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》，該計(jì)劃代號(hào)（國(guó)科發(fā)計(jì)〔2012〕116號(hào)，以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃），旨在推動(dòng)廢棄物的資源化、無害化處理以及處置，并實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的規(guī)模化消納，以引領(lǐng)節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展[1]。在此背景下，我國(guó)固廢行業(yè)快速進(jìn)入發(fā)展機(jī)遇期。自20世紀(jì)70年代，我國(guó)立足于國(guó)情，大力研究開發(fā)了氯化法鈦白粉工藝技術(shù)，經(jīng)過40年的技術(shù)消化和科技攻關(guān)，2002年，錦州鈦業(yè)氯化法工藝實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)，這標(biāo)志著我國(guó)氯化法鈦白粉真正實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。隨后，國(guó)內(nèi)相繼上馬了云南新立、河南佰利聯(lián)、河南漯河興茂鈦業(yè)等鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)，行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)如火如荼。然而，氯化法工藝帶來的環(huán)境污染問題必須引起高度重視，有研究認(rèn)為，較之硫酸法，氯化渣處理難度更大，傳統(tǒng)將其簡(jiǎn)單填埋或運(yùn)至人煙稀少之地抑或倒入大海水域等，對(duì)環(huán)境的危害更甚，極度缺乏社會(huì)責(zé)任感是極不負(fù)責(zé)任的表現(xiàn)。因此，把握我國(guó)固廢行業(yè)快速發(fā)展的機(jī)遇期，依托鈦白粉行業(yè)轉(zhuǎn)型，氯化法工藝廢渣的產(chǎn)業(yè)化研究迫在眉睫，走循環(huán)經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展的道路是擺在行業(yè)面前的必經(jīng)之路。

1? ? 研究背景

鈦白粉是一種具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性，耐熱性以及良好的白度、著色力和遮蓋力的工業(yè)原料，化學(xué)名稱為二氧化鈦，是我國(guó)重要的無機(jī)顏料和化工原料，其銷售值位于無機(jī)化工產(chǎn)品的前3位，它關(guān)系到人民生活水平的房地產(chǎn)開發(fā)、汽車產(chǎn)業(yè)，為全球第3大無機(jī)化工產(chǎn)品，廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，工業(yè)生產(chǎn)鈦白粉的方法有主要有兩種：硫酸法和氯化法。總的來說氯化法鈦白粉生產(chǎn)方法技術(shù)比較先進(jìn)，工藝流程短，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品廢料產(chǎn)生量低。隨著市場(chǎng)需求的增加，鈦白粉的氯化法生產(chǎn)工藝受到越來越多生產(chǎn)企業(yè)的青睞，我國(guó)較早投產(chǎn)的氯化法鈦白粉生產(chǎn)線（即攀鋼集團(tuán)錦州鈦業(yè)有限公司年產(chǎn)1.5萬t CR501金紅石型氯化法鈦白粉）已達(dá)產(chǎn)至設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，并通過國(guó)家投產(chǎn)鑒定。隨著氯化法生產(chǎn)工藝的采用，氯化法產(chǎn)生的大量的工業(yè)廢渣產(chǎn)生的社會(huì)問題不容忽視。如果僅采用填滿和堆放的方式進(jìn)行廢渣處理的話，不僅占用大量的空間，而且容易造成環(huán)境污染，包括空氣污染、水污染等。面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染形勢(shì)，我國(guó)相繼出臺(tái)了一系列的政策給予引導(dǎo)和扶持：主要有《循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》、《固體廢物污染環(huán)境防治法》、《城市建筑垃圾管理規(guī)定》、《城市市容和環(huán)境衛(wèi)生管理?xiàng)l例》等，基于環(huán)保部門對(duì)工業(yè)廢渣污染的治理要求和工業(yè)廢渣的潛在應(yīng)用價(jià)值，可以考慮將氯化法的工藝廢渣應(yīng)用于新的生產(chǎn)工藝，如水泥生產(chǎn)、粉煤灰磚的生產(chǎn)等，這樣不僅減少了氯化法工藝帶給環(huán)境的污染，也為其他行業(yè)找到了新的生產(chǎn)原料，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2? ? 研究目的及意義

2.1? 有利于保護(hù)我國(guó)生態(tài)環(huán)境、治理工業(yè)廢渣污染

長(zhǎng)久以來，三重污染威脅盤亙不下，它們分別是大氣污染、水環(huán)境污染、固體廢棄垃圾污染。人民群眾深受其害，為此也不斷地積極投身到污染的治理過程當(dāng)中，但卻始終沒有能夠從根本上解決問題。據(jù)國(guó)家環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2011年，全國(guó)工業(yè)固體廢物的綜合利用率僅為59.9%：全國(guó)一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量32.3億t，其中進(jìn)行綜合利用量?jī)H19.5億t;貯存量6.0億t，處置量7.0億t，傾倒丟棄量433萬t。由于缺乏有效的治理措施，一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)生態(tài)環(huán)境惡化局勢(shì)明顯，從城市蔓延至農(nóng)村，勢(shì)頭強(qiáng)勁。從2016年至今，在國(guó)家積極大力推動(dòng)下生態(tài)環(huán)境惡化局勢(shì)有了一定程度的遏制，這是有目共睹的，但距離根治還遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上。由于工業(yè)固體垃圾數(shù)量多、體積大，簡(jiǎn)單的處理方式不僅侵占了大量土地，而且還加重了大氣、水環(huán)境的污染。若要從根本上對(duì)固體垃圾進(jìn)行治理，目前，國(guó)內(nèi)掌握的處理技術(shù)雖然有限，但可喜的是已經(jīng)在逐步從簡(jiǎn)單粗放型的填埋和堆棄處理向資源化、可持續(xù)化、環(huán)保化轉(zhuǎn)變，只是其轉(zhuǎn)變速度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上工業(yè)化的步伐，兩者矛盾的解決有賴于研究者們不懈的堅(jiān)持與努力：加快推進(jìn)固廢垃圾產(chǎn)業(yè)化，積極尋求更有效、更科學(xué)的綜合處置利用方案有助于消耗工業(yè)固廢垃圾，減少污染源，以其作為研究對(duì)象具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

2.2? 有利于緩解資源危機(jī)

隨著人類活動(dòng)對(duì)地球資源開發(fā)的深入，可有效利用的資源不再取之不盡、用之不竭，傳統(tǒng)的先發(fā)展后治理，以犧牲環(huán)境為代價(jià)的發(fā)展模式已經(jīng)給社會(huì)帶來了深重創(chuàng)傷，致使我國(guó)面臨著大氣、水、固廢垃圾等的三重污染威脅，但截至目前，仍然缺乏有效的治理措施。生態(tài)環(huán)境逐步惡化的局面，倒逼我們深刻認(rèn)識(shí)以犧牲環(huán)境換取的發(fā)展是曇花一現(xiàn)、不可長(zhǎng)久的?？沙掷m(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)二者并不矛盾，“要金山銀山，也要綠水青山”才是經(jīng)濟(jì)建設(shè)中必須遵守的兩項(xiàng)基本原則，環(huán)保優(yōu)先和一票否決應(yīng)成為我國(guó)工程建設(shè)審批中普遍遵循的準(zhǔn)則。氯化法鈦白粉工藝廢渣產(chǎn)業(yè)化處理不僅消耗固廢垃圾，減少污染源，杜絕污染的產(chǎn)生，同時(shí)又變廢為寶，解決能源危機(jī)。工業(yè)固廢的綜合利用以及產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)成為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的重要措施和手段。

2.3? 為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益

將廢渣作為原材料應(yīng)用于其他行業(yè)的生產(chǎn)工藝，不僅可以降低其他行業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，還可以提高產(chǎn)量，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。例如一個(gè)每年6萬t廢渣產(chǎn)量的鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)，如果將其工藝廢渣用于水泥生產(chǎn)，那么按照現(xiàn)有市價(jià)每年的經(jīng)濟(jì)效益將增加1 500萬元。

3? ? 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

工業(yè)固體廢棄物的再生利用是全世界共同面臨的重大難題，各國(guó)國(guó)情以及資源類別不同，所采用的綜合利用固廢的途徑也各不相同。20世紀(jì)70年代前期，國(guó)際上對(duì)固體廢棄的處置方案總體不水平不高，僅僅停留在防止二次公害的水平上，后來隨著工業(yè)社會(huì)的逐步深入發(fā)展，資源短缺和能源危機(jī)開始凸顯，這也在一定程度上推動(dòng)人們對(duì)固體廢棄物有了更深層次的認(rèn)知，逐漸演變而來的廢物處理的減量化、無害化和資源化觀點(diǎn)相繼產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了從消極處理向以回收資源和能源為主要目標(biāo)的資源化方向發(fā)展。20世紀(jì)80年代，西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家已將廢物列入資源范疇，并將固體廢棄物資源化為廢棄物處理的最終方案，這種思路現(xiàn)在已經(jīng)成為世界各國(guó)在解決環(huán)境污染和資源短缺方面的共識(shí)。我國(guó)廢物資源化工作起步晚，總體開始于20世紀(jì)60年代，到2002年，中國(guó)的固體廢棄物綜合利用率達(dá)到了52%，利用量雖高但在技術(shù)水平和合理利化方面與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在很大差距。氯化法鈦白粉工藝廢渣的利用，國(guó)際上目前只有美國(guó)杜邦公司能做到全部回收利用，其利用方式主要是生產(chǎn)建材產(chǎn)品，如道邊磚，與其他工業(yè)廢渣一起生產(chǎn)粉煤灰磚或蒸養(yǎng)磚等。由于國(guó)外技術(shù)壟斷，國(guó)內(nèi)采用氯化法生產(chǎn)鈦白粉的企業(yè)數(shù)量較少，才剛剛起步，對(duì)其工藝廢渣的再生利用方式還鮮有報(bào)道。

工業(yè)固體廢渣的種類和特性不同，采用的資源化方案各不相同，但最終的表現(xiàn)形式又十分相似，主要表現(xiàn)在以固體廢渣作為替代原料、燃料及礦化劑等方面，例如作為混凝土改性摻料、燒制水泥熟料，生產(chǎn)特種水泥制作磚、砌塊等墻體材料。固體廢棄物原料來源復(fù)雜，性質(zhì)不同，這一方面使得廢物利用的總體難度增加，但從另一個(gè)層面廢物來源的多樣化特性帶來有利的一面，它使得廢物利用產(chǎn)業(yè)化的可行性增加、綜合處理方案選擇余地增大。綜上所述，研究鈦白粉工藝廢渣的再生利用具有重大現(xiàn)實(shí)意義也具有一定理論與實(shí)踐基礎(chǔ)，希望能共同為固廢垃圾的綠色化、低碳化、循環(huán)再利用尋求突破。

4? ? 氯化法鈦白粉產(chǎn)業(yè)化存在問題

4.1? 氯化法工業(yè)化生產(chǎn)剛剛起步，工藝廢渣的處置方式單一，污染嚴(yán)重

國(guó)內(nèi)固廢垃圾處置方式還處于1.0模式向2.0模式過渡的階段，世界發(fā)達(dá)國(guó)家固廢垃圾資源化處置模式處于2.0向3.0過渡階段。胡幼奕認(rèn)為，“4.0是未來固廢垃圾資源化的方向。”4.0模式下使得建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)成為新興綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要增長(zhǎng)點(diǎn)：更綠色環(huán)保，附加值更高，可結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”的運(yùn)營(yíng)模式，將材料技術(shù)、能源技術(shù)、生物技術(shù)、3D打印進(jìn)行高度融合。

4.2? 鈦白粉行業(yè)產(chǎn)能高度分散，產(chǎn)品的技術(shù)含量不高，開發(fā)能力低導(dǎo)致的品種單一，檔次較低

競(jìng)爭(zhēng)激烈的國(guó)內(nèi)鈦白粉行業(yè)結(jié)構(gòu)性矛盾突出，即硫酸法鈦白粉供過于求，產(chǎn)能大于需求，而高品質(zhì)金紅石型鈦白粉卻需大量進(jìn)口才能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。國(guó)內(nèi)鈦白粉市場(chǎng)是一個(gè)利潤(rùn)相對(duì)較高的產(chǎn)業(yè)，在產(chǎn)能極度分散，產(chǎn)業(yè)過度競(jìng)爭(zhēng)，缺乏規(guī)模經(jīng)營(yíng)的情況下，選擇氯化法生產(chǎn)金紅石型鈦白粉并對(duì)其廢渣循環(huán)再利用，走產(chǎn)業(yè)化道路，可在生產(chǎn)初期即取得國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。

4.3? 鈦白粉工藝廢渣的回收利用一次性投入成本較高、回收利用率低，關(guān)鍵產(chǎn)品尚未形成

國(guó)內(nèi)正處在鈦白粉行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)期，大部分企業(yè)也只是解決了氯化法鈦白粉生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵技術(shù)，企業(yè)上馬后困難重重，為生產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)行與生產(chǎn)達(dá)標(biāo)焦頭爛額，何談工藝廢渣的產(chǎn)業(yè)化。探討工藝廢渣的有效回收利用，也僅僅是為了環(huán)評(píng)順利通過罷了。

4.4? 可借鑒參考的經(jīng)驗(yàn)較少

國(guó)內(nèi)關(guān)于氯化法鈦白粉工藝廢渣產(chǎn)業(yè)化的研究較少，而真正將其作為產(chǎn)業(yè)投入企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行的企業(yè)就更是少之又少。氯化法鈦白粉工藝廢渣的產(chǎn)業(yè)化是鈦白粉行業(yè)良性循環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分，公平競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境以及實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展還有很長(zhǎng)的路要走，這也是企業(yè)在轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中必須解決的難題。

[參考文獻(xiàn)]

[1]科技部，發(fā)展改革委.廢物資源化科技工程“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃[Z].科技部，發(fā)展改革委，2012-04-13.

[2]姜小毛.氯化法鈦白粉為何在國(guó)內(nèi)受到限制[J].中國(guó)石油化工，2016（5）：30-32.

[3]楊? ?謙.鈦白粉工業(yè)酸解廢渣回收利用的研究[D].湘潭：湘潭大學(xué)，2007.

[4]丁? ?浩，劉玉芹，周? ?紅.中國(guó)鈦白粉生產(chǎn)環(huán)境效應(yīng)及可持續(xù)發(fā)展[J].地學(xué)前緣，2014（5）：294-301.

[5]張召述.用工業(yè)廢渣制備復(fù)合材料基礎(chǔ)研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2007.

[6]孫? ?堅(jiān)，耿春雷，張作泰，等.工業(yè)固體廢棄物資源綜合利用技術(shù)現(xiàn)狀[J].材料導(dǎo)報(bào)，2012（11）：105-109.

[7]雷俊忠.中國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)的理論與實(shí)踐[D].重慶：西南財(cái)經(jīng)大學(xué)，2004.