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硫酸法钛白粉的环保困境能否突破
发布时间发布时间:2020-08-24 12:13

  目前,全球钛白粉产值约110亿美元,是仅次于合成氨、磷酸的第三大无机化工产品。许多国家都将钛白粉列为影响国民经济发展的关键化学品,人均钛白粉消费量也被看作反映一个国家经济发展水平的重要指标。2000年以来,中国钛白粉行业快速发展,年产能由34万吨增长到目前的180万吨,已成为仅次于美国的世界第二大钛白粉生产国。

  但是,有个问题却不容忽视——中国钛白粉生产工艺基本是硫酸法,生产过程中要排放大量的废硫酸、酸性废水、废渣和废气,许多生产厂家污染严重,环保问题突出。2005年以来,硫酸法钛白粉先后被国家列入产业结构调整的限制类目录、进口加工贸易禁止类目录、“双高”高污染、高环境风险产品名录等环保黑名单,全行业面临着极大的环保压力。

  那么,硫酸法钛白粉的环保困境能否突破?该行业出路何在?最近,环保部委托有关专家对此进行了专题调研。记者也对此进行了采访。

  专家调研组负责人刘汉杰告诉记者,虽然近年来我国钛白粉行业取得了长足的进步,但该行业存在的环境污染问题和潜在的环境风险确实不容忽视。具体来说,主要表现在以下方面。

  一是厂点多、规模小,彩票开奖查询在线重污染产能所占比重过大。统计数据显示,全球现有钛白粉生产厂约100家,其中中国就有63家,这还不包括中国正在建设和筹建的企业。中国企业数虽占全球的60%以上,而产量只占全球的20%左右。世界其他国家单厂平均年产能为6万~8万吨,而我国仅为2.27万吨。而且国内大多采用传统硫酸法工艺生产钛白粉,污染严重,治理成本高昂。据调查,我国现有的180万吨钛白粉产能中,采用“三废”排放低的氯化法生产的仅有3万吨,比重不到2%;而全球其他地区的氯化法钛白粉产量比重达到76%以上。

  二是单位产品排污量大,资源、能源消耗高。采用传统的硫酸法生产钛白粉,生产每吨钛白粉消耗新鲜水100~150吨,综合能耗约1.6吨标煤,同时约产生浓度20%的废硫酸8吨、酸性废水100吨、废渣8吨,以及含二氧化硫、酸雾和粉尘的废气2.5万立方米。以可比口径计算,国内钛白粉行业每万元产值的工业废水排放量、废气排放量、二氧化硫排放量,分别是化工行业平均水平的3.85、1.03、2.13倍,是全部工业行业相应指标的3~8倍。由于排污量大,国内钛白粉行业污染事故频现,引发群众与厂家的矛盾,甚至造成跨省纠纷,有的污染事件还被列为全国十大环境违法案件。

  三是“三废”治理难度不大,但治理费用高。钛白粉生产所产生的废气主要是酸雾和粉尘等,采用喷淋洗涤处理和重力沉降等措施即可有效处理;其产生的废渣可采用填埋、中和等技术处理;七水硫酸亚铁、废酸、石膏渣等可以回收作产品或综合利用。尽管钛白粉生产产生的“三废”治理难度不大,但由于处理量大,治理费用较高。据了解,传统硫酸法污染物的治理成本高达吨产品1900元,而氯化法治理成本仅为吨产品800元。由于硫酸法生产的钛白粉档次不高、售价较低,其“三废”治理成本已接近生产利润。

  四是国内低水平重复建设仍在迅速扩张,未来因产能过剩而导致的环境污染可能性增加。据调查,目前国内在建、拟建的钛白粉产能分别达到128万吨/年、160万吨/年。其中,拟采用氯化法的只有20%左右,如果考虑知识产权纠纷、钛原料不配套等风险,这一比例还得下降。预计到2015年,我国钛白粉总产能可达到468万吨,接近2009年全球钛白粉的总产量500万吨。如果届时宏观形势发生变化,诸如国家控制私人小汽车拥有量、进行房地产政策调整等,导致钛白粉终端消费市场萎缩,那么由于行业污染治理费用高,产能过剩导致的环境风险就有可能转变为现实的环境污染。

  在这次调研中专家们发现,国内一些企业在解决硫酸法钛白粉的环保问题上,已经实现了可喜的突破。其中,河南佰利联化学股份有限公司采用循环经济理念,对传统硫酸法工艺进行了系统的改进和改造,开发了硫铁钛联产法钛白粉清洁生产工艺,使硫酸法钛白粉生产实现了脱胎换骨的创新。

  据了解,佰利联公司从2004年就开始了对传统硫酸法改造的探索之路。他们先后实施了30多项技术改造措施,终于形成具有自主创新技术的硫铁钛联产法钛白粉清洁生产工艺。目前,该企业建成了60万吨/年硫酸、12万吨/年钛白粉、2万吨/年一水硫酸亚铁、1万吨/年氧化铁黑、6000千克/年氧化钪等联产装置。

  佰利联公司常务副总经理、总工程师杨民乐告诉记者,公司硫酸与钛白粉联产实现了硫酸生产的低温余热利用;利用七水硫酸亚铁生产一水硫酸亚铁,母液生产氧化铁黑;氧化铁黑生产排出的碱性废水用于酸解残渣浮选钛矿技术。同时,该企业实现了传统硫酸法钛白粉生产工艺的多项技术改进和创新,如酸解残渣浮选钛矿回用技术、真空喷射制冷与余热溴化锂制冷技术联合用于结晶工序生产、偏钛酸煅烧预干燥技术及分散剂复配技术等。在开发联产法清洁生产工艺的过程中,该公司共获得发明专利授权3项,实用新型专利授权13项。此外,公司生产的氧化铁黑产品质量已高于引进技术生产的产品质量。

  通过改造,佰利联公司还达成了废物和副产物的综合利用、余热利用、废水的循环使用,较好实现了清洁生产的目标和发展循环经济的理念。与传统硫酸法钛白粉生产工艺相比,该企业吨钛白粉综合能耗由2.19吨标准煤降低到1.23吨标准煤;吨钛白粉废水排放量由100吨以上降低到60吨以下;原料中的硫、铁、钛、钪资源均得到了合理的回收利用,钛总收率由不足82%提高到87%以上;产品品种由单一品种增加到10多种;产品质量各项指标不断提高,能耗下降40%左右、水耗下降35%、电耗下降13%、天然气消耗下降10%以上,取得了良好的经济效益和环境效益。

  记者了解到,除了河南佰利联公司之外,四川龙蟒集团、武汉方圆公司等也对硫酸法钛白粉工艺进行了清洁生产技术改造。

  四川龙蟒集团根据磷化工生产中的喷雾浓缩磷酸工艺,开发了喷雾浓缩处理废酸技术。其工艺流程为钛白粉废酸通过喷雾浓缩塔一次浓缩至45%后,用于和磷矿反应生产磷酸,最后生成磷肥。进入喷雾浓缩塔的燃气为燃煤净化尾气、锅炉高温尾气、天然气或燃油燃烧产生的高温尾气。该工艺简化了废酸浓缩工艺流程,取消了换热器等设备,可以利用锅炉尾气余热来降低浓缩成本。

  武汉方圆公司经过多年努力,采用废酸烟气-蒸汽二级浓缩工艺,建设了8000吨/年钛白粉废酸回收装置,实现了废酸的浓缩回用。该工业装置经过连续运行,证明工艺技术先进、装置设计及设备选择合理、运行稳定,废硫酸全部回用,实现经济效益140万元。该公司同时对钛石膏开展了综合利用,钛石膏渣减少25%以上,稀酸性废水中和处理后以中性水达标排放,外排尾气烟尘浓度、林格曼黑度等指标均达到功能区排放标准。

  废酸是硫酸法钛白粉生产排放的最主要废液。记者通过调查了解到,国内有一些企业通过不断研发,最终找到了妥善的再利用处理办法。他们一是将废酸直接返回钛白粉生产的酸解系统,替代商品硫酸;二是用于中和电石泥,解决了区域内废渣处理问题;三是废酸浓缩再利用,生产硫酸产品;四是从废酸中提取贵重金属,提高经济效益。比如,佰利联公司就与湖南稀土有限公司合作,从废酸中提取稀土氧化钪。该项目于2011年实施,现已生产出合格的氧化钪产品,实现了变废为宝。目前在国际市场上,纯氧化钪要卖到每克3000元,比黄金还贵10倍以上。

  目前,欧美发达国家生产钛白粉基本都是采用氯化法,该方法技术先进,“三废”排放量少。那么,中国为何不搞氯化法钛白粉?刘汉杰告诉记者:“搞了,难度太大。技术进口吧,国外公司搞技术封锁,死活不卖;自己开发吧,国内一家有实力的公司开发了20多年,只搞了一套年产1.5万吨的小装置投产,技术还不能与国外装置匹敌。”

  记者了解到,由于氯化法钛白粉生产技术难度大,关键设备结构复杂,要求使用耐高温、耐腐蚀、抗氧化的特殊材料,研究开发形成商业化生产需巨额投资等原因,该技术一直被少数几家欧美公司所垄断。中国要发展氯化法钛白粉,面临几道难以逾越的难关。

  一是关键设备方面,国外装置单套产能可达十几万吨,中国只有一套1.5万吨的氯化法钛白粉装置正式投入生产。国外装置的氯化炉均为沸腾氯化炉;国内开发的炉子是熔盐氯化炉,虽然能适应国内钛资源,但熔盐废渣的处理和设备的大型化问题仍难以攻克。

  二是钛资源方面,国内的钛矿钙镁含量高,在生产中不能脱除,钛白粉质量上不去。若全靠进口国外的钙镁含量在1%以下的高钛渣作原料,在经济上又不具备竞争力。即使是国外钛白粉巨头,也不敢进口高钛渣在中国上马氯化法钛白粉项目。人们也许记得,几年前国外一家化工巨头曾计划用低品位钛矿在山东建氯化法装置,但因放射性废渣污染问题而卡壳。

  专家认为,虽然以氯化法逐步取代硫酸法是钛白粉行业今后的发展方向,但在发达国家对我国严格封锁氯化法钛白粉生产技术的情况下,目前氯化法仍存在一定的技术风险和钛资源风险,大规模取代的时机尚不够成熟。而近年国内钛白粉市场需求呈快速增长趋势,从2000年到2009年,国内钛白粉市场消费量从37.6万吨增长到115万吨,增长了约两倍。预计今后一段时间,国内钛白粉的市场需求量仍将保持每年10%以上的增长率。因此,在国内现有的硫酸法钛白粉产业基础上,推广硫铁钛联产法钛白粉清洁生产技术,发展循环产业链,进行“三废”综合利用,突破硫酸法钛白粉生产的环保困境,实现中国硫酸法钛白粉产业的改造升级,是一项切合实际、经济可行的办法。

  专家调研组建议,国家应调整现有的钛白粉产业政策,从目前对硫酸法钛白粉一概淘汰的政策,调整为把联产法清洁生产工艺与传统的硫酸法钛白粉工艺区别开来,鼓励联产法钛白粉清洁生产工艺做大做强,淘汰传统硫酸法重污染生产工艺。此外,政策应重点发展产能大于10万吨/年的能做到清洁生产的企业,淘汰产能小于3万吨/年的钛白粉企业。

  记者获悉,目前环保部计划采纳钛白粉专家调研组的建议,把联产法钛白粉从“双高”产品黑名单中取消。随着联产法工艺在全行业推广,中国钛白粉行业将会以一个崭新的清洁生产面貌呈现在世人面前。

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