（中國粉體技術網/班建偉）鈦白粉的生產工藝主要有硫酸法和氯化法2種。硫酸法生產工藝1925年始于美國的National Lead Industry，之后各地逐步建立生產廠，1941年生產出金紅石型產品。硫酸法可生產銳鈦型和金紅石型鈦白粉，其優點是能以價低易得的鈦鐵礦與硫酸為原料，技術較成熟，設備簡單，防腐蝕材料易解決;其缺點是流程長，只能以間歇操作為主，濕法操作，硫酸、水消耗高，廢物及副產物多，對環境污染大。
隨著出口退稅調整，國家對“兩高一資”產業的限制，以及跨國企業紛紛擬在中國建廠，國內鈦白粉廠家將面臨越來越大的生存壓力。單純降低成本的老路基本已經被堵死，只有在產品科技含量和新型自主創新技術上面下功夫，才能尋得一條出路，振興民族鈦白粉產業。為此研究開發硫酸法鈦白粉清潔生產新工藝已經成為中國鈦白粉行業的重中之重，只有這樣才能夠解決硫酸法鈦白粉生產的瓶頸問題，使硫酸法鈦白粉生產煥發新的活力，提高我國鈦白粉產業的升級步伐和振興民族產業。如何實現硫酸法鈦白粉的清潔生產，需要從硫酸法鈦白粉生產整個工藝通盤考慮，既要實現資源的綜合利用，減少生產中的能源消耗，又要減少廢棄物的排放，努力實現廢棄物零排放。硫酸法鈦白粉清潔生產工藝流程圖見圖1。
 1 利用生產余熱創效
硫酸是硫酸法鈦白粉生產的必要原材料，在用硫磺制酸生產過程中會產生大量的熱能，山東東佳集團利用余熱進行發電，極大地降低了鈦白粉生產成本。
1.1 利用硫酸系統余熱余壓發電
我國從20世紀50年代末期開始對硫酸裝置余熱回收，隨著利用余熱回收蒸汽的技術漸趨成熟，利用硫酸余熱回收蒸汽發電的技術也成熟起來。在原有硫磺制酸系統上進行余熱鍋爐升壓，余壓、余熱發電節能技術改造，采用抽汽背壓式汽輪機驅動發電機，抽出2MPa過熱蒸汽、背壓排出的0.8 MPa飽和蒸汽及發的電，用于鈦白粉及其他化工生產，每小時可發電6000 kW·h，從而降低鈦白粉的生產成本，提高生產利潤，而且節約能源消耗，減少污染物排放，經濟效益與節能環保效益顯著。
1.2 硫磺制酸低溫余熱的利用
利用硫酸裝置SO3吸收過程中的低溫位余熱產生低壓蒸汽，每生產1t硫酸可多回收0.8MPa的低壓蒸汽0.4～0.5 t,使產汽率最高可達1.7 t/t酸，硫酸裝置總的熱能回收率達到90%以上，這是硫酸工業低溫余熱利用的一項突破性的先進技術，是今后硫酸工業余熱利用的發展方向。山東東佳集團經過分析研究決定，引進上海奧格利環保工程有限公司研發的國內先進的低溫余熱回收技術，在原有硫磺制酸系統上進行節能技術改造，此項目上馬后每小時可產生蒸汽36 t，并使熱能回收率由原來的65﹪提高到90﹪以上，回收的蒸汽用于本公司的鈦白粉生產，從而降低集團公司各產品生產成本。
2 采用連續酸解工藝, 確保酸解工序穩定操作并提高酸解工序收率
連續酸解技術，能夠提高酸解率，解決了酸解的污染問題。該技術的優點是:①設備占地面積小、效率高;②能提高酸解率2個百分點，每年可創效益幾千萬元;③廢氣排放緩慢，容易經堿淋吸收，沒有污染問題;④用人員少;⑤更安全、平穩。如果在此項技術的基礎上進行了改進，在其尾氣系統上增加電除酸霧系統，能夠徹底解決尾氣排空污染大氣問題。
3 采用管式過濾機的水洗方法
與目前中國鈦白粉行業普遍使用的板框壓濾機相比，能節省50%的水耗;大幅降低成本、減少廢水排放及廢水處理費用。年產5萬t鈦白粉生產線1a節省的水費、電費、提高收率獲利，合計約千萬元，1.5a可全部收回投資。占地面積少，節省投資。全自動控制，節省人工。無運轉部件、免維護;維護費用低。無物料穿濾，不需要再投資建設二次回收裝置。出液清澈、收率大幅提高。洗滌后，產品中雜質含量比更低，提高產品質量。
4 采用真空結晶法代替冷凍結晶法
鈦液中硫酸亞鐵的結晶工藝，我國傳統流程均采用冷凍結晶技術，即將鈦液置于帶有冷卻盤管及攪拌器的貯槽中，用冷凍鹽水冷卻至6～8 ℃，使溶液中的七水硫酸亞鐵結晶析出。該法缺點是設備大型化困難，能耗較高。而真空結晶技術是以蒸汽為動力，通過蒸汽噴射器使結晶器內形成真空狀態，借鈦液中水分的蒸發將結晶器內鈦液的溫度降至16～18℃，使七水硫酸亞鐵結晶析出。這種方法不但使設備的處理能力大大提高，而且由于鈦液中的水分蒸發，提高了鈦液濃度，減輕了后續鈦液濃縮工序的負荷。因此，真空結晶法具有投資省、能耗低等優點。
5 對磚窯尾氣的治理利用
將水洗廢酸送入煅燒工段，通過與煅燒尾氣直接接觸，吸收煅燒尾氣中的熱量使廢酸預熱升溫，并蒸發掉廢酸中的部分水分，提高廢酸的濃度，增加廢酸濃縮裝置的生產能力。廢酸溫度的提高，可有效地減少廢酸濃縮過程中廢酸預熱所需的蒸汽耗量。同時，煅燒尾氣通過廢酸的接觸洗滌，煅燒尾氣溫度可從350 ℃下降到150 ℃左右，降低煅燒尾氣處理過程中溫度對設備材質的要求。煅燒尾氣溫度的下降，還可使煅燒尾氣洗滌水的耗量明顯下降。
6 用輥壓磨代替雷蒙磨進行粉碎
國際上最早用輥壓磨粉碎鈦白粉的是德國的克朗諾斯，他們于2001年前后與設備生產商
HOSOKAWA共同試驗開發出適用于鈦白粉生產的輥壓磨，在此之前，國際上都用雷蒙磨來粉碎鈦白粉。輥壓磨與雷蒙磨的優缺點對比:
(1)因輥壓磨是靠靜壓力擠碎鈦白粉晶粒，所以該設備在運行時噪音很低，易損部件少，運行費用很低，每年不超過30萬元。雷蒙磨噪音大、梅花架、輥子、磨環等部件經常損壞，備件只能從國外進口，每年運行費用多達500多萬元。
(2)輥壓磨運行只需要1臺電機，電耗低;雷蒙磨運行除主體電機外，還要1臺大型風機將物料從磨中帶出來，能耗高。
(3)輥壓磨粉碎物料時，所有物料都從輥子之間通過，所有鈦白粉晶粒都受高壓力擠壓，因此，其產品粒度更均勻，質量更好。雷蒙磨在粉碎時，總有一部分物料沒有經過粉碎就被強風帶出，因此，其產品粒度均勻性差，質量也稍差。
(4)輥壓磨占廠房少，僅一層廠房即可。雷蒙磨因配套風機和大型布袋收料器，要占三層樓。
(5)輥壓磨在粉碎鈦白粉時，輥子磨損很少，因此不污染產品，保證了產品的質量。
7 對汽粉磨的余熱進行綜合的利用
在鈦白粉生產工藝的二洗和三洗的60℃脫鹽水用水量為260t/h，每天的用水量為6240 t，這部分脫鹽水現在全部靠購買電廠的0.8MPa、170 ℃的水蒸氣直接加熱，每天消耗320t。全年需14 025t標準煤的熱量，對汽粉后的余熱進行綜合的利用，將能量轉變為對離子水的加熱，用于鈦白粉生產的二洗和三洗，將會降低鈦白粉的生產成本，實現對能源的綜合利用，每年可節省14025 t標準煤的熱量具有很大的社會和經濟效益。
8 對生產中產生的廢酸的綜合利用
8.1 生產硫酸銨
采用該技術能夠大大降低鈦白粉廢酸的處理成本，使鈦白粉廢酸能夠綜合利用，改變傳統的鈦白粉廢酸處理方法，符合循環經濟，節約型社會和環保政策，能夠滿負荷的處理鈦白粉廢酸，生產出高質量的硫酸銨，用該技術生產的硫酸銨生產成本低廉，不會給環境造成二次污染，是一種經濟、實用的好方法。
8.2 萃取回收硫酸
萃取法是用一種可選擇性地萃取硫酸亞鐵等雜質離子，不被萃取的胺類有機萃取劑與料液充分接觸，使硫酸進入有機相，達到硫酸與無機鹽分離的目的。萃取體系中的有機相含有萃取劑——有機胺類，溶劑為煤油，同時加入極性調節劑。反萃劑為水或氨水，得到純度很高的硫酸或硫酸銨。硫酸回收率可以達到90%以上，萃余液中硫酸含量為0.1～0.2 mol/L。
萃取法是一種非常有效的酸鹽分離方法，具有平衡速度快，分離效果好，處理能力大，酸回收率高，產品濃度、純度高，易于實現自動控制等優點，采用萃取法回收利用廢硫酸是可行的工藝方案。
8.3 生產凈水劑聚合硫酸鐵
利用硫酸法鈦白粉生產過程中產生的廢酸和硫酸亞鐵生產凈水劑聚合硫酸鐵，能夠徹底地解決硫酸法鈦白粉生產的環境問題，對資源達到了充分的綜合利用，達到以廢制廢的效果，符合國家的產業政策，使鈦白粉生產過程中的負擔變成能夠創收增效的途徑。
9 結 論
在硫酸法鈦白粉生產中，通過采用上述的生產工藝路線，能夠降低能源消耗，大大地減少廢棄物的排放，節能減排、保護環境、加強污染管理、發展循環經濟已經成為我國鈦白粉行業的共同心聲和長期關注的大事。我國鈦白粉行業當前已將持續、健康發展作為行業的共識，正在采取措施以最快速度去改變傳統的、粗放型的經濟增長模式，實施節能減排、清潔生產，實現又好又快發展。
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