1 、國內TiCl4生產及質量現(xiàn)狀
氯化法生產TiCl4,是利用氯氣與富鈦料在有碳存在的高溫條件下進行氧化還原反應,該條件下混合料中的能與氯氣發(fā)生反應的金屬及非金屬物質全部轉化為氯化物,生成粗TiCl4,再通過精制工藝提純?yōu)榫玊iCl4。現(xiàn)階段國內鈦工廠使用的氯化工藝主要有沸騰氯化與熔鹽氯化;沸騰氯化又細分為有篩板沸騰氯化與無篩板沸騰氯化。其氯化工藝各有特點。精制除釩工藝主要有有機物除釩、鋁粉除釩、銅絲除釩三種工藝。
精TiCl4的品質,主要取決于富鈦料中雜質的種類與含量、精制工藝以及全生產流程控制的穩(wěn)定性。
首先是富鈦料中雜質的含量。富鈦料分為高鈦渣、人造金紅石、天然金紅石等,其的二氧化鈦含量都在90%以上。因鈦鐵礦床分布,其伴生礦各元素含量不一,經過電爐氧化還原鈦鐵分離,同時去除了一些低沸點金屬元素,得到優(yōu)質高鈦渣;天然金紅石主要是海濱沙礦,由水力沖擊天然聚集,其該鎂含量較低,但未經過高溫還原過程,相對高鈦渣來說,部分元素會帶入到氯化過程中,需要在精制提純過程中除去。人造金紅石由于各工藝路線不盡相同,產品中各元素含量不盡相同。在此不細論述。
國內近些年富鈦料的鈣、鎂、鋁、錳含量越來越高,錫含量也抬頭。對于現(xiàn)在的氯化工藝來說,是有害的,現(xiàn)在國內各企業(yè)的工藝情況,錫不是能很好地去除的。各企業(yè)采購的富鈦料礦源不同(不穩(wěn)定),其產品品質也就有差異。從分析數(shù)據來看,采用天然金紅石生產與高鈦渣生產相比較,產品錫含量明顯偏高。但金紅石含鈣鎂含量低,有利于裝置連續(xù)生產及后續(xù)環(huán)保工作的展開。
熔巖氯化的優(yōu)勢為能采用高鈣鎂的鈦渣進行生產,且由于熔鹽氯化反應溫度相對較低,生產的粗TiCl4中高沸點雜質相對于沸騰氯化少,有利于精制提純。如攀枝花地區(qū)的以及云南地區(qū)的鈦礦生產的鈦渣。這種礦源在國內比較豐富,攀枝花地區(qū)以及云南地區(qū)都屬于此類礦源。相較而言,沸騰氯化對原料的要求更加嚴格,主要是針對原料中的鈣鎂含量,無篩板沸騰氯化 要求鈣加鎂含量最高不高于2.5%,最好是1.5%。有篩板沸騰 氯化對于鈣、鎂含量分開控制。對于沸騰氯化中的有篩板大型氯化爐來說,原料中鈣鎂含量對生產的正常進行起到很關鍵的作用。
各企業(yè)選擇氯化生產工藝的不同,以及對原材料中雜質組 分控制不同,各企業(yè)生產的粗TiCl4中雜質成分不盡相同。給提純工藝帶來不同的要求、對產品的品質也有較大的區(qū)別。高鈦渣中部分重金屬在電爐冶煉過程中大部分能除去,而金紅石中錫含量相對較高。加上在精制過程中,各精制提純路線不相同,對產品品質的最終還是有影響的。雖然四氯化鈦標準只要求了硅、鐵、 釩、 鋁、錫幾個元素在產品中的含量,但對產品等級細分很明確,且增加了錫元素的分析。在實際市場應用中,各行業(yè)還提出了更多的要求。向著定制化方向發(fā)展。
2、TiCl4市場現(xiàn)狀
國內TiCl4產量大部分都是自產自銷,作為中間產品在企業(yè)內部進行使用。數(shù)據統(tǒng)計顯示2017年TiCl4總產量為:85.99萬噸,多數(shù)為企業(yè)自用;在市場上流通的TiCl4量為27.91萬噸,占總產量的比為32.45%。TiCl4的用途主要是氯化法鈦白、海綿鈦,多數(shù)企業(yè)還是以企業(yè)自產自銷為主,而在市場上流通的 TiCl4中,供給海綿鈦企業(yè)作為原材料使用量約32.08萬噸,占比55.70%,供給其他行業(yè)使量約為12.36萬噸,占比44.30%。市場上大多數(shù)TiCl4都被海綿鈦使用。除了海綿鈦生產的55.70% 以外,其他的在市場流通的TiCl4中,大量分散的精細化工領域所使用,因為精細化工對原材料要求區(qū)別,同時精細化工領域 對于產品的要求各有不同,也催生了一些差別。2018年四氯化鈦產量略有減少,各行業(yè)比例基本與上情況一致。
在市場流通的TiCl4中,由于在除釩過程中采取的除釩工藝不同,導致產品品質也有區(qū)別,這些區(qū)別在海綿鈦等領域有所體現(xiàn),但不太明顯,比較明顯的體現(xiàn)是出現(xiàn)在是精細化工領域。
主要為表現(xiàn)為鋁粉除釩TiCl4氧含量較低,但鋁含量稍高。有機物除釩提純產品中含碳量相較對含量偏高。銅絲除釩其金屬銅成本高,但產品有機物含量、硫含量極低,品質穩(wěn)定。在精細化工一些特殊的領域得到應用。
3、 市場上TiCl4的細分領域
由于金紅石/高鈦渣原材料的選擇不同、氯化工藝不同、 精制除釩、精制分離除釩工藝的不同,以及各企業(yè)生產管理著重點不同,導致了TiCl4產品的各種元素還是有細微的差別。根據 我司十幾年的生產經驗,特別原材料的選擇與精制工藝的選 擇,對于精TiCl4產品品質影響最為主要。
現(xiàn)在市場上流通的TiCl4,主要是用于海綿鈦領域,同時由于精細化工領域鈦系列產品的逐步開發(fā),對于精TiCl4的要求愈 來愈高,或者是對精TiCl4里面某幾個元素的要求愈來愈高。為 此也催生了對小眾TiCl4市場的細分,同時采取不同的分離控制方式來達到不同用戶對于TiCl4中某些元素的要求。同時也是 對TiCl4本身品質的一個質的提升。在某些用鈦領域,對其中主要有機物有比較高的要求,同時對某幾個元素也有特殊要求, 銅法除釩生產的TiCl4正好能滿足其性能要求。在顏料領域,由 于歐美公司的產品主導市場,提高國產產品質量,對于顏料用 TiCl4,前景比較看好。
4、TiCl4的前景探討
基于以上情況,在TiCl4這個產品上,會向著大型化、集中化、差異化、多元化、定制化發(fā)展。對于氯化法鈦白生產來說,必須大型化氯化工藝,連續(xù)化生產才能滿足氯化、氧化循環(huán),才能達產達標產生效益。同時國內海綿鈦生產企業(yè)也比較集中,海綿鈦企業(yè)所需TiCl4量比較集中,也應該向著大型化,集中化發(fā)展。對于精細化工市場,將向著差異化、多元化、定制化發(fā)展。TiCl4用途較多,使用范圍較廣,各用途對于品質要求不一, 要求各異,基于滿足市場需求,同時也是做強、做精TiCl4行業(yè), 對于不同用戶不同行業(yè)的需求,都要采取差異化的方式來滿足。熔鹽氯化、沸騰氯化、有機物、鋁粉、銅絲除釩在現(xiàn)階段相互并存,相輔相成,取長補短來滿足市場對不同TiCl4的需求。