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国家标准计划《硫酸法钛白粉联产法工艺清洁生产技术规范》由 TC579(全国钒钛磁铁矿综合利用标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国钢铁工业协会

主要起草单位 生态环境部环境规划院中国涂料工业协会龙佰集团股份有限公司山东道恩钛业有限公司山东鲁北企业集团总公司攀西钒钛检验检测院等

目录

基础信息

计划号
20250156-T-605
制修订
制定
项目周期
18个月
下达日期
2025-01-27
公示开始日期
2024-12-03
公示截止日期
2025-01-02
标准类别
基础
国际标准分类号
87.060
87 涂料和颜料工业
87.060 涂料配料
归口单位
全国钒钛磁铁矿综合利用标准化技术委员会
执行单位
全国钒钛磁铁矿综合利用标准化技术委员会
主管部门
中国钢铁工业协会

起草单位

目的意义

钛白粉作为精细无机化工产品,广泛用在涂料、塑料、造纸、化纤、油墨、橡胶、食品、化妆品等领域,是目前世界范围内用量最大、使用范围最广的颜料。

2023年,全球钛白粉总产能、总产量分别为1011.7万吨、701.8万吨。

其中,中国钛白粉总产能564.6万吨、总产量420.3万吨,分别占全球的55.8%、59.9%,连续多年稳居世界第一。

未来预计全球钛白粉新增产能主要集中在中国,其份额将会进一步提高,五年内将超过60%。

我国主要以钒钛磁铁矿为原料,采用硫酸法和氯化法工艺生产钛白粉。

经十余年发展,我国硫酸法钛白粉生产工艺技术和装备逐步趋于成熟。

2023年我国硫酸法钛白粉产量为358.9万吨,占总产量420.3万吨的85.4%。

经估算,钛白粉行业每年排放含SO2、酸雾和粉尘的废气580亿立方米,排放浓度为20%左右的废硫酸1461-1948万吨,产生钛石膏近3000万吨,是环保关注的重点行业之一。

随着国家 “双碳”战略提出“遏制‘高污染、高排放’(两高)项目盲目发展”,以及建设人与自然和谐共生现代化、推动产业绿色低碳高质量发展的政策导向,钛白粉行业亟需走出一条绿色低碳高质量发展的道路。

为此,各企业积极探索自身优势,通过降耗提质增效探索钛白粉的可持续发展。

企业通过生产钛白粉原料(硫酸、钛矿或酸溶渣等)生产工艺技术、钛白粉生产工艺技术、钛白粉副产物(钛石膏、七水硫酸亚铁、中水、废酸等)等多种生产工艺技术和多个产品(产业链)进行集成耦合创新,开发形成较为清洁的硫酸法钛白粉联产法生产工艺,该工艺的提出、探索和实施完善,适合我国资源禀赋、产业基础、技术潮流、环保导向,形成资源—产品—废物—再生资源的可持续发展模式,最大限度地降低资源、能源等的消耗,提高资源、能源等的利用效率,达到社会效益、经济效益和行业发展集约统一、清洁生产与耦合集成。

与传统硫酸法工艺相比,生产每t钛白粉,钛资源的消耗、能耗、水耗分别降低6%、44%和40%以上,“三废”排放总体上降低80%以上。

硫酸法钛白粉联产法生产工艺在同一企业或者工业园区内,以钛白粉生产为主线,配套硫酸生产装置,有效利用硫酸或者电厂等的热能,减少新建燃煤锅炉提供热能,采用多种余热回收工艺技术如转窑余热、气粉尾气余热等,有效降低能源消耗和减少二氧化碳的排放。

过程产品硫酸亚铁、废酸、钛石膏等通过深加工和再次利用制备新的产品,中和后的达标排放中水通过一定方式处置得以回收或者再利用。

以此,实现过程中间产品、过程副产品和最终废弃物的再利用,切实达到“源头消减、过程控制、末端治理”的绿色清洁生产,提高资源的综合利用效率。

近年,龙佰集团、山东道恩、鲁北集团、山东东佳、广东惠云等企业,根据自身生产工艺、原材料及周边配套产业的特点,实现了多种途径的联产,为钛白粉行业的绿色、低碳、可持续发展奠定基础。

龙佰集团将钛白粉与硫磺制酸、铁系颜料生产、硫酸亚铁制备、氧化钪提取、钛石膏产品、磷酸铁锂新能源等装置进行联合生产,并对原硫酸法钛白粉排放的“三废”进行了“变废为宝”式的处理。

该技术使企业的钛资源利用率由原来的82%提高到87%以上;制酸系统的热能利用率由原来的65%提高到90%以上;企业总能耗下降了40%,年节能5万吨标煤;企业水耗下降35%;年利用废渣量104万吨,解决了厂区内废渣、电石泥的污染问题;企业产品品质由原来的单一钛白粉增加到十多种产品。

该工艺通过了中国石油和化学工业联合会、中国环境学会组织的科技成果鉴定。

中国工程院院士张懿等专家一致认为,该技术为中国硫酸法钛白粉产业破解环保困局、实现产业健康发展开辟了一条创新之路。

经初步核算,联产法清洁工艺升级传统硫酸法,仅在新建产能投资、落后产能退出补贴和被淘汰装置固定资产净值损失等方面一次性多投入31.82亿元,但就环境方面效益来说,可使全行业废水、CODCr、SO42-、废气、酸雾、SO2和废渣每年分别减少排放0.67亿吨、1.53万吨、60.28万吨、排放1.66×106Nm3、0.142万吨、2.09万吨和686.44万吨;节约能耗113.47万吨标煤、新鲜水0.87亿吨、钛铁矿48.46万吨、硫酸217万吨;全行业每年在“三废”治理费用、资源和能源消耗等方面可以节约资金31.1亿元。

鉴于此,生态环境部《环境保护综合名录》(2021年版)硫酸法钛白粉联产法被排除在“高污染”产品名录工艺外。

《产业结构调整指导目录(2024年本)》,硫酸法钛白粉联产法工艺亦被排除在限制类工艺外。

目前,硫酸法钛白粉联产法生产工艺的工艺流程、设备规模、三废排放、资源消耗、温室气体排放、关键内容、主要特征,均需通过标准进一步予以明确,以配套相关产业政策和环保政策,引导行业绿色低碳高质量发展。

因此制定《硫酸法钛白粉联产法工艺清洁生产技术规范》国家标准势在必行。

范围和主要技术内容

1 范围 本文件规定了硫酸法钛白粉联产法工艺清洁生产的基本要求、生产工艺与装备要求、产品要求、能源及资源要求、环境排放要求、资源综合利用要求、绩效指标、数据采集和计算方法。 本文件适用于以硫磺或硫铁矿制酸(浓硫酸)、钛渣、钛精矿等为主要原料的硫酸法钛白粉联产法工艺清洁生产的评价。 2 主要技术内容 2.1 生产工艺与装备要求 1)应根据生产工艺路线、能源利用水平等选择设备,鼓励采用连续酸解设备、MVR设备等节能设备。 2)应建有管理、维护、保养、更新及报废制度,现场各类运行记录完整、有效。 3)各类生产设备不应使用国家明令淘汰的产品,对于列入国家淘汰目录的产品或设备应按要求制定淘汰计划,并按计划进度进行淘汰更新。 4)磨矿、水解、煅烧、包膜、干燥、气粉机、成品包装用等工序宜采用集散控制系统(DCS)或可编程逻辑控制器(PLC)控制。 5)应采取有效措施,保证生产装置(单元)稳定运行,避免或减少非计划停工。 6)应设置脱硫塔、静电除雾器、沉淀池等污染物处理设施,污染物处理设施的处理能力应与生产排放相适应,确保污染物排放达到相关法律法规及标准要求。 7)应至少具备以下联产工序(装置)的两种或两种以上:独立的制酸工序,磷肥、镁肥等化肥生产工序,磷酸铁、聚合硫酸铁、净水剂等制备工序、氧化铁制备工序,或其他与钛白粉生产工序不同的其他生产工艺和装置。 2.2 产品要求 1)产品应定期进行型式检验,出具型式检验报告,产品质量满足GB/T 1706或相关产品标准的要求。 2)产品宜满足HG/T 5983要求,宜通过绿色产品认证或相关评价,获得认证或评价证书。 2.3 能源及资源要求 2.3.1 能源投入 1)应采取措施优化用能结构,降低钛白粉生产过程的(单位产品)综合能耗。 2)宜根据工厂自然环境及周边条件,开发利用风能、太阳能等可再生能源。 3)应采取措施,提高天然气等清洁能源的使用比例。 4)应建立能源资源计量和统计制度,制定装置、主要用能设备、建筑等重点用能、用水设备和设施的管理规程;并建立能耗台账,定期对影响能耗的关键设备和系统进行检测和分析。 5)应对系统中有回收价值的能源采取回用或节能措施。如:设备、管道的保温措施、回转窑尾气的余热利用、余热锅炉等。 6)宜采用压缩空气等能源的智能化管理措施,提高能源利用率。 2.3.2 资源投入 1)应采取必要措施减少原辅材料的使用。如废酸回收利用,提高酸解率、采用高品位钛原料等措施。 2)应采取废水回用利用、先进水洗设备等措施,减少水资源消耗,提高水资源利用率。 3)应定期开展水平衡测试,对水耗较大的设备和系统进行分析,提出整改措施并落实。 4)应避免出现水、钛液等资源的跑冒滴漏现象。 5)应对原辅料等采取计量秤、液位计、流量计等计量。 2.4 环境排放要求 2.4.1 大气污染物 1)大气污染物排放应满足GB 31573要求。 2)应按照GB/T 16157要求在废气排放点安装固定废气自动监测设备。 3)应建立大气污染物排放台账,开展自行监测和监控,保存原始监测和监控记录。 2.4.2 废水 1)废水排放应满足GB 31573要求。 2)废水应清污分流、分类收集、分质处理,并按HJ 1279的要求处理废水。 3)应在排污口安装固定废水自动监测设备。 4)应建立水污染物排放台账,开展监测和监控。 2.4.3 噪声 1)应建立噪声源台账,对噪声敏感建筑物或工人长期工作场所开展监测和监控。 2)厂界噪声应满足GB 12348和地方主管部门的要求。 2.4.4 固体废物 1)应理清固体废物属性(一般工业固体废物或危险废物),对固体废物严格实施分类管理。 2)应落实工业固体废物申报登记制度,制定危险废物管理计划。 3)固体废物收集、贮存、运输、处置、利用符合国家和地方相关法律法规和标准要求,满足GB 18597、GB 18598、GB 18599、GB 18484的要求。 4)外委处置危险废物的,依法取得转移批准,委托有危险废物经营许可证且具备处置能力的单位处置,按规定填写转移联单。 5)工业固体废物资源化利用和无害化处置率应达到100%。 2.5 资源综合利用要求 1)酸解废渣应通过浮选回收钛矿装置回收钛矿并再利用。 2)宜配建硫磺制酸系统:硫酸产能与钛白粉产能相配套,1万吨钛白粉产能配建4万吨硫磺制酸产能(不考虑硫酸回用等因素)。硫磺制酸装置规模不小于30万吨/年、硫铁矿制酸装置不小于20万吨/年。同时需具备热能梯级利用技术和低位余热利用技术,显著降低能耗。 3)应对废稀酸进行综合利用,做到废稀酸无外排。七水硫酸亚铁综合利用技术包括但不限于以下所列: ——配建聚合硫酸铁生产装置; ——配建一水硫酸亚铁生产装置; ——用于生产氧化铁系颜料; ——用于生产磷酸铁生产装置。