氯化法钛白粉作为高端颜料领域的主流工艺，凭借其高效、环保、产品性能优越等特性，成为全球钛白粉产业升级的核心方向。其工艺流程涵盖氯化、氧化、后处理三大环节，设备配置需满足高温、强腐蚀、连续化生产等严苛条件。
一、氯化阶段：核心反应与设备协同
氯化阶段是钛原料转化为四氯化钛（TiCl₄）的关键步骤。以高品质钛渣或人造金红石为原料，与石油焦按比例混合后，通过沸腾氯化炉完成氯化反应。该设备采用钢制炉体，内衬耐火材料并配备外部水冷套，确保925-1010℃高温环境下的稳定性。氯气从炉底注入，与粉料在沸腾层充分接触，生成TiCl₄气体及金属氯化物。
反应气体经旋风分离器去除未反应固体粉尘后，进入冷凝系统。通过逐级冷却，分离出亚铁氯化物、三氯化铁等杂质，最终利用冷四氯化钛喷淋技术收集精制TiCl₄。此阶段需配备蒸馏塔进行深度提纯，去除四氯化硅等低沸点杂质，确保TiCl₄纯度达99.9%以上。
二、氧化阶段：高温气相反应与控制技术
氧化阶段是决定钛白粉晶型与粒径的核心环节。精制TiCl₄气体经预热后，与预热氧气、成核剂（如AlCl₃）在氧化反应器内混合，引发剧烈气相氧化反应。反应温度控制在1300-1800℃，生成金红石型TiO₂颗粒与氯气。
为防止颗粒团聚，反应气流需通过低温循环氯气骤冷至700℃以下，再经管路冷却至200℃。此过程中，旋风分离器与布袋收集器组成的气固分离系统，可高效回收TiO₂颗粒，分离效率达99.5%以上。
氧化反应器的设计是技术难点。国内企业通过研发新型高温耐蚀合金材料，解决了设备结疤堵塞问题。例如，锦州钛白粉厂采用的喷粒除疤技术，使反应器连续运行周期延长至300天以上。
三、后处理阶段：表面改性与成品制备
后处理阶段通过物理与化学方法优化钛白粉性能。TiO₂颗粒经湿法脱氯（加水制浆后洗涤）或干法脱氯（流化床处理）去除残留氯后，进入打浆工序。通过砂磨机实现粒径均一化（D50≤0.3μm），再经锆、铝包膜处理提升耐候性。
表面处理后的浆料通过喷雾干燥塔在180-220℃下脱水，含水率降至0.5%以下。最终产品经气流粉碎机微粉化后包装，粒径分布集中度（CV值）可控制在15%以内，满足高端涂料、塑料等领域需求。
四、辅助系统：环保与自动化集成
项目需配套除尘系统（如脉冲布袋除尘器）处理尾气，粉尘排放浓度≤10mg/m³；废水处理站采用中和沉淀+膜过滤技术，实现水资源循环利用。自动化控制系统通过DCS/PLC实时监测温度、压力、流量等参数，确保工艺稳定性。例如，国钛纳米8万吨项目采用的国际领先控制系统，使产品合格率提升至98.7%。
五、产业化实践与设备国产化突破
国内氯化法钛白粉产能快速扩张，鼎龙集团50万吨项目、国钛纳米8万吨项目均采用全链条氯化法工艺。核心设备如氧化反应器、蒸馏塔已实现国产化，但高温耐蚀合金材料、精密控制阀等部件仍依赖进口。未来需加强产学研合作，突破“卡脖子”技术，推动产业向高端化、绿色化转型。
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