Η διαδικασία Kroll είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του μεταλλεύματος σε μέταλλο τιτανίου. Οι μηχανικοί, οι κατασκευαστικές εταιρείες και οι ιατρικές εταιρείες χρησιμοποιούν τιτάνιο για διάφορους σκοπούς, επειδή είναι τόσο ισχυρό όσο ο χάλυβας, αλλά είναι πιο ελαφρύ. Ίχνη τιτανίου μπορούν να βρεθούν σε ορυκτά όπως το ρουτίλιο και ο ιλμενίτης, αλλά η πυρομεταλλουργική διαδικασία Kroll αφαιρεί τις ακαθαρσίες και παράγει ένα μέταλλο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ιατρικά εμφυτεύματα, κατασκευές και σχεδιασμό αεροσκαφών.
Το τιτάνιο ανακαλύφθηκε στη Μεγάλη Βρετανία το 1791 από έναν άνδρα ονόματι William Gregor. Ένας Γερμανός επιστήμονας ονόματι Martin Heinrich Klaproth το ονόμασε από τον Έλληνα θεό Τιτάνα την ίδια χρονιά. Οι επιστήμονες άρχισαν να αναπτύσσουν τρόπους εξαγωγής του νεοανακαλυφθέντος στοιχείου από το ρουτίλιο και τον ιλμενίτη, και το 1910 ένας χημικός ονόματι Matthew Hunter ανέπτυξε μια μέθοδο για την παραγωγή μετάλλου τιτανίου με ανάμειξη ρουτιλίου με οπτάνθρακα και χλώριο. Η διαδικασία Hunter έγινε η πρώτη διαδικασία βιομηχανικής κλίμακας για την παραγωγή αυτού του μετάλλου.
Κατά τη δεκαετία του 1930, ένας επιστήμονας από το Λουξεμβούργο ονόματι William Kroll άρχισε να πειραματίζεται με το τιτάνιο. Το 1938, ανέπτυξε αυτό που αργότερα έγινε γνωστό ως μέθοδος Kroll. Ο Kroll μετακόμισε στις Ηνωμένες Πολιτείες μετά το ξέσπασμα του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου και η διαδικασία παραγωγής του μετάλλου τιτανίου κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1940. Το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ακυρώθηκε αργότερα από την ομοσπονδιακή κυβέρνηση επειδή ο Kroll δεν ήταν πολίτης των Ηνωμένων Πολιτειών. Μπήκε σε μια νομική μάχη επτά ετών που κορυφώθηκε με την αποκατάσταση του διπλώματος ευρεσιτεχνίας.
Η διαδικασία Kroll ξεκινάει περνώντας το αέριο χλώριο μέσω του ρουτιλίου σε έναν χλωριωτή. Κατά το πρώτο στάδιο της διαδικασίας, από το μετάλλευμα παράγονται τετραχλωριούχο τιτάνιο και χλωριούχα. Το οξυγόνο αφαιρείται από το τετραχλωρίδιο του τιτανίου μέσω μιας διαδικασίας απόσταξης, και αυτό αφήνει το τετραχλωριούχο τιτάνιο σε υγρή μορφή. Οι επιστήμονες προσθέτουν υγρό μαγνήσιο ή νάτριο στο τετραχλωριούχο τιτάνιο και το τελικό αποτέλεσμα είναι ένα μεταλλικό σφουγγάρι.
Αυτό το σφουγγάρι τιτανίου συνθλίβεται και στη συνέχεια τοποθετείται σε έναν κλίβανο τόξου κενού αναλώσιμου ηλεκτροδίου. Το σφουγγάρι λιώνει μέσα στον κλίβανο αλλά, σε αντίθεση με άλλα μέταλλα, δεν χύνεται γιατί στερεοποιείται στο κενό. Μια ράβδος τιτανίου που παράγεται κατά τη διαδικασία Kroll μπορεί να ζυγίζει πάνω από 5,000 κιλά (5.51 τόνους). Τα πολλαπλά στάδια της διαδικασίας Kroll σημαίνουν ότι το τιτάνιο είναι πολύ πιο ακριβό στην παραγωγή από παρόμοια είδη μετάλλων, όπως ο χάλυβας.
Μετά την ανάπτυξη της διαδικασίας Kroll, ο William Kroll χρησιμοποίησε μια παρόμοια τεχνική για να δημιουργήσει μέταλλο ζιρκονίου. Τόσο το τιτάνιο όσο και το ζιρκόνιο χρησιμοποιούνται τώρα για την κατασκευή εξαρτημάτων για διαστημικά πλοία. Το τιτάνιο, σε αντίθεση με το ζιρκόνιο, δεν αποτελεί κίνδυνο για την υγεία και ως εκ τούτου χρησιμοποιείται επίσης για ιατρικά εμφυτεύματα.