Co to jest proces Krolla?

Proces Kroll to metoda wykorzystywana do przetwarzania rudy w metaliczny tytan. Inżynierowie, firmy produkcyjne i firmy medyczne używają tytanu do różnych celów, ponieważ jest on tak wytrzymały jak stal, ale jest lżejszy. Ślady tytanu można znaleźć w minerałach, takich jak rutyl i ilmenit, ale proces pirometalurgiczny Krolla usuwa zanieczyszczenia i wytwarza metal, który można wykorzystać w implantach medycznych, konstrukcji i projektowaniu samolotów.

Tytan został odkryty w Wielkiej Brytanii w 1791 roku przez niejakiego Williama Gregora. Niemiecki naukowiec Martin Heinrich Klaproth nazwał go w tym samym roku na cześć greckiego boga Tytana. Naukowcy zaczęli opracowywać sposoby ekstrakcji nowo odkrytego pierwiastka z rutylu i ilmenitu, aw 1910 chemik Matthew Hunter opracował metodę wytwarzania metalicznego tytanu przez zmieszanie rutylu z koksem i chlorem. Proces Huntera stał się pierwszym procesem na skalę przemysłową do produkcji tego metalu.

W latach 1930. XX wieku naukowiec z Luksemburga, William Kroll, zaczął eksperymentować z tytanem. W 1938 r. opracował metodę znaną później jako metoda Krolla. Kroll przeniósł się do Stanów Zjednoczonych po wybuchu II wojny światowej, a jego proces produkcji metalicznego tytanu został opatentowany w Stanach Zjednoczonych w 1940 roku. Patent został później unieważniony przez rząd federalny, ponieważ Kroll nie był obywatelem Stanów Zjednoczonych. Wdał się w siedmioletnią batalię prawną, której kulminacją było przywrócenie patentu.

Proces Kroll rozpoczyna się od przepuszczenia gazowego chloru przez rutyl w chloratorze. W pierwszym etapie procesu z rudy powstaje czterochlorek i chlorki tytanu. Tlen jest usuwany z czterochlorku tytanu w procesie destylacji, co pozostawia czterochlorek tytanu w postaci ciekłej. Naukowcy dodają płynny magnez lub sód do czterochlorku tytanu, a efektem końcowym jest metaliczna gąbka.

Ta gąbka tytanowa jest kruszona, a następnie umieszczana w próżniowym piecu łukowym z elektrodami eksploatacyjnymi. Gąbka topi się wewnątrz pieca, ale w przeciwieństwie do innych metali nie jest wylewana, ponieważ krzepnie w próżni. Wlewek tytanowy wyprodukowany w procesie Kroll może ważyć ponad 5,000 kilogramów (5.51 tony). Wieloetapowy proces Kroll oznacza, że ​​produkcja tytanu jest znacznie droższa niż podobnych rodzajów metalu, takich jak stal.

Po opracowaniu procesu Kroll, William Kroll zastosował podobną technikę do tworzenia metalu cyrkonowego. Zarówno tytan, jak i cyrkon są obecnie używane do produkcji części statków kosmicznych. Tytan, w przeciwieństwie do cyrkonu, nie stanowi zagrożenia dla zdrowia, dlatego jest również stosowany do implantów medycznych.