Kako se proizvodi titan?
Krollov proces
Kroll proces uglavnom proizvodi titan visoke čistoće. Ovo počinje uklanjanjem titanijeve rude, koja je uglavnom ilmenit ili rutil, a zatim se pretvara u titanijev tetraklorid (TiCl₄) putem karbokloriranja. Intermedijarni spoj se pročišćava destilacijom prije redukcije u prisutnosti magnezija u inertnoj atmosferi kako bi se dobila titanska spužva. Dobivena čvrsta titanska spužva se uklanja, lomi u male komadiće i pretapa da bi se dobio tekući metal. Razvio ju je William Kroll 1940-ih, a ova metoda ostaje središnja u proizvodnji titana zbog svoje isplativosti u proizvodnji metala spremnog za industriju.
Važnost titanove rude u proizvodnji
Učinkovit i djelotvoran proizvodni proces zahtijeva sirovine za stvaranje metalnog titana, koji je dostupan samo iz izvora rude titana. Danas se obično koriste dvije primarne rude ilmenit i rutil. Tipično, ilmenit (FeTiO₃) sadrži oko 45-60% TiO₂ dok rutil (TiO₂) sadrži mnogo veću koncentraciju približno 90-95%. Kao rezultat svoje krutosti, rutil ima manje zahtjeve za obradu što ga čini poželjnijim, ali rijetkim resursom.
Ključni tehnički parametri:
Sadržaj titan dioksida: Izravno povezan s time koliko će Krollov proces biti učinkovit, ovisno o tome koliko čiste rude poput rutila smanjuju i troškove i vrijeme obrade.
Tvrdoća rude: Oba minerala općenito su tvrda, ali mehanička svojstva utječu na procese mljevenja i ekstrakcije.
Razine nečistoća: Potrebno je poduzeti dodatne korake kako bi se uklonile nečistoće kao što je željezo iz ilmenita; to utječe na ukupni prinos i kvalitetu.
Proizvođači mogu osigurati veći prinos i razine čistoće u konačnom metalu titana pravilnim nabavljanjem i preradom visokokvalitetne rude titana, čime se u konačnici poboljšava njegova primjena u raznim industrijama.
Uloga magnezija i klorida u proizvodnji titana
Magnezij i klorid igraju značajnu ulogu u procesu proizvodnje titana koristeći Krollov proces. Kao redukcijsko sredstvo, magnezij mijenja titanijev tetraklorid (TiCl₄) u svoj početni materijal iz titanijeve spužve. Ovaj korak uključuje kloriranje titanijeve rude kako bi se dobio pročišćeni TiCl4, hlapljivi spoj. Titanov oksid se u ovoj fazi pretvara u TiCl4 uz pomoć klorida.
U reakciji jezgre tijekom inertne atmosfere, rastaljeni magnezij se miješa s TiCl4 na vrlo visokim temperaturama oko 800-900 stupnjeva, uzrokujući redukciju TiCl4 u titanovu spužvu i proizvodnju MgCl₂ kao nusprodukta. Ukupna reakcija je sljedeća:\[ TiCl₄ + 2Mg \rightarrow Ti + 2MgCl₂ \]
Ostaci MgCl₂ moraju se obično ukloniti elektrolitičkim tehnikama koje također oporavljaju magnezij za ponovnu upotrebu unutar ovog ciklusa, čineći ga održivim. Učinkovitost magnezija i razine čistoće u smislu klorida izravno utječu na prinos i kvalitetu proizvedenu titanskim spužvama, čime se naglašava njihov značaj u proizvodnji titana.
