Che cos'è il processo Kroll?
Il processo Kroll è un metodo utilizzato per convertire il minerale in metallo al titanio. Ingegneri, aziende manifatturiere e aziende mediche usano il titanio per una varietà di scopi diversi perché è forte come l'acciaio ma più leggero. Tracce di titanio possono essere trovate in minerali come il rutilo e ilmenite, ma il processo pirometallurgico di Kroll rimuove le impurità e produce un metallo che può essere utilizzato negli impianti medici, nella costruzione e nella progettazione di aeromobili.
Il titanio fu scoperto in Gran Bretagna nel 1791 da un uomo di nome William Gregor. Uno scienziato tedesco di nome Martin Heinrich Klaproth lo chiamò come il dio greco Titano nello stesso anno. Gli scienziati hanno iniziato a sviluppare modi per estrarre l'elemento appena scoperto da rutilo e ilmenite, e nel 1910 un chimico di nome Matthew Hunter ha sviluppato un metodo per produrre metallo al titanio mescolando il rutilo con coke e cloro. Il processo Hunter è diventato il primo processo su scala industriale per la produzione di questo metallo.
Durante gli anni '30, uno scienziato lussemburghese di nome William Kroll iniziò a sperimentare il titanio. Nel 1938, sviluppò quello che in seguito divenne noto come il metodo Kroll. Kroll si trasferì negli Stati Uniti dopo lo scoppio della seconda guerra mondiale e il suo processo per la produzione di titanio metallico fu brevettato negli Stati Uniti nel 1940. Il brevetto fu successivamente annullato dal governo federale perché Kroll non era cittadino degli Stati Uniti. Ha iniziato una battaglia legale di sette anni che è culminata con il ripristino del brevetto.
Il processo di Kroll inizia passando il cloro gassoso attraverso il rutilo in un cloratore. Durante la prima fase del processo, il tetracloruro di titanio e i cloruri sono prodotti dal minerale. L'ossigeno viene rimosso dal tetracoldo di titanio attraverso un processo di distillazione e questo lascia il tetracloruro di titanio in una forma liquida. Gli scienziati aggiungono magnesio liquido o sodio al tetracloruro di titanio e il risultato finale è una spugna metallica.
Questa spugna di titanio viene frantumata e quindi inserita in una fornace ad arco sotto vuoto per elettrodo di consumo. La spugna si scioglie all'interno della fornace ma, a differenza di altri metalli, non viene versata perché si solidifica nel vuoto. Un lingotto di titanio prodotto durante il processo Kroll può pesare oltre 5.000 chilogrammi (5,51 tonnellate). Le molteplici fasi del processo Kroll significano che il titanio è molto più costoso da produrre rispetto a tipi simili di metallo, come l'acciaio.
Dopo aver sviluppato il processo Kroll, William Kroll ha usato una tecnica simile per creare metallo allo zirconio. Sia il titanio che lo zirconio sono ora utilizzati per realizzare parti di navi spaziali. Il titanio, a differenza dello zirconio, non rappresenta un pericolo per la salute ed è quindi utilizzato anche per gli impianti medici.