Wat is het Kroll-proces?
Het Kroll-proces is een methode om erts om te zetten in titaniummetaal. Ingenieurs, productiebedrijven en medische bedrijven gebruiken titanium voor verschillende doeleinden, omdat het zo sterk is als staal maar lichter is. Titelsporen zijn te vinden in mineralen zoals rutiel en ilmeniet, maar het pyrometallurgische Kroll-proces verwijdert onzuiverheden en produceert een metaal dat kan worden gebruikt in medische implantaten, constructie en vliegtuigontwerp.
Titanium werd in 1791 ontdekt in Groot-Brittannië door een man genaamd William Gregor. Een Duitse wetenschapper genaamd Martin Heinrich Klaproth noemde het in hetzelfde jaar naar de Griekse god Titan. Wetenschappers begonnen manieren te ontwikkelen om het nieuw ontdekte element uit rutiel en ilmeniet te extraheren, en in 1910 ontwikkelde een chemicus met de naam Matthew Hunter een methode voor het produceren van titaniummetaal door rutiel te mengen met cokes en chloor. Het Hunter-proces werd het eerste proces op industriële schaal voor de productie van dit metaal.
In de jaren dertig begon een Luxemburgse wetenschapper, William Kroll, te experimenteren met titanium. In 1938 ontwikkelde hij wat later bekend werd als de Kroll-methode. Kroll verhuisde naar de Verenigde Staten na het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog, en zijn proces voor het produceren van titaniummetaal werd in 1940 in de Verenigde Staten gepatenteerd. Het patent werd later tenietgedaan door de federale overheid omdat Kroll geen Amerikaans staatsburger was. Hij ging een juridische strijd van zeven jaar aan die resulteerde in het herstel van het patent.
Het Kroll-proces begint met het doorleiden van chloorgas door rutiel in een chlorinator. Tijdens de eerste fase van het proces worden titaniumtetrachloride en chloriden geproduceerd uit het erts. Zuurstof wordt uit het titaantetracholdire verwijderd door een destillatieproces en dit laat het titaantetrachloride in vloeibare vorm achter. Wetenschappers voegen vloeibaar magnesium of natrium toe aan het titaniumtetrachloride en het eindresultaat is een metalen spons.
Deze titanium spons wordt verpletterd en vervolgens in een verbruikbare elektrode vacuüm boogoven geplaatst. De spons smelt in de oven, maar wordt, in tegenstelling tot andere metalen, niet gegoten omdat deze stolt in het vacuüm. Een titaniumstaaf geproduceerd tijdens het Kroll-proces kan meer dan 5.000 kilogram (5,51 ton) wegen. De meerdere stappen van het Kroll-proces betekenen dat titanium veel duurder is om te produceren dan vergelijkbare soorten metaal, zoals staal.
Na het ontwikkelen van het Kroll-proces, gebruikte William Kroll een vergelijkbare techniek om zirkoniummetaal te maken. Zowel titanium als zirkonium worden nu gebruikt om onderdelen voor ruimtevaten te maken. Titanium is, in tegenstelling tot zirkonium, geen gevaar voor de gezondheid en wordt daarom ook gebruikt voor medische implantaten.