Что такое процесс Кролла?

Процесс Кролла - это метод, используемый для превращения руды в металлический титан. Инженеры, производственные фирмы и медицинские компании используют титан для различных целей, потому что он такой же прочный, как сталь, но более легкий. Следы титана могут быть найдены в минералах, таких как рутил и ильменит, но пирометаллургический процесс Kroll удаляет примеси и производит металл, который можно использовать в медицинских имплантатах, строительстве и конструировании самолетов.

Титан был обнаружен в Великобритании в 1791 году человеком по имени Уильям Грегор. Немецкий ученый по имени Мартин Генрих Клапрот назвал его в честь греческого бога Титана в том же году. Ученые начали разрабатывать способы извлечения вновь открытого элемента из рутила и ильменита, и в 1910 году химик по имени Мэтью Хантер разработал метод получения металлического титана путем смешивания рутила с коксом и хлором. Процесс Хантера стал первым процессом промышленного производства этого металла.

В 1930-х годах ученый из Люксембурга Уильям Кролл начал экспериментировать с титаном. В 1938 году он разработал то, что позже стало известно как метод Кролла. Кролл переехал в Соединенные Штаты после начала Второй мировой войны, и его процесс производства металлического титана был запатентован в Соединенных Штатах в 1940 году. Впоследствии патент был аннулирован федеральным правительством, поскольку Кролл не был гражданином Соединенных Штатов. Он вступил в семилетнюю юридическую борьбу, которая завершилась восстановлением патента.

Процесс Kroll начинается с пропускания газообразного хлора через рутил в хлораторе. На первой стадии процесса из руды образуются тетрахлорид и хлориды титана. Кислород удаляется из тетрахолдиана титана с помощью процесса дистилляции, и это оставляет тетрахлорид титана в жидкой форме. Ученые добавляют жидкий магний или натрий к тетрахлориду титана, и в результате получается металлическая губка.

Эту титановую губку измельчают и затем помещают в вакуумно-дуговую печь с расходуемым электродом. Губка плавится внутри печи, но, в отличие от других металлов, она не заливается, поскольку затвердевает в вакууме. Титановый слиток, полученный в процессе Кролла, может весить более 5000 кг (5,51 тонны). Многоэтапный процесс Кролла означает, что производство титана намного дороже, чем аналогичных металлов, таких как сталь.

После разработки процесса Кролла Уильям Кролл использовал похожую технику для создания металлического циркония. И титан, и цирконий в настоящее время используются для изготовления деталей космических кораблей. Титан, в отличие от циркония, не представляет опасности для здоровья и поэтому также используется для медицинских имплантатов.