Kroll işlemi cevheri titanyum metaline dönüştürmek için kullanılan bir yöntemdir. Mühendisler, üretim firmaları ve tıbbi şirketler çeşitli amaçlar için titanyum kullanıyorlar çünkü çelik kadar güçlü ama daha hafif. Titanyum izleri rutil ve ilmenit gibi minerallerde bulunabilir, ancak pirometalurjik Kroll işlemi safsızlıkları giderir ve tıbbi implantlarda, inşaatta ve uçak tasarımında kullanılabilecek bir metal üretir.
Titanyum, 1791 yılında Büyük Britanya'da William Gregor adında bir adam tarafından keşfedildi. Martin Heinrich Klaproth adlı bir Alman bilim adamı, aynı yıl Yunan tanrısı Titan'dan sonra seçti. Bilim adamları yeni keşfedilen öğeyi rutil ve ilmenitten çıkarmanın yollarını geliştirmeye başladılar ve 1910'da Matthew Hunter adlı bir kimyager, rutini kok ve klorin ile karıştırarak titanyum metal üretmek için bir yöntem geliştirdi. Hunter işlemi, bu metalin üretilmesinde ilk endüstriyel ölçekli süreç haline geldi.
1930'larda Lüksemburg'lu bir bilim adamı William Kroll adlı bir titanyumla deney yapmaya başladı. 1938'de, daha sonra Kroll metodu olarak bilinen şeyi geliştirdi. Kroll, II. Dünya Savaşı'nın patlak vermesinden sonra Amerika Birleşik Devletleri'ne taşındı ve titanyum metal üretme süreci 1940'ta Amerika Birleşik Devletleri'nde patentlendi. Kroll, Amerika Birleşik Devletleri vatandaşı olmadığı için patent daha sonra federal hükümet tarafından iptal edildi. Patenti geri almasıyla sonuçlanan yedi yıllık bir yasal savaşa girdi.
Kroll işlemi, bir klorinatörde rutilden klor gazı geçirerek başlar. İşlemin ilk aşamasında, cevherden titanyum tetraklorür ve klorürler üretilir. Oksijen, bir damıtma işlemi yoluyla titanyum tetrakolitten uzaklaştırılır ve bu, titanyum tetraklorürü sıvı halde bırakır. Bilim adamları, titanyum tetraklorüre sıvı magnezyum veya sodyum ekler ve sonuçta metalik bir sünger bulunur.
Bu titanyum süngeri ezilir ve daha sonra tüketilebilir bir elektrot vakumlu ark ocağına konur. Sünger fırının içinde erir, ancak diğer metallerin aksine, dökülmez çünkü vakumda katılaşır. Kroll işlemi sırasında üretilen bir titanyum külçe 5.000 kilogramdan (5.51 ton) fazla olabilir. Kroll işleminin çoklu aşamaları, titanyumun çelik gibi benzer metal türlerinden daha üretilmesi daha pahalı olduğu anlamına gelir.
Kroll işlemini geliştirdikten sonra, William Kroll, zirkonyum metal oluşturmak için benzer bir teknik kullandı. Artık hem titanyum hem de zirkonyum, uzay gemileri için parçalar yapmak için kullanılıyor. Titanyum, zirkonyumun aksine, sağlık için tehlike oluşturmaz ve bu nedenle tıbbi implantlar için de kullanılır.
