Hispanopedia WikiEl proceso Kroll es un proceso industrial pirometalúrgico utilizado para producir titanio metálico a partir de tetracloruro de titanio . Desde 2001, el proceso de William Justin Kroll reemplazó al proceso Hunter en casi toda la producción comercial. [ 1 ]
Proceso
En el proceso Kroll, el tetracloruro de titanio se reduce con magnesio líquido para obtener titanio metálico:
La reducción se lleva a cabo a 800–850 °C en una retorta de acero inoxidable . [ 2 ] [ 3 ] Las complicaciones surgen de la reducción parcial del TiCl 4 , que da lugar a los cloruros inferiores TiCl 2 y TiCl 3 . El MgCl 2 puede refinarse aún más para obtener magnesio.
Procesos accesorios
La esponja de titanio metálico poroso resultante se purifica mediante lixiviación o destilación al vacío . La esponja se tritura y se prensa antes de fundirla en un horno de arco de vacío con electrodo consumible , "rellenado con argón puro obtenido por gettering a una presión lo suficientemente alta como para evitar una descarga luminiscente". [ 4 ] El lingote fundido se deja solidificar al vacío . A menudo se vuelve a fundir para eliminar inclusiones y asegurar la uniformidad. Estos pasos de fusión aumentan el costo del producto. El titanio es aproximadamente seis veces más caro que el acero inoxidable: Potter señaló en 2023 que "el titanio es fundamentalmente difícil y costoso de manejar. Convertir lingotes de titanio en barras y láminas es un desafío debido a la reactividad del titanio: absorbe fácilmente impurezas, lo que requiere "frecuentes eliminaciones y recortes de la superficie para eliminar defectos superficiales" que son "costosos e implican una pérdida significativa de rendimiento". Los procesos auxiliares que convierten la esponja de Kroll en metal útil "han cambiado poco desde la década de 1950". [ 5 ]
Historia y desarrollos posteriores
Se han aplicado muchos métodos a la producción de titanio metálico, comenzando con un informe de 1887 de Nilsen y Pettersen que utilizaba sodio, el cual se optimizó hasta convertirse en el proceso comercial Hunter . En este proceso (que dejó de ser comercial en la década de 1990), el TiCl₄ se reduce al metal mediante sodio . [ 3 ]
En la década de 1920, Anton Eduard van Arkel, que trabajaba para Philips NV, describió la descomposición térmica del tetrayoduro de titanio para obtener titanio de alta pureza.
Se descubrió que el tetracloruro de titanio se reduce con hidrógeno a altas temperaturas para dar hidruros que pueden procesarse térmicamente para obtener el metal puro.
Con estas tres ideas como base, Kroll en Luxemburgo desarrolló nuevos reductores y nuevos aparatos para la reducción de tetracloruro de titanio. Su alta reactividad frente a trazas de agua y otros óxidos metálicos presentó desafíos. Se logró un éxito significativo con el uso de calcio como reductor, pero la mezcla resultante aún contenía importantes impurezas de óxido. [ 6 ] Kroll informó a la Sociedad Electroquímica de Ottawa sobre un éxito importante utilizando magnesio a 1000 °C con un reactor revestido de molibdeno. [ 7 ] El titanio de Kroll era altamente dúctil, lo que reflejaba su alta pureza.
El proceso Kroll desplazó al proceso Hunter y sigue siendo la tecnología dominante para la producción de titanio metálico, además de impulsar la mayor parte de la producción mundial de magnesio metálico.
Después de mudarse a los Estados Unidos, Kroll desarrolló aún más el método para la producción de circonio en el Centro de Investigación de Albany . [ 4 ]
Véase también
- Proceso de cloruro
- Proceso FFC Cambridge : proceso de síntesis de metales y metaloides mediante electrólisis.
Referencias
- ↑ Holleman, AF; Wiberg, E. "Química Inorgánica" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
- ↑ Habashi, F. (ed.) Manual de metalurgia extractiva, Wiley-VCH, Weinheim, 1997.
- 1 2 Heinz Sibum; Volker Günther; Oskar Roidl; Fathi Habashi; Hans Uwe Wolf (2005). «Titanio, aleaciones de titanio y compuestos de titanio». Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a27_095 . ISBN 978-3-527-30673-2.
- 1 2 Kroll, WJ (1955). "Cómo nacieron el titanio y el circonio comerciales". Journal of the Franklin Institute . 260 (3): 169– 192. doi : 10.1016/0016-0032(55)90727-4 .
- ↑ Potter, Brian (7 de julio de 2023). "La historia del titanio" .
- ^ W. Kroll "Verformbares Titan und Zirkon" (inglés: titanio dúctil y circonio) Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie Volumen 234, p. 42-50. doi : 10.1002/zaac.19372340105
- ↑ WJ Kroll, "La producción de titanio dúctil" Transactions of the Electrochemical Society volumen 78 (1940) 35–47.
Lecturas adicionales
- P. Kar, Modelado matemático de electrodos de cambio de fase con aplicación al proceso FFC, tesis doctoral; UC, Berkeley, 2007.
Enlaces externos
- Titanio: Método Kroll : Vídeo de YouTube subido por Innovations in Manufacturing en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge.
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