Com es produeix el titani?
El procés Kroll
El procés Kroll produeix principalment titani d'alta puresa. Això comença amb l'eliminació del mineral de titani, que és principalment ilmenita o rutil, i després es converteix en tetraclorur de titani (TiCl₄) mitjançant carbocloració. El compost intermedi es purifica mitjançant destil·lació abans de ser reduït en presència de magnesi sota atmosfera inert per obtenir una esponja de titani. L'esponja de titani sòlida que resulta s'elimina, es trenca en trossos petits i es torna a fondre per donar metall líquid. Desenvolupat per William Kroll a la dècada de 1940, aquest mètode continua sent fonamental per a la producció de titani a causa de la seva rendibilitat en la producció de metall preparat per a la indústria.
La importància del mineral de titani en la producció
El procés de producció eficient i eficaç requereix matèries primeres per crear metall de titani, que només està disponible a partir de fonts de mineral de titani. Dos minerals primaris s'utilitzen habitualment en l'actualitat, la ilmenita i el rutil. Normalment, la ilmenita (FeTiO₃) conté aproximadament un 45-60% de TiO₂ mentre que el rutil (TiO₂) conté una concentració molt més alta aproximadament un 90-95%. Com a conseqüència de la seva rigidesa, el rutil té requisits de processament més baixos que el converteixen en un recurs més preferible però escàs.
Paràmetres tècnics clau:
Contingut de diòxid de titani: relacionat directament amb l'eficiència que serà el procés Kroll en funció de la puresa dels minerals com el rutil reduint tant els costos com el temps de processament.
Duresa del mineral: tots dos minerals són generalment durs, però les característiques mecàniques influeixen en els processos de mòlta i extracció.
Nivells d'impureses: s'han de fer passos addicionals per eliminar impureses com el ferro de la ilmenita; això afecta el rendiment i la qualitat generals.
Els fabricants poden garantir uns nivells de rendiment i puresa més alts en el metall final de titani mitjançant l'aprovisionament i el processament adequats de mineral de titani d'alta qualitat, millorant finalment la seva aplicació en diverses indústries.
Paper del magnesi i el clorur en la producció de titani
El magnesi i el clorur tenen un paper important en el procés de producció de titani mitjançant el procés Kroll. Com a agent reductor, el magnesi canvia el tetraclorur de titani (TiCl₄) en el seu material de partida de l'esponja de titani. Aquest pas consisteix a clorar el mineral de titani per obtenir TiCl₄ purificat, un compost volàtil. L'òxid de titani es transforma en TiCl₄ en aquesta etapa amb l'ajuda del clorur.
En la reacció del nucli durant una atmosfera inert, el magnesi fos es barreja amb TiCl₄ a temperatures molt altes al voltant de 800-900 graus provocant la reducció de TiCl₄ a una esponja de titani i la producció de MgCl₂ com a subproducte. La reacció global és la següent:\[ TiCl₄ + 2Mg \rightarrow Ti + 2MgCl₂ \]
Les restes de MgCl₂ s'han d'eliminar habitualment mitjançant tècniques electrolítiques que també recuperen el magnesi per utilitzar-lo una vegada més dins d'aquest cicle, fent-lo sostenible. L'eficiència del magnesi i els nivells de puresa en termes de clorur afecten directament el rendiment i la qualitat produïts per les esponges de titani, emfatitzant així la seva importància en la producció de titani.
