Кролл процесс

Процесс Кролл представляет собой пирометаллургический промышленный процесс, используемый для производства металлического титана из тетрахлорида титана . По состоянию на 2001 год Уильяма Джастина Кролла процесс заменил процесс охотника практически на все коммерческое производство. ^{[ 1 ]}

Процесс

В процессе Кролл тетрахлорид титана уменьшается жидким магнием с получением титанового металла:

{\ce {{TiCl4}+2{Mg}->[825~^{\circ }\mathrm {C} ]{Ti}+2{MgCl2}}}

Сокращение проводится при 800–850 ° C в ретопорте из нержавеющей стали . ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Осложнения возникают в результате частичного восстановления TICL ₄ , придавая нижним хлоридам TICL ₂ и TICL ₃ . MGCL может быть ₂ дополнительно усовершенствован обратно в магний.

Аппертенант процессы

Полученная пористая металлическая титановая губка очищается выщелачивающейся или вакуумной дистилляцией . Губка раздавлена и прижимается до того, как она расплавляется в расходной вакуумной дуговой печи с расходным углеродным электродом , «засыпана чистым привязанным аргоном давления, достаточно высокого, чтобы избежать светящегося разряда». ^{[ 4 ]} Растопленный слиток разрешено затвердеть в вакууме . Часто его переворачивают, чтобы удалить включения и обеспечить однородность. Эти шаги плавления увеличивают стоимость продукта. Титан примерно в шесть раз дороже, чем нержавеющая сталь: Поттер отметил в 2023 году, что «титан просто принципиально сложный и дорогой для работы. Превращение титановых слитков в бары и листы - это проблема из -за реакционной способности титана: он легко поглощает примеси, требующие« «« Частое удаление поверхности и обрезка для устранения поверхностных дефектов », которые являются« дорогостоящими и включают значительную потерю доходности ».« Апуртенантские процессы, которые превращают губку Кролла в полезный металл, «мало изменились с 1950 -х годов». ^{[ 5 ]}

История и последующие события

Многие методы были применены к производству титанового металла, начиная с отчета в 1887 году Nilsen и Pettersen с использованием натрия, который был оптимизирован в процесс коммерческого охотника . В этом процессе (который перестал быть коммерческим в 1990 -х годах) TICL ₄ снижается до металла натрием . ^{[ 3 ]}

В 1920 -х годах Антон Эдуард Ван Аркель, работающий в Philips NV, описал термическое разложение титанового тетраодида, чтобы дать очень чистый титан.

Было обнаружено, что тетрахлорид титана уменьшается с водородом при высоких температурах с получением гидридов, которые могут быть термически обработаны к чистому металлу.

С этими тремя идеями в качестве фона, Kroll в Люксембурге разработал как новые редукты, так и новый аппарат для уменьшения тетрахлорида титана. Его высокая реакционная способность в отношении следа воды и других оксидов металлов представляла проблемы. Значительный успех достиг использования кальция в качестве редуктаря, но полученная смесь все еще содержала значительные примеси оксида. ^{[ 6 ]} Основной успех с использованием магния при 1000 ° C с использованием реактора с молибденовым покрытием, сообщил Кролл в электрохимическое общество в Оттаве. ^{[ 7 ]} Титан Кролла был очень пластичным, отражающим его высокую чистоту.

Процесс Kroll выдвинул процесс охотника и продолжает оставаться доминирующей технологией для производства титанового металла, а также управление большим количеством мирового производства металла магния. ^{[ Цитация необходима ]}

После переезда в Соединенные Штаты, Кролл также разработал метод производства циркония в исследовательском центре Олбани . ^{[ 4 ]}

Смотрите также

Хлоридный процесс
FFC Cambridge Process - процесс синтеза металлоида и металлоида путем электролиза

Ссылки

^ Холлман, AF; Wiberg, E. ISBN 0-12-352651-5 .
^ Habashi, F. (ed.) Справочник по добыче металлургии, Wiley-VCH, Weinheim, 1997.
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Хайнц Сибум; Volker Günther; Оскар Ройдл; Фати Хабаши; Ганс Уве Вольф (2005). «Титановые, титановые сплавы и титановые соединения». Энциклопедия промышленной химии Уллмана . Вейнхайм: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a27_095 . ISBN 978-3527306732 .
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Кролл, WJ (1955). «Как родились коммерческий титан и цирконий». Журнал Франклинского института . 260 (3): 169–192. doi : 10.1016/0016-0032 (55) 90727-4 .
^ Поттер, Брайан (7 июля 2023 г.). «История титана» .
^ W. Kroll "Деформируемый титан и Zirkon" (Eng: Ducile Titanium and циркония) журнал неорганической и общей химии Том 234, с. 42-50. Два : 10.1002/Zaac.19372340105
^ WJ Kroll, «Производство пластичного титана» транзакций электрохимического общества Том 78 (1940) 35–47.

Дальнейшее чтение

P.KAR, Математическое моделирование электродов изменения фазы с применением к процессу FFC, кандидатская диссертация; UC, Berkeley, 2007.

Внешние ссылки

Титан: Кролл Метод : видео на YouTube, загруженное инновациями в производстве в Национальной лаборатории Oak Ridge

[1] Холлман, AF; Wiberg, E. ISBN 0-12-352651-5 .

[2] Habashi, F. (ed.) Справочник по добыче металлургии, Wiley-VCH, Weinheim, 1997.

[Ullmann-3] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Хайнц Сибум; Volker Günther; Оскар Ройдл; Фати Хабаши; Ганс Уве Вольф (2005). «Титановые, титановые сплавы и титановые соединения». Энциклопедия промышленной химии Уллмана . Вейнхайм: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a27_095 . ISBN 978-3527306732 .

[kroll55-4] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Кролл, WJ (1955). «Как родились коммерческий титан и цирконий». Журнал Франклинского института . 260 (3): 169–192. doi : 10.1016/0016-0032 (55) 90727-4 .

[potter23-5] Поттер, Брайан (7 июля 2023 г.). «История титана» .

[6] W. Kroll "Деформируемый титан и Zirkon" (Eng: Ducile Titanium and циркония) журнал неорганической и общей химии Том 234, с. 42-50. Два : 10.1002/Zaac.19372340105

[7] WJ Kroll, «Производство пластичного титана» транзакций электрохимического общества Том 78 (1940) 35–47.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]