Proces Krolla - Polski Serwis Naukowy

Proces Krolla – pirometalurgiczny proces otrzymywania metalicznego tytanu. Został wstępnie opracowany przez Williama Krolla w roku 1940 w Luksemburgu. Po przeniesieniu się do Stanów Zjednoczonych, Kroll rozwinął proces w 1945 o ekstrakcję cyrkonu. Proces Krolla zastąpił w przemyśle proces Huntera - obecnie prawie cały tytan jest otrzymywany w procesie Krolla.

Stany Zjednoczone, Stany Zjednoczone Ameryki (ang.: United States, United States of America, US, USA) – państwo w Ameryce Północnej graniczące z Kanadą od północy, Meksykiem od południa, Oceanem Spokojnym od zachodu, Oceanem Arktycznym od północnego zachodu, Oceanem Atlantyckim od wschodu.

William Justin Kroll, urodzony jako Guillaume Justin Kroll (ur. 24 listopada 1889, zm. 30 marca 1973) – luksemburski metalurg, najbardziej znany z procesu otrzymywania tytanu metalicznego z rud. Został on wynaleziony w 1940 r. i otrzymał nazwę procesu Krolla.

Proces

Oczyszczony rutyl (lub ilmenit) z rudy jest redukowany naftą oraz koksem w reaktorze fluizacyjnym w temperaturze 1000 °C. Następnie mieszany jest z chlorem gazowym - powstaje czterochlorek tytanu TiCl4 oraz inne chlorki (zanieczyszczenia), które są usuwane przez destylację frakcyjną. Potem, w retorcie z stali nierdzewnej TiCl4 redukuje się magnezem (stosuje się 15-20% nadmiar reduktora). Reakcja przebiega następująco:

Magnez (Mg, łac. magnesium) - pierwiastek chemiczny, metal ziem alkalicznych (druga grupa główna układu okresowego). Izotopy stabilne magnezu to 24Mg, 25Mg oraz 26Mg.

Cyrkon (Zr, łac. zirconium) - pierwiastek chemiczny, z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Nazwa pochodzi od minerału o tej samej nazwie - cyrkonu (ZrSiO4). Innym minerałem tego pierwiastka jest baddeleit (ZrO2).

2Mg(l) + TiCl4(g) → 2MgCl2(l) + Ti(s) [T = 800-850 °C]

Problem stanowi uboczna reakcja redukcji chlorku tytanu do jego niższych chlorków TiCl2 i TiCl3. Chlorek magnezu MgCl2 można ponownie zredukować do czystego magnezu. Otrzymana w procesie metaliczna gąbka tytanu może być oczyszczana przez ługowanie lub destylowana w próżni. Gąbka jest poddawana obróbce mechanicznej a potem stapiana w próżniowym piecu elektrycznym. Odlane sztabki tytanowe krystalizują w próżni aby nie dopuścić do utlenienia. Otrzymany tytan jest około sześć razy droższy niż stal nierdzewna.

Koks – paliwo uzyskiwane poprzez przemysłowe wygrzewanie węgla kamiennego w temperaturze 600-1200 °C w specjalnie w tym celu skonstruowanym piecu koksowniczym za pomocą gazów spalinowych (przy ograniczonym dostępie tlenu). Jest to paliwo o wyższej kaloryczności od zwykłego węgla kopalnego, gdyż zawiera co najmniej 90-95% czystego pierwiastka węgla, zaś specjalne gatunki węgla przy odpowiedniej technologii mogą dawać nawet czystość rzędu 98%. W procesie koksowania z surowego węgla usuwane są gazy, ciecze, substancje łatwotopliwe (np. siarka), oraz inne substancje (głównie organiczne) ulegające rozkładowi w tych temperaturach.

Pirometalurgia dział metalurgii zajmujący się przerobem rud metali i metali wtórnych w wysokich temperaturach (powyżej temperatury topienia otrzymywanego metalu).

Przypisy

Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
Habashi, F. (ed.) Handbook of Extractive Metallurgy 1129±1180 Wiley-VCH, Weinham, 1997.

Bibliografia

P.Kar, Mathematical modeling of phase change electrodes with application to the FFC process, PhD thesis; UC, Berkeley, 2007.