Процесс Кролла — это метод, используемый для преобразования руды в металлический титан. Инженеры, производственные фирмы и медицинские компании используют титан для самых разных целей, потому что он такой же прочный, как сталь, но более легкий. Следы титана можно найти в минералах, таких как рутил и ильменит, но пирометаллургический процесс Кролла удаляет примеси и производит металл, который можно использовать в медицинских имплантатах, конструкции и конструкции самолетов.
Титан был открыт в Великобритании в 1791 году человеком по имени Уильям Грегор. Немецкий ученый по имени Мартин Генрих Клапрот назвал его в честь греческого бога Титана в том же году. Ученые начали разрабатывать способы извлечения недавно открытого элемента из рутила и ильменита, а в 1910 году химик по имени Мэтью Хантер разработал метод получения металлического титана путем смешивания рутила с коксом и хлор. Процесс Хантера стал первым процессом производства этого металла в промышленных масштабах.
В 1930-х годах ученый из Люксембурга по имени Уильям Кролл начал экспериментировать с титаном. В 1938 году он разработал то, что позже стало известно как метод Кролла. Кролл переехал в Соединенные Штаты после начала Второй мировой войны, и его процесс производства металлического титана был запатентован в Соединенных Штатах в 1940 году. Позже патент был аннулирован федеральным правительством, поскольку Кролл не был гражданином Соединенных Штатов. Он вступил в семилетнюю судебную тяжбу, кульминацией которой стало восстановление патента.
Процесс Кролла начинается с пропускания газообразного хлора через рутил в хлораторе. На первой стадии процесса из руды получают тетрахлорид и хлориды титана. Кислород удаляется из тетрахлорида титана в процессе дистилляции, в результате чего тетрахлорид титана остается в жидкой форме. Ученые добавляют жидкий магний или натрия в тетрахлорид титана, и конечным результатом является металлическая губка.
Эта титановая губка измельчается, а затем помещается в расходуемую электродную вакуумную дуговую печь. Губка плавится внутри печи, но, в отличие от других металлов, не разливается, так как затвердевает в вакууме. Титановый слиток, полученный в процессе Кролла, может весить более 5000 кг (5,51 тонны). Многоступенчатость процесса Кролла означает, что производство титана намного дороже, чем производство аналогичных металлов, таких как сталь.
После разработки процесса Кролла Уильям Кролл использовал аналогичную технику для создания металлического циркония. И титан, и цирконий теперь используются для изготовления деталей космических кораблей. Титан, в отличие от циркония, не представляет опасности для здоровья, поэтому также используется для изготовления медицинских имплантатов.
