Процесс Кролла: Как из руды получается титан
Процесс Кролла представляет собой важнейший метод, используемый для преобразования титаниесодержащих руд в чистый металлический титан. Этот металл имеет широкое применение в различных отраслях, таких как авиация, медицина и машиностроение, благодаря своей высокой прочности, легкости и коррозионной стойкости. В этой статье мы подробнее рассмотрим, что такое процесс Кролла, как он работает и для каких целей применяется титан.
История титана
Титан был открыт в 1791 году британским минералогом Уильямом Грегором. Немецкий химик Мартин Генрих Клапрот дал ему название в честь греческого бога Титана, учитывая его важность и мощь в природе. Впоследствии ученые начали искать способы извлечения титана из таких минералов, как рутил и ильменит. Первые успешные методы извлечения титана были разработаны в начале XX века. Химик Мэтью Хантер в 1910 году создал метод, позволяющий получать титан путем смешивания рутила с коксом и хлором, что стало основой для дальнейших разработок в этой области.
Происхождение процесса Кролла
В 1930-х годах ученый из Люксембурга Уильям Кролл начал свои эксперименты с титаном. Он разработал метод, позже ставший известным как процесс Кролла, позже запатентованный в Соединенных Штатах в 1940 году. Этот процесс стал революционным для производства металлического титана, хотя его патент практически быстро потерял силу из-за юридических споров, связанных с гражданством Кролла. После семилетней судебной борьбы ему удалось восстановить патент.
Как работает процесс Кролла
1. Первичный этап: Получение тетрахлорида титана
Процесс начинается с предварительной обработки руды — рутиля, который подвергается воздействию газообразного хлора в специальной установке. На этом этапе из руды извлекается тетрахлорид титана, а также другие хлориды титана. Важно отметить, что кислород, содержащийся в тетрахлориде, удаляется путем дистилляции, что позволяет выделить чистую жидкую форму тетрахлорида титана.
2. Вторичный этап: Восстановление тетрахлорида
На следующем этапе к тетрахлориду титана добавляют жидкие магний или натрий. В процессе этой реакции происходит восстановление, и в результате образуется металлическая губка титана, которая по своей структуре напоминает пористый материал.
3. Третий этап: Плавление титана
Полученная губка титана подвергается механической обработке — измельчается и помещается в электрическую вакуумную дуговую печь. В отличие от других металлов, титан не расплавляется, а затвердевает в вакууме, что предотвращает его окисление и другие нежелательные процессы. Получаемые титановый слиток может весить более 5000 кг, что подчеркивает масштабность и сложность процесса Кролла.
Кроме этого, процесс Кролла сложен и многоступенчат, что делает его гораздо более дорогим по сравнению с производством других металлов, таких как ст
