Processo Kroll - Kroll process

O processo Kroll é um processo industrial pirometalúrgico usado para produzir titânio metálico a partir de tetracloreto de titânio . O processo Kroll substituiu o processo Hunter em quase toda a produção comercial.

Processar

No processo Kroll, o TiCl 4 é reduzido pelo magnésio líquido para dar titânio metálico:

A redução é conduzida a 800–850 ° C em uma retorta de aço inoxidável . As complicações resultam da redução parcial do TiCl 4 , dando aos cloretos inferiores TiCl 2 e TiCl 3 . O MgCl 2 pode ser posteriormente refinado de volta ao magnésio. A esponja de titânio metálico poroso resultante é purificada por lixiviação ou destilação a vácuo . A esponja é esmagada e prensada antes de ser derretida em um forno a arco a vácuo com eletrodo de carbono consumível . O lingote derretido pode solidificar sob vácuo. Freqüentemente, é fundido novamente para remover inclusões e garantir uniformidade. Essas etapas de fusão aumentam o custo do produto. O titânio é cerca de seis vezes mais caro que o aço inoxidável.

No processo Hunter , que não é comercial, o TiCl 4 do processo de cloreto é reduzido ao metal pelo sódio.

História e desenvolvimentos subsequentes

O processo Kroll foi inventado em 1940 por William J. Kroll em Luxemburgo . Depois de se mudar para os Estados Unidos, a Kroll desenvolveu ainda mais o método para a produção de zircônio . Muitos métodos foram aplicados à produção de titânio metálico, começando com um relatório em 1887 de Nilsen e Pettersen usando sódio, que foi otimizado para o processo comercial de Hunter . Na década de 1920, van Arkel descreveu a decomposição térmica do tetraiodeto de titânio para dar titânio altamente puro. Descobriu-se que o tetracloreto de titânio reduz com o hidrogênio em altas temperaturas para dar hidretos que podem ser processados ​​termicamente para o metal puro. Com esse pano de fundo, a Kroll desenvolveu novos redutores e novos aparelhos para a redução do tetracloreto de titânio. Sua alta reatividade com traços de água e outros óxidos de metal apresenta desafios. Sucesso significativo veio com o uso de cálcio como redutor, mas a mistura resultante ainda continha impurezas de óxido significativas. Grande sucesso usando magnésio a 1000 ° C usando um reator revestido de molibdênio, conforme relatado à Electrochemical Society em Ottawa. O titânio da Kroll era altamente dúctil, refletindo sua alta pureza. O processo Kroll substituiu o processo Hunter e continua a ser a tecnologia dominante para a produção de titânio metálico, além de impulsionar a maior parte da produção mundial de magnésio metálico.

Tecnologias concorrentes

Outras tecnologias competem com o processo Kroll. No processo FFC Cambridge , o dióxido de titânio é reduzido eletroliticamente como uma solução em cloreto de cálcio fundido .

O processo de redução magnesiotérmica assistida por hidrogênio ("HAMR") reduz o TiO 2 com magnésio e hidrogênio para formar TiH 2 . O TiH 2 é posteriormente processado em titânio metálico.

Veja também

Referências

  1. ^ Holleman, AF; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN  0-12-352651-5 .
  2. ^ Habashi, F. (ed.) Handbook of Extractive Metalurgy, Wiley-VCH, Weinheim, 1997.
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Leitura adicional

  • P.Kar, Modelagem matemática de eletrodos de mudança de fase com aplicação ao processo FFC, tese de doutorado; UC, Berkeley, 2007.

links externos