Proceso de kroll

El proceso Kroll es un proceso industrial pirometalúrgico utilizado para producir titanio metálico a partir de tetracloruro de titanio. El proceso Kroll reemplazó al proceso Hunter en casi toda la producción comercial.

Proceso

En el proceso Kroll, el TiCl₄ se reduce con magnesio líquido para dar titanio metálico:

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La reducción se realiza a 800-850 °C en una retícula de acero inoxidable. Las complicaciones resultan de la reducción parcial del TiCl₄, dando a los cloruros inferiores TiCl2 y TiCl3. El MgCl2 puede ser refinado de nuevo a magnesio. La esponja de titanio metálico poroso resultante es purificada por la lixiviación o la destilación de vacío. La esponja está aplastada, y presionada antes de que se derrita en un horno de arco de electrodo de carbono consumible. El ingot fundido se permite solidificar bajo vacío. A menudo se funde para eliminar las inclusiones y garantizar la uniformidad. Estos pasos de fusión añaden al costo del producto. El titanio es aproximadamente seis veces más caro que el acero inoxidable.

En el proceso Hunter anterior, que dejó de ser comercial en la década de 1990, el TiCl₄ del proceso de cloruro se reduce al metal mediante sodio.

Historia y desarrollos posteriores

El proceso de Kroll fue inventado en 1940 por William J. Kroll en Luxemburgo. Después de mudarse a los Estados Unidos, Kroll desarrolló aún más el método para la producción de circonio. Se habían aplicado muchos métodos a la producción de titanio metálico, comenzando con un informe de 1887 de Nilsen y Pettersen utilizando sodio, que se optimizó en el proceso comercial Hunter. En la década de 1920, Van Arkel había descrito la descomposición térmica del tetrayoduro de titanio para dar titanio de gran pureza. Se descubrió que el tetracloruro de titanio se reduce con hidrógeno a altas temperaturas para dar hidruros que pueden procesarse térmicamente hasta obtener metal puro. Con esta experiencia, Kroll desarrolló nuevos reductores y nuevos aparatos para la reducción de tetracloruro de titanio. Su alta reactividad hacia trazas de agua y otros óxidos metálicos presentó desafíos. Se logró un éxito significativo con el uso de calcio como reductor, pero la mezcla resultante todavía contenía importantes impurezas de óxido. Gran éxito utilizando magnesio a 1000 °C utilizando un reactor revestido de molibdeno, según se informó a la Sociedad Electroquímica de Ottawa. El titanio de Kroll era muy dúctil, lo que reflejaba su gran pureza. El proceso Kroll desplazó al proceso Hunter y sigue siendo la tecnología dominante para la producción de metal titanio, además de impulsar la mayor parte de la producción mundial de metal magnesio.