Kroll-Verfahren

Die Kroll-Verfahren ist der wichtigste industrielle Verfahren, um Titanmetall herzustellen. Es ist ein Prozess, durch pyrometallurgische William Justin Kroll in Luxemburg im Jahre 1940 erfunden Nach dem Umzug in die Vereinigten Staaten, Kroll weiter entwickelt das Verfahren zur Herstellung von Zirkonium. Die Kroll-Verfahren ersetzt die Hunter-Prozess in den meisten der kommerziellen Produktion.

Der Prozess

Das raffinierte Mineral wird in einem Wirbelbettreaktor bei 1000 ° C mit Koks aus Erdöl vermindert. Das Gemisch wird dann mit gasförmigem Chlor behandelt wird, Erhalten Titantetrachlorid, TiCl4, und andere flüchtige Chloride, die dann durch fraktionierte Destillation in kontinuierlicher getrennt sind. Das TiCl4 in einem separaten Reaktor aus rostfreiem Stahl, wo es mit Magnesium oder Natrium-Flüssigkeit in einer Argonatmosphäre reduziert wird, bei 800-850 ° C an:

Der Prozess wird durch die teilweise Reduktion von Titan auf dem auch TiCl2 und TiCl3 kompliziert. Das Magnesiumchlorid kann recycelt werden, um mit elektrolytischen Verfahren Magnesium. Das Titan in Form eines porösen Schwamms, das durch Vakuumdestillation gereinigt wird, und dann in einem Elektrolichtbogenofen unter Vakuum geschmolzen erhalten. Die Barren Produkte werden oft wieder aufgeschmolzen, immer unter Vakuum, um Einschlüsse zu entfernen und die Einheitlichkeit des Produkts. Der ganze Prozess ist sehr teuer; Titan ist etwa sechsmal teurer als rostfreier Stahl.

Geschichte und Weiterentwicklungen

Viele Verfahren wurden verwendet, um Titan-Finish zu erhalten, ausgehend von der in 1887 von Lars Fredrik Nilson und Pettersson Otto mit Natrium beschrieben, und dass einmal optimiert Hunter führte die kommerziell verwendete Verfahren. Um 1920 Eduard van Arkel beschrieben, wie reine Titantetraiodid Zersetzung von Titan zu erhalten. Es war auch bekannt, daß Titantetrachlorid bei hohen Temperaturen mit Wasserstoff reduziert, wodurch Hydride der thermisch mit reinem Metall umgewandelt werden kann. Unter diesen Annahmen entwickelt Kroll sowohl neue reduzieren, dass eine neue Ausrüstung, um TiCl4, eine sehr reaktive Verbindung in Gegenwart von Spuren von Wasser oder anderen Metalloxiden zu reduzieren. Ein wesentlicher Erfolg wurde mit Calcium als Reduktionsmittel erzielt, aber das Metall noch erhaltenen enthaltenen Verunreinigungen von Oxiden. Größerem Erfolg wurde mit Magnesium bei 1000 ° C mit einem Reaktor, der mit Molybdän beschichtet waren, wie bei der Electrochemical Society in Ottawa 1940 beschrieben Der so hergestellte Titan sehr duktil als Folge seiner hohen Reinheit. Die Kroll-Verfahren ersetzt die Hunter-Prozess und ist nach wie vor die führende Technologie, um Titanmetall zu produzieren sowie zu absorbieren die meisten der weltweit Magnesiummetall.

Es gibt auch andere Technologien, um den Vorrang der Kroll-Prozess zu kämpfen. Ein Verfahren verwendet die Elektrolyse geschmolzener Salze. Schwierigkeiten dieses Verfahrens liegen in den "Redox-Recycling" Defekt der Membran und Abscheidung von Dendriten in der Elektrolytlösung. Ein anderer Prozess, genannt FFC Cambridge Prozesses hat für einen festen Elektrolytlösung patentiert worden, und seine Implementierung würde die Verarbeitung der Titanschwamm beseitigen. Durch Entwicklung gibt es auch eine Möglichkeit, die die pyrometallurgische Reduktion mit Aluminium von einer Zwischenform aus Titan beinhaltet. Dieses Verfahren kombiniert die Vorteile der Pyrometallurgie und die Verwendung eines Reduktions wirtschaftlich.

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