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. [1]
En el proceso Kroll, el TiCl 4 se reduce con magnesio líquido para dar titanio metálico:
La reducción se realiza a 800-850 °C en una retorta de acero inoxidable . [2] [3] Las complicaciones resultan de la reducción parcial del TiCl 4 , dando lugar a los cloruros inferiores TiCl 2 y TiCl 3 . El MgCl 2 se puede refinar aún más hasta obtener magnesio. La esponja de titanio metálica porosa resultante se purifica mediante lixiviación o destilación al vacío . La esponja se tritura y se prensa antes de fundirla en un horno de arco al vacío con electrodo de carbón consumible . El lingote fundido se deja solidificar al vacío . A menudo se vuelve a fundir para eliminar las inclusiones y garantizar la uniformidad. Estos pasos de fusión aumentan el 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 TiCl 4 del proceso de cloruro se reduce al metal mediante sodio. [3]
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. [4] Gran éxito utilizando magnesio a 1000 °C utilizando un reactor revestido de molibdeno, según se informó a la Sociedad Electroquímica de Ottawa. [5] El titanio de Kroll era muy dúctil, lo que refleja su alta pureza. El proceso Kroll desplazó al proceso Hunter y continúa siendo la tecnología dominante para la producción de metal titanio, además de impulsar la mayor parte de la producción mundial de metal magnesio. [ cita necesaria ]
![{\displaystyle {\ce {TiCl4 + 2Mg ->[825^oC]Ti + 2MgCl2}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/61ba764acf344643eee5b256b6b3290d094ef98d)