فلز تیتانیوم0. 63 درصد از پوسته زمین را شکل می دهد و فراوانی زیادی ندارد. رسوبات این عنصر که به سادگی با عمیات معدنی بدست می آیند در سرتاسر جهان وجود دارند. سنگ معدن های اصلی این فلز عبارتند از: «روتیل» ( Rutile ) با فرمول شمیایی ( TiO2 ) و «ایلمنایت» ( ilmenite ) با فرمول ( FeTiO3 ) . همچنین ایلمنایت مگنتیت در اکراین و ایلمنایت هماتیت در کانادا نیز به صورت رسوبات سخت وجود دارند.
باوجود کمیاب بودن دی اکسید تیتانیوم ( روتیل ) و گران تر بودن این سنگ معدن، بیشترمورد استفاده قرار می گیرد زیرا فاقد ترکیبات آهن و فرآوری آن آسان تر می باشد. در برخی از موارد، با فرآوری ایلمنایت و حذف آهن، می توان به روتیل مصنوعی دست یافت. اصلی ترین فرایندهایی که موجب تولید تیتانیوم می شوند عبارتند از: هانتر، کرال، آرمسترانگ و کمبریج[ ۱]
«فرایند هانتر» ( Hunter Process ) در سال 1910 توسط شیمیدان نیوزلندی و در آمریکا معرفی شد. این فرایند که به شکل «فرایندهای ناپیوسته» ( Batch Processes ) انجام می شد شامل کاهش «تیتانیوم تترا کلرید» ( TiCl4 ) به کمک سدیم بود. این واکنش در داخل «راکتور ناپیوسته» ( Batch Reactor ) و محیط خنثی تحت دمای 1000 درجه سانتی گراد صورت می گرفت که بعد از آن از هیدروکلریک اسید برای شستشوی نمک از محصول نهایی مورد استفاده قرار می گرفت. واکنش کلی آن به صورت زیر است:
TiCl4+4Na→4NaCl+Ti
قبل از فرایند هانتر، تمامی تلاش ها منجر به تولید تیتانیوم با درصد خلوص بسیار پایین شده بود. این روش بعدها با روش دیگری تحت عنوان فرایند کرال جایگزین شد.
بیشترین میزان تولید تیتانوم حاصل از این فرایند است. فرایند kroll برای فلزت دیگری مانند zr هم مورد استفاده قرار می گیرد. این فرایند شامل چهار مرحله زیر می باشد:
دی اکسید تیتانیوم به لحاظ حرارتی بسیار پایدار و در برابر واکنش های شیمیایی ) بسیار مقاوم است. دی اکسید تیتانیوم را نمی توان با استفاده از کربن، مونو اکسید کربن یا هیدروژن کاهش داد. همچنین کاهش آن بوسیله عناصر با الکتروپوزیتیوی بیشتر ( الکترونگاتیوی کم تر ) نیز به طور کامل صورت نمی گیرد. اگر بتوان آن را به صورت تیتانیوم ( IV ) کلرید تبدیل کرد در نهایت می توان به تیتانیم دست پیدا کرد چراکه کلرید به راحتی کاهش می یابد.
سنگ معدن خشک را به همراه کُک در داخل یک کلرزن ( کلیناتور ) قرار می دهند[ ۲] . همزمان با گرم کردن این مواد، کربن می سوزد وگرمای واکنش سبب می شود تا این فرایند در دمای 1027 درجه سانتیگراد ادامه پیدا کند:
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفباوجود کمیاب بودن دی اکسید تیتانیوم ( روتیل ) و گران تر بودن این سنگ معدن، بیشترمورد استفاده قرار می گیرد زیرا فاقد ترکیبات آهن و فرآوری آن آسان تر می باشد. در برخی از موارد، با فرآوری ایلمنایت و حذف آهن، می توان به روتیل مصنوعی دست یافت. اصلی ترین فرایندهایی که موجب تولید تیتانیوم می شوند عبارتند از: هانتر، کرال، آرمسترانگ و کمبریج[ ۱]
«فرایند هانتر» ( Hunter Process ) در سال 1910 توسط شیمیدان نیوزلندی و در آمریکا معرفی شد. این فرایند که به شکل «فرایندهای ناپیوسته» ( Batch Processes ) انجام می شد شامل کاهش «تیتانیوم تترا کلرید» ( TiCl4 ) به کمک سدیم بود. این واکنش در داخل «راکتور ناپیوسته» ( Batch Reactor ) و محیط خنثی تحت دمای 1000 درجه سانتی گراد صورت می گرفت که بعد از آن از هیدروکلریک اسید برای شستشوی نمک از محصول نهایی مورد استفاده قرار می گرفت. واکنش کلی آن به صورت زیر است:
TiCl4+4Na→4NaCl+Ti
قبل از فرایند هانتر، تمامی تلاش ها منجر به تولید تیتانیوم با درصد خلوص بسیار پایین شده بود. این روش بعدها با روش دیگری تحت عنوان فرایند کرال جایگزین شد.
بیشترین میزان تولید تیتانوم حاصل از این فرایند است. فرایند kroll برای فلزت دیگری مانند zr هم مورد استفاده قرار می گیرد. این فرایند شامل چهار مرحله زیر می باشد:
دی اکسید تیتانیوم به لحاظ حرارتی بسیار پایدار و در برابر واکنش های شیمیایی ) بسیار مقاوم است. دی اکسید تیتانیوم را نمی توان با استفاده از کربن، مونو اکسید کربن یا هیدروژن کاهش داد. همچنین کاهش آن بوسیله عناصر با الکتروپوزیتیوی بیشتر ( الکترونگاتیوی کم تر ) نیز به طور کامل صورت نمی گیرد. اگر بتوان آن را به صورت تیتانیوم ( IV ) کلرید تبدیل کرد در نهایت می توان به تیتانیم دست پیدا کرد چراکه کلرید به راحتی کاهش می یابد.
سنگ معدن خشک را به همراه کُک در داخل یک کلرزن ( کلیناتور ) قرار می دهند[ ۲] . همزمان با گرم کردن این مواد، کربن می سوزد وگرمای واکنش سبب می شود تا این فرایند در دمای 1027 درجه سانتیگراد ادامه پیدا کند:
wiki: تولید تیتانیوم