Worldlex Wiki Le procédé Kroll est un procédé industriel pyrométallurgique utilisé pour produire du titane métallique à partir de tétrachlorure de titane . En 2001, le procédé de William Justin Kroll a remplacé le procédé Hunter pour presque toute la production commerciale.
Processus
Dans le procédé Kroll, le tétrachlorure de titane est réduit par du magnésium liquide pour donner du titane métallique :
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La réduction est réalisée à 800–850 °C dans une cornue en acier inoxydable . Des complications résultent de la réduction partielle du TiCl 4 , donnant naissance aux chlorures inférieurs TiCl 2 et TiCl 3 . Le MgCl 2 peut être encore raffiné pour revenir au magnésium.
Processus annexes
L'éponge de titane métallique poreuse qui en résulte est purifiée par lixiviation ou distillation sous vide . L'éponge est broyée et pressée avant d'être fondue dans un four à arc sous vide à électrodes de carbone consommables, « rempli d' argon pur à pression suffisamment élevée pour éviter une décharge luminescente ». Le lingot fondu est laissé se solidifier sous vide . Il est souvent refondu pour éliminer les inclusions et assurer l'uniformité. Ces étapes de fusion augmentent le coût du produit. Le titane est environ six fois plus cher que l'acier inoxydable : Potter a noté en 2023 que « le titane est simplement fondamentalement difficile et coûteux à traiter. Transformer des lingots de titane en barres et en feuilles est un défi en raison de la réactivité du titane : il absorbe facilement les impuretés, nécessitant « un retrait et un rognage fréquents de la surface pour éliminer les défauts de surface » qui sont « coûteux et impliquent une perte de rendement importante ». Les processus connexes qui transforment l'éponge de Kroll en métal utile ont « peu changé depuis les années 1950 ».
Histoire et évolutions ultérieures
De nombreuses méthodes ont été appliquées à la production de titane métallique, à commencer par un rapport de 1887 de Nilsen et Pettersen utilisant le sodium, qui a été optimisé dans le procédé commercial Hunter . Dans ce procédé (qui a cessé d'être commercial dans les années 1990), TiCl 4 est réduit en métal par le sodium .
Dans les années 1920, Anton Eduard van Arkel, travaillant pour Philips NV, avait décrit la décomposition thermique du tétraiodure de titane pour donner du titane très pur.
On a découvert que le tétrachlorure de titane se réduisait avec l'hydrogène à haute température pour donner des hydrures qui peuvent être traités thermiquement pour obtenir le métal pur.
Avec ces trois idées comme toile de fond, Kroll au Luxembourg a développé à la fois de nouveaux réducteurs et un nouvel appareil pour la réduction du tétrachlorure de titane. Sa forte réactivité envers des traces d'eau et d'autres oxydes métalliques présentait des défis. Un succès significatif est venu avec l'utilisation du calcium comme réducteur, mais le mélange résultant contenait toujours des impuretés d'oxyde importantes. Un succès majeur en utilisant du magnésium à 1000 °C en utilisant un réacteur à revêtement de molybdène, a été rapporté par Kroll à la Société électrochimique d'Ottawa. Le titane de Kroll était très ductile reflétant sa grande pureté.
Le procédé Kroll a remplacé le procédé Hunter et continue d'être la technologie dominante pour la production de titane métallique, tout en étant à l'origine de la majorité de la production mondiale de magnésium métallique.
Après avoir déménagé aux États-Unis, Kroll a développé davantage la méthode de production de zirconium au centre de recherche d'Albany .