طرق تحضير التيتانيوم

يتضمن صهر التيتانيوم عملية معقدة. يتم تحويل الإلمنيت إلى رابع كلوريد التيتانيوم، والذي يتم وضعه بعد ذلك في حاوية مغلقة من الفولاذ المقاوم للصدأ مملوءة بغاز الأرجون للتفاعل مع المغنيسيوم المعدني، مما يؤدي إلى إنتاج التيتانيوم الإسفنجي. لا يمكن استخدام التيتانيوم الإسفنجي بشكل مباشر؛ ويجب صهره وتحويله إلى سائل في فرن كهربائي قبل صبه في سبائك التيتانيوم.

ومع ذلك، فإن هذا النوع من الأفران الكهربائية يتطلب تكنولوجيا متقدمة للغاية. وإلى جانب الحاجة إلى إخلاء الفرن بالكامل، فإن التحدي الرئيسي يتمثل في ندرة البوتقات لحمل التيتانيوم السائل، حيث أن معظم المواد المقاومة للحرارة تحتوي على أكاسيد، ويتم امتصاص الأكسجين الموجود في هذه الأكاسيد بواسطة التيتانيوم السائل. وفي النهاية، تم اختراع-الفرن الكهربائي ذو البوتقة النحاسية المبردة بالماء. في هذا الفرن، يتم تسخين المنطقة المركزية فقط، بينما يبقى الباقي باردًا. يتدفق التيتانيوم المنصهر على جدران بوتقة النحاس المبردة بالماء، حيث يتصلب على الفور ويتحول إلى سبائك تيتانيوم.

الطريقة الصناعية لإنتاج التيتانيوم على نطاق واسع- هي عملية كرول: أولاً، يتم استخدام الكلور والكربون للتفاعل مع الإلمنيت (TiFeO3) أو الروتيل (TiO2) لإنتاج التيتانيوم المعدني. يتم بعد ذلك فصل رابع كلوريد التيتانيوم (TiCl4) الناتج عن كلوريد الحديديك (FeCl3) بالتقطير. وأخيرًا، يتم اختزال رابع كلوريد التيتانيوم مع المغنيسيوم المعدني (Mg) للحصول على التيتانيوم المعدني. يجب إزالة الهواء أثناء عملية الإنتاج لمنع التيتانيوم من التفاعل مع الأكسجين أو النيتروجين وتوليد الشوائب.