克罗尔法

克罗尔法是一种火法冶金工业工艺，用于从四氯化钛中生产金属钛。 克罗尔法几乎取代了所有商业生产的亨特工艺。

在克罗尔法中，TiCl4被液态镁还原得到金属钛：

TiCl 4 + 2 Mg → 825 o C Ti + 2 MgCl 2 {displaystyle {ce {TiCl4 + 2Mg ->[825oC]Ti + 2MgCl2}}}

还原是在 800–850 °C 的不锈钢蒸馏器中进行的。 并发症是由于 TiCl4 的部分还原，产生较低的氯化物 TiCl2 和 TiCl3。 MgCl2 可以进一步精炼回镁。 所得多孔金属钛海绵通过浸出或真空蒸馏提纯。 海绵在消耗性碳电极真空电弧炉中熔化之前被压碎和压制。 允许熔化的锭在真空下凝固。 它经常被重熔以去除夹杂物并确保均匀性。 这些熔化步骤增加了产品的成本。 钛的价格大约是不锈钢的六倍。

在 1990 年代停止商业化的早期 Hunter 工艺中，来自氯化物工艺的 TiCl4 被钠还原为金属。

克罗尔法于 1940 年由卢森堡的 William J. Kroll 发明。 移居美国后，克罗尔进一步开发了生产锆的方法。 许多方法已应用于钛金属的生产，从 1887 年 Nilsen 和 Pettersen 使用钠的报告开始，该报告被优化到商业亨特工艺中。 在 1920 年代，van Arkel 描述了四碘化钛的热分解以产生高纯钛。

发现四氯化钛在高温下会被氢气还原，生成氢化物，氢化物可以通过热处理制成纯金属。 在此背景下，Kroll 开发了用于还原四氯化钛的新型还原剂和新型设备。 它对痕量水和其他金属氧化物的高反应性提出了挑战。 使用钙作为还原剂取得了重大成功，但所得混合物仍含有大量氧化物杂质。 据渥太华电化学学会报道，在 1000°C 下使用钼复合反应器使用镁取得了重大成功。 Kroll 的钛具有高延展性，反映出其高纯度。 克罗尔法取代了亨特工艺，继续成为钛金属生产的主导技术，并推动了世界上大部分镁金属的生产。