Le procédé Kroll est une méthode utilisée pour convertir le minerai en métal titane. Les ingénieurs, les entreprises de fabrication et les sociétés médicales utilisent le titane à diverses fins, car il est aussi résistant que l’acier mais plus léger. Des traces de titane peuvent être trouvées dans des minéraux tels que le rutile et l’ilménite, mais le procédé pyrométallurgique Kroll élimine les impuretés et produit un métal qui peut être utilisé dans les implants médicaux, la construction et la conception d’avions.
Le titane a été découvert en Grande-Bretagne en 1791 par un homme du nom de William Gregor. Un scientifique allemand nommé Martin Heinrich Klaproth l’a nommé d’après le dieu grec Titan au cours de la même année. Les scientifiques ont commencé à développer des moyens d’extraire l’élément nouvellement découvert du rutile et de l’ilménite, et en 1910, un chimiste nommé Matthew Hunter a développé une méthode pour produire du titane métallique en mélangeant du rutile avec du coke et du chlore. Le procédé Hunter est devenu le premier procédé à l’échelle industrielle pour produire ce métal.
Au cours des années 1930, un scientifique luxembourgeois appelé William Kroll a commencé à expérimenter avec le titane. En 1938, il développa ce qui deviendra plus tard la méthode Kroll. Kroll a déménagé aux États-Unis après le déclenchement de la Seconde Guerre mondiale, et son procédé de production de titane métallique a été breveté aux États-Unis en 1940. Le brevet a ensuite été annulé par le gouvernement fédéral car Kroll n’était pas citoyen américain. Il est entré dans une bataille juridique de sept ans qui a abouti au rétablissement du brevet.
Le processus Kroll commence par le passage du chlore gazeux à travers le rutile dans un chlorateur. Au cours de la première étape du procédé, du tétrachlorure et des chlorures de titane sont produits à partir du minerai. L’oxygène est retiré du tétrachlorure de titane par un processus de distillation, ce qui laisse le tétrachlorure de titane sous forme liquide. Les scientifiques ajoutent du magnésium liquide ou du sodium au tétrachlorure de titane, et le résultat final est une éponge métallique.
Cette éponge de titane est broyée puis placée dans un four à arc sous vide à électrodes consommables. L’éponge fond à l’intérieur du four mais, contrairement aux autres métaux, elle n’est pas coulée car elle se solidifie dans le vide. Un lingot de titane produit au cours du processus Kroll peut peser plus de 5,000 5.51 kilogrammes (XNUMX tonnes). Les multiples étapes du procédé Kroll signifient que le titane est beaucoup plus cher à produire que des types de métaux similaires, tels que l’acier.
Après avoir développé le procédé Kroll, William Kroll a utilisé une technique similaire pour créer du métal zirconium. Le titane et le zirconium sont maintenant utilisés pour fabriquer des pièces pour les vaisseaux spatiaux. Le titane, contrairement au zirconium, n’est pas dangereux pour la santé et est donc également utilisé pour les implants médicaux.