Hunter process

Hunter -processen var den första industriella processen för att producera rent segt metalliskt titan . Det uppfanns 1910 av Matthew A. Hunter , en kemist född i Nya Zeeland som arbetade i USA. Processen innebär att titantetraklorid (TiCl ₄ ) reduceras med natrium (Na) i en satsreaktor med en inert atmosfär vid en temperatur av 1 000°C. Utspädd saltsyra används sedan för att laka ut saltet från produkten.

TiCl4 (g) + 4 Na(l) → 4 NaCl(l) + Ti(s ₎

Före Hunter-processen gav alla ansträngningar att producera Ti-metall mycket orent material, ofta titannitrid (som liknar en metall). Hunter-processen användes fram till 1993 då den ersattes av den mer ekonomiska Kroll-processen som utvecklades på 1940-talet. I Kroll-processen reduceras TiCl _{4 av} magnesium i motsats till natrium, men båda metoderna delar samma steg för att erhålla TiCl ₄ och idag är Kroll-processen bland de mest använda titansmältningsprocesserna.

Hunter-processen genomfördes i antingen ett eller två steg. Om ett enda steg användes är reaktionsekvationen som ovan, men på grund av den större mängden värme som genereras av reduktionen med natrium i motsats till magnesium och svårigheten att kontrollera ångtrycket hos flytande natrium kan en tvåstegsprocess istället vara Begagnade. Tvåstegsprocesserna bestod av att reducera TiCl4 _till TiCl2 _med hälften av den stökiometriska mängd natrium som krävdes för att reducera TiCl4 _till Ti. Därefter överförs TiCl2 i smält natriumklorid till en annan behållare med det ytterligare natrium som _{krävs för att bilda Ti.} Processerna i två steg fortskred enligt följande två reaktioner:

TiCl4 (g) + 2Na(l) → TiCl2 ₍_l , i NaCl) + 2NaCl(l)

TiCl2 (l, i NaCl) + 2Na(l) → Ti(s) + 2NaCl(l ₎

Jämfört med Kroll-processen fäster titanet som produceras av Hunter-processen mindre vid reduktionsbehållarens väggar. Även kontamineringen av järn och andra element är också relativt låg. Titanet som produceras av Hunter-processen är i form av ett pulver som kallas sponge fins. Denna form är användbar och är en billig råvara inom pulvermetallurgi.

Den främsta begränsande faktorn för användbarheten av Hunter-processen är svårigheten att separera den producerade NaCl från titanet. Ångtrycket för NaCl som produceras i Hunter-processen är lägre än ångtrycket för MgCl ₂ som produceras av Kroll-processen. Sålunda är det svårt att separera NaCl från titanet med hjälp av destillation på ett effektivt sätt. Därför avlägsnas NaCl genom urlakning i en vattenlösning. Att återvinna biprodukten (NaCl) från denna vattenlösning är en process som kräver ytterligare energi. Dessa problem motiverade avbrottet av Hunter-processen i industrin 1993, men FoU för natriumreduktion fortsätter till denna dag på grund av den överlägsna formen och renheten hos metallavlagringen som produceras jämfört med Kroll-processen.

^ MA Hunter "Metallic Titanium" J. Am. Chem. Soc. 1910, s 330–336. doi : 10.1021/ja01921a006
^ Schaschke, Carl (2014). "Jägareprocess". A Dictionary of Chemical Engineering . Oxford University Press. doi : 10.1093/acref/9780199651450.001.0001 . ISBN 978-0-19-965145-0 .
^ Heinz Sibum; Volker Günther; Oskar Roidl; Fathi Habashi; Hans Uwe Wolf (2005). "Titan, titanlegeringar och titanföreningar". Titan, titanlegeringar och titanföreningar . Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a27_095 . ISBN 3527306730 .
^ Takeda, Osamu; Uda, Tetsuya; Okabe, Toru H. (2014). "Kapitel 2.9 - Rare Earth, Titanium Group Metals, and Reactive Metals Production". I Seetharaman, Seshadri (red.). Avhandling om processmetallurgi . Vol. 3. Boston: Elsevier. s. 1028–1029. doi : 10.1016/B978-0-08-096988-6.00019-5 . ISBN 978-0-08-096988-6 .

[1] MA Hunter "Metallic Titanium" J. Am. Chem. Soc. 1910, s 330–336. doi : 10.1021/ja01921a006

[2] Schaschke, Carl (2014). "Jägareprocess". A Dictionary of Chemical Engineering . Oxford University Press. doi : 10.1093/acref/9780199651450.001.0001 . ISBN 978-0-19-965145-0 .

[3] Heinz Sibum; Volker Günther; Oskar Roidl; Fathi Habashi; Hans Uwe Wolf (2005). "Titan, titanlegeringar och titanföreningar". Titan, titanlegeringar och titanföreningar . Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a27_095 . ISBN 3527306730 .

[4] Takeda, Osamu; Uda, Tetsuya; Okabe, Toru H. (2014). "Kapitel 2.9 - Rare Earth, Titanium Group Metals, and Reactive Metals Production". I Seetharaman, Seshadri (red.). Avhandling om processmetallurgi . Vol. 3. Boston: Elsevier. s. 1028–1029. doi : 10.1016/B978-0-08-096988-6.00019-5 . ISBN 978-0-08-096988-6 .