Proizvodnja spužvastog titana toplinskom redukcijom magnezija
Spužvasti metalni titan proizveden toplinskom redukcijom metalnog magnezija naziva se "spužvasti titan". Postotak čistoće (maseni) titanske spužve općenito je 99,1 do 99,7. Ukupni postotak elementa nečistoće (masa) je 0.3-0.9, postotak (masa) elementa nečistoće kisika je 0.06-0.20, a tvrdoća ( HB) je 100-157. Prema različitoj čistoći dijeli se u pet stupnjeva od WHTiO do MHTi4.
Spužvasti titan glavna je sirovina za proizvodnju industrijskih legura titana, a njegova proizvodnja osnovna je karika industrije titana. To je sirovina titanijskog materijala, titanovog praha i drugih dijelova od titana. Pretvorite ilmenit u titanijev tetraklorid, stavite ga u zatvoreni spremnik od nehrđajućeg čelika, napunite ga plinom argonom, natjerajte ih da reagiraju s metalnim magnezijem i dobijete "titanovu spužvu". Ova porozna "titanska spužva" ne može se izravno koristiti i mora se otopiti u tekućinu u električnoj peći prije nego što se izlije u poluge titana.
Magnetotermalna proizvodnja titanske spužve: Titan, kao kemijski element, otkrio je u željeznoj rudi 1791. godine velečasni William Gregor, engleski svećenik i mineralog. Budući da titan ima snažan afinitet s elementima kao što su kisik, dušik, ugljik i vodik, te reagira s većinom vatrostalnih materijala na visokim temperaturama, proces ekstrakcije metalnog titana vrlo je kompliciran i težak. Do 1910. godine Matthew A. Hunter s Politehničkog instituta Rensselaer u Sjedinjenim Državama zagrijavao je titan tetraklorid i natrij na 700-800 stupnjeva Celzijusa kako bi ekstrahirao titan visoke čistoće. Ova metoda se naziva Hunterova metoda. . Međutim, primjena titana u to je vrijeme bila ograničena na laboratorij. Tek je 1932. William Justin Kroll pokazao da se titan može ekstrahirati redukcijom titanovog tetraklorida s magnezijem. Osam godina kasnije, poboljšao je proces, koristeći magnezij, pa čak i natrij za redukciju titana, metodu koja je postala poznata kao Krollov proces ili magnezijev proces. Magnezijeva toplinska metoda trenutno je najraširenija metoda proizvodnje titana u svijetu. S njim se metalni titan može masovno proizvoditi i može ući u red suvremenih inženjerskih materijala.
Princip proizvodnje spužvastog titana magnezijevom metodom je sljedeći: u atmosferi argona na 880 stupnjeva -950 stupnjeva, rafinirani titan tetraklorid prolazi kroz reakciju redukcije s metalnim magnezijem kako bi se dobio spužvasti metalni titan i magnezijev klorid, a magnezijev klorid ispušta se iz redukcijske peći. Vakuumska destilacija koristi se za uklanjanje preostalog magnezijevog klorida i viška magnezija u porama titanske spužve kako bi se dobila titanska spužva. Tijek procesa proizvodnje spužvaste legure titana magnezijskom toplinskom metodom je sljedeći:
Nusproizvod magnezijev klorid proizveden u reakciji redukcije upotrebom metalnog magnezija kao redukcijskog sredstva u magnezijevoj termalnoj metodi se elektrolitički obnavlja kako bi se obnovili magnezij i klor. Magnezij nastavlja sudjelovati u reakciji redukcije, a plinoviti klor se transportira u radionicu za ozelenjavanje na recikliranje. Nakon što se destilacijski kondenzat rastali, magnezijev klorid se ispušta, a preostali magnezij može se koristiti kao redukcijsko sredstvo za nastavak sudjelovanja u procesu toplinske proizvodnje magnezija. Stoga se recikliranje metalnog magnezija i klora ostvaruje u proizvodnji magnezijevog oksida. Recikliranje plina magnezija klora smanjuje onečišćenje okoliša tijekom proizvodnje titanske spužve i smanjuje potrošnju energije u proizvodnji.
