티타늄의 제조 방법

티타늄 제련에는 복잡한 과정이 포함됩니다. 일메나이트는 사염화티타늄으로 변환된 후 아르곤 가스로 채워진 밀봉된 스테인리스 스틸 용기에 넣어 금속 마그네슘과 반응하여 스폰지 티타늄을 생성합니다. 스폰지 티타늄은 직접 사용할 수 없습니다. 티타늄 잉곳으로 주조되기 전에 전기로에서 액체로 녹아야 합니다.

그러나 이러한 유형의 전기로는 고도의 기술이 필요합니다. 용광로를 완전히 비워야 하는 것 외에도, 대부분의 내화 재료에는 산화물이 포함되어 있고 이러한 산화물의 산소가 액체 티타늄에 흡수되기 때문에 액체 티타늄을 담을 도가니가 부족하다는 것이 주요 과제입니다. 결국, 수-냉각식 구리 도가니 전기로가 발명되었습니다. 이 용광로에서는 중앙 부분만 가열되고 나머지 부분은 차갑게 유지됩니다. 용융된 티타늄은 수-냉각된 구리 도가니 벽으로 흘러 들어가 즉시 티타늄 잉곳으로 응고됩니다.

대규모-티타늄 생산을 위한 산업적 방법은 Kroll 공정입니다. 첫째, 염소와 탄소를 사용하여 티탄철광(TiFeO3) 또는 금홍석(TiO2)과 반응하여 금속 티타늄을 생성합니다. 얻은 사염화티타늄(TiCl4)은 증류에 의해 염화제2철(FeCl3)로부터 분리됩니다. 마지막으로 사염화티타늄을 금속마그네슘(Mg)으로 환원시켜 금속티타늄을 얻는다. 티타늄이 산소나 질소와 반응하여 불순물이 생성되는 것을 방지하려면 생산 과정에서 공기를 제거해야 합니다.