Bagaimana Titanium Diproduksi?
Proses Kroll
Proses Kroll sebagian besar menghasilkan titanium dengan kemurnian tinggi. Ini dimulai dengan penghilangan bijih titanium, yang sebagian besar berupa ilmenit atau rutil, dan kemudian diubah menjadi titanium tetraklorida (TiCl₄) melalui karboklorinasi. Senyawa antara dimurnikan menggunakan distilasi sebelum direduksi dengan adanya magnesium dalam atmosfer inert untuk mendapatkan spons titanium. Spons titanium padat yang dihasilkan dikeluarkan, dipecah menjadi potongan-potongan kecil, dan dilebur kembali untuk menghasilkan logam cair. Dikembangkan oleh William Kroll pada tahun 1940-an, metode ini tetap menjadi inti produksi titanium karena efektivitas biayanya dalam memproduksi logam siap industri.
Pentingnya Bijih Titanium dalam Produksi
Proses produksi yang efisien dan efektif memerlukan bahan baku pembuatan logam titanium yang hanya tersedia dari sumber bijih titanium. Dua bijih utama ilmenit dan rutil yang umum digunakan saat ini. Biasanya, ilmenit (FeTiO₃) mengandung sekitar 45-60% TiO₂ sedangkan rutil (TiO₂) mengandung konsentrasi yang jauh lebih tinggi sekitar 90-95%. Karena kekakuannya, rutil memiliki persyaratan pemrosesan yang lebih rendah sehingga menjadikannya lebih disukai namun sumber dayanya langka.
Parameter Teknis Utama:
Kandungan Titanium Dioksida: Terkait langsung dengan seberapa efisien Proses Kroll akan bergantung pada seberapa murni bijih seperti rutil sehingga mengurangi biaya dan waktu pemrosesan.
Kekerasan Bijih: Kedua mineral tersebut umumnya keras tetapi karakteristik mekanisnya mempengaruhi proses penggilingan dan ekstraksi.
Tingkat Pengotor: Langkah tambahan harus dilakukan untuk menghilangkan pengotor seperti besi dari ilmenit; ini mempengaruhi hasil dan kualitas secara keseluruhan.
Produsen dapat memastikan hasil dan tingkat kemurnian yang lebih tinggi pada logam titanium akhir dengan mencari dan memproses bijih titanium berkualitas tinggi secara tepat, sehingga pada akhirnya meningkatkan penerapannya di berbagai industri.
Peran Magnesium dan Klorida dalam Produksi Titanium
Magnesium dan klorida memainkan peran penting dalam proses produksi titanium menggunakan Proses Kroll. Sebagai zat pereduksi, magnesium mengubah titanium tetraklorida (TiCl₄) menjadi bahan awalnya dari spons titanium. Langkah ini melibatkan klorinasi bijih titanium untuk mendapatkan TiCl₄ yang dimurnikan, senyawa yang mudah menguap. Titanium oksida berubah menjadi TiCl₄ pada tahap ini dengan bantuan klorida.
Dalam reaksi inti selama atmosfer inert, magnesium cair dicampur dengan TiCl₄ pada suhu sangat tinggi sekitar 800-900 derajat yang menyebabkan reduksi TiCl₄ menjadi spons titanium dan produksi MgCl₂ sebagai produk sampingan. Reaksi keseluruhannya adalah sebagai berikut:\[ TiCl₄ + 2Mg \panah kanan Ti + 2MgCl₂ \]
Sisa-sisa MgCl₂ harus dihilangkan secara umum melalui teknik elektrolitik yang juga memulihkan magnesium untuk digunakan sekali lagi dalam siklus ini sehingga menjadikannya berkelanjutan. Efisiensi magnesium dan tingkat kemurnian dalam hal klorida mempengaruhi secara langsung hasil dan kualitas yang dihasilkan oleh spons titanium, sehingga menekankan pentingnya hal tersebut dalam produksi titanium.
