Obtencion De Titanio
Páginas: 5 (1240 palabras)
Publicado: 16 de octubre de 2011
Obtención de Ti vía TiCl4. Proceso Kroll
El titanio fue descubierto en Inglaterra por William Gregor en 1791, a partir del mineral conocido como ilmenita (FeTiO3). Este elemento fue descubierto años más tarde por el químico alemán Heinrich Klaproth, en este caso en el mineral rutilo (TiO2), que fue quien en 1795 le dio el nombre de titanio.
El Titanio como metal no se usó fuera dellaboratorio hasta que en 1946 William Justin Kroll desarrolló un método para poder producirlo comercialmente: mediante la reducción del TiCl4 con magnesio. Éste método es el más utilizado hoy en día y se le conoce con el nombre del proceso Kroll.
El proceso Kroll fue el primer proceso que permitió la obtención de cantidades apreciables de titanio puro, y se sigue utilizando mayoritariamente en laactualidad. El proceso convencional de extracción convierte las arenas metalíferas en tetracloruro de titanio, que luego reacciona con magnesio líquido, para producir titanio metal y cloruro de magnesio. Ese proceso hay que hacerlo por lotes, por lo que es caro, intensivo en mano de obra y relativamente lento, logrando al final del proceso, sólo unas pocas toneladas de titanio en cada reactor. Laproducción masiva con este método es difícil, ya que presenta una serie de limitaciones.
El proceso consta de los siguientes pasos:
1 - Obtención de tetracloruro de titanio por cloración a 800°C, en presencia de oxido de carbono, mediante la reacción:
TiO2 + 2Cl2 + 2CO → TiCl4 + 2CO2
2 - Se purifica el tetracloruro de titanio mediante destilación fraccionada.
3 - Se reduce el TiCl4 conmagnesio o sodio molido en una atmósfera inerte, con la reacción:
TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2
Esta proceso se lleva a cabo a una Temperatura aproximada de 800-850ºC
4 - El titanio forma una esponja en la pared del reactor, la cual se purifica por lixiviación con ácido clorhídrico diluido. El MgCl2 se recicla electrolíticamente.
5 - Se compacta la esponja resultante. Si se reduce el TiCl4mediante sodio en lugar de magnesio, la esponja resultante es granular, lo que facilita el proceso de compactación.
6 - Se funde la esponja en un horno con un crisol de cobre refrigerado, mediante un arco eléctrico de electrodo consumible en una atmósfera inerte.
Una vez llegado a este punto el proceso se terminaría pero en ocasiones se desea mejorar la pureza y homogeneidad del lingote por loque se repetiría el paso anterior, es decir; se realiza un primer procesado en el cual los lingotes se convierten en productos generales de taller. Se realiza un segundo procesado, en el que se obtienen las formas acabadas de los productos realizados.
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CONDICIONES DE OPERACIÓN PARA EL REACTOR DE REDUCCIÓN DE TiCl4. [8]
● Temperatura: Se debe mantener entre 830 ºC y 880ºC.
De acuerdo con la patente “Método y aparato para la producción continua de Titanio metálico y aleaciones basadas en Titanio” [3], las condiciones de operación del proceso son: el límite superior de la temperatura del procedimiento está limitado por la durabilidad del equipo de acero, y el límite inferior está determinado por el punto de fusión de los cloruros obtenidos como resultado dela reducción.
● Presión: 1.1 < P < 1.25 (atm)
● Rata TiCl4: 134 Kg/h
● Tiempo de Residencia: 36 horas
● Capacidad típica de la planta: El experimento de reducción se llevó a cabo en un reactor prototipo Kroll con una capacidad para producir 2 Ton de esponja de Titanio, para lo cual se usaron 8000 kg de TiCl4, 2869 kg de Mg y además se obtuvieron 8029 kg de MgCl2. Pararealizar este proceso se requiere de un reactor de 1210 mm de diámetro interno y 3050 mm de altura, ubicado dentro de una retorta de 1360 mm de diámetro interno y 3500 mm de altura.
● Composición y fase de la mezcla reactiva: Tanto el TiCl4 como el Mg se alimentan en fase líquida, debido a la temperatura de reacción. Las composiciones del TiCl4 y el Mg son de alta pureza ya que en después...
El titanio fue descubierto en Inglaterra por William Gregor en 1791, a partir del mineral conocido como ilmenita (FeTiO3). Este elemento fue descubierto años más tarde por el químico alemán Heinrich Klaproth, en este caso en el mineral rutilo (TiO2), que fue quien en 1795 le dio el nombre de titanio.
El Titanio como metal no se usó fuera dellaboratorio hasta que en 1946 William Justin Kroll desarrolló un método para poder producirlo comercialmente: mediante la reducción del TiCl4 con magnesio. Éste método es el más utilizado hoy en día y se le conoce con el nombre del proceso Kroll.
El proceso Kroll fue el primer proceso que permitió la obtención de cantidades apreciables de titanio puro, y se sigue utilizando mayoritariamente en laactualidad. El proceso convencional de extracción convierte las arenas metalíferas en tetracloruro de titanio, que luego reacciona con magnesio líquido, para producir titanio metal y cloruro de magnesio. Ese proceso hay que hacerlo por lotes, por lo que es caro, intensivo en mano de obra y relativamente lento, logrando al final del proceso, sólo unas pocas toneladas de titanio en cada reactor. Laproducción masiva con este método es difícil, ya que presenta una serie de limitaciones.
El proceso consta de los siguientes pasos:
1 - Obtención de tetracloruro de titanio por cloración a 800°C, en presencia de oxido de carbono, mediante la reacción:
TiO2 + 2Cl2 + 2CO → TiCl4 + 2CO2
2 - Se purifica el tetracloruro de titanio mediante destilación fraccionada.
3 - Se reduce el TiCl4 conmagnesio o sodio molido en una atmósfera inerte, con la reacción:
TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2
Esta proceso se lleva a cabo a una Temperatura aproximada de 800-850ºC
4 - El titanio forma una esponja en la pared del reactor, la cual se purifica por lixiviación con ácido clorhídrico diluido. El MgCl2 se recicla electrolíticamente.
5 - Se compacta la esponja resultante. Si se reduce el TiCl4mediante sodio en lugar de magnesio, la esponja resultante es granular, lo que facilita el proceso de compactación.
6 - Se funde la esponja en un horno con un crisol de cobre refrigerado, mediante un arco eléctrico de electrodo consumible en una atmósfera inerte.
Una vez llegado a este punto el proceso se terminaría pero en ocasiones se desea mejorar la pureza y homogeneidad del lingote por loque se repetiría el paso anterior, es decir; se realiza un primer procesado en el cual los lingotes se convierten en productos generales de taller. Se realiza un segundo procesado, en el que se obtienen las formas acabadas de los productos realizados.
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CONDICIONES DE OPERACIÓN PARA EL REACTOR DE REDUCCIÓN DE TiCl4. [8]
● Temperatura: Se debe mantener entre 830 ºC y 880ºC.
De acuerdo con la patente “Método y aparato para la producción continua de Titanio metálico y aleaciones basadas en Titanio” [3], las condiciones de operación del proceso son: el límite superior de la temperatura del procedimiento está limitado por la durabilidad del equipo de acero, y el límite inferior está determinado por el punto de fusión de los cloruros obtenidos como resultado dela reducción.
● Presión: 1.1 < P < 1.25 (atm)
● Rata TiCl4: 134 Kg/h
● Tiempo de Residencia: 36 horas
● Capacidad típica de la planta: El experimento de reducción se llevó a cabo en un reactor prototipo Kroll con una capacidad para producir 2 Ton de esponja de Titanio, para lo cual se usaron 8000 kg de TiCl4, 2869 kg de Mg y además se obtuvieron 8029 kg de MgCl2. Pararealizar este proceso se requiere de un reactor de 1210 mm de diámetro interno y 3050 mm de altura, ubicado dentro de una retorta de 1360 mm de diámetro interno y 3500 mm de altura.
● Composición y fase de la mezcla reactiva: Tanto el TiCl4 como el Mg se alimentan en fase líquida, debido a la temperatura de reacción. Las composiciones del TiCl4 y el Mg son de alta pureza ya que en después...
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