https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?action=history&feed=atom&title=Kroll-ProzessKroll-Prozess - Versionsgeschichte2026-06-05T09:25:48ZVersionsgeschichte dieser Seite in Wikipedia (Deutsch) – Lokale KopieMediaWiki 1.43.8https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?title=Kroll-Prozess&diff=503768&oldid=previmported>Aka: https2023-04-05T11:16:56Z<p>https</p>
<p><b>Neue Seite</b></p><div>Der '''Kroll-Prozess''' ist ein von [[William Justin Kroll]] erfundenes und im Jahr 1937 [[Patent|patentiertes]] Verfahren zur Gewinnung von technisch reinem [[Titan (Element)|Titan]].<ref>{{Patent| Land=DE| V-Nr=674625| Code=C| Titel=Verfahren zur Gewinnung von reinem Titan| A-Datum=1937-07-11| V-Datum=1939-04-18| Erfinder=Wilhelm Kroll}}</ref><ref>{{Patent|Land=US|V-Nr=2205854|Code=A|Titel=Method for manufacturing titanium and alloys thereof|A-Datum=1938-07-06|V-Datum=1940-06-25|Erfinder=Wilhelm Kroll}}</ref><br />
<br />
[[Ilmenit]] (FeTiO<sub>3</sub>) ist wichtiger Ausgangsstoff für die Titanherstellung. Um aus dem Ilmenit [[Rutil]] (TiO<sub>2</sub>) herzustellen, wird es im [[Lichtbogen]] mit [[Kohlenstoff]] reduziert. Das flüssige Eisen sammelt sich am Boden und wird von Zeit zu Zeit abgestochen.<br />
:<chem>FeTiO3 + C -> Fe + TiO2 + CO</chem><br />
<br />
Häufig geht man industriell jedoch direkt vom natürlichen Rutil oder vom synthetischen Rutil (gewonnen durch H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>-Laugung von Ilmenit) aus. Früher hatten auch die Titanschlacken (s.&nbsp;u.) Bedeutung.<br />
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TiO<sub>2</sub> ([[Titan(IV)-oxid]]) wird im [[Chloridverfahren]] bei Temperaturen von 750–1000 °C mit [[Chlor]] und [[Koks]] zu Titantetrachlorid ([[Titan(IV)-chlorid]]) umgesetzt (reduzierende Chlorierung).<ref>C. E. Mortimer: ''Chemie – Das Basiswissen der Chemie''. 7. Auflage, Thieme Verlag, Stuttgart 2001, ISBN 3-13-484307-2, S. 391.</ref><br />
<br />
:<chem>TiO2 + 2C + 2Cl2 -> TiCl4 + 2CO</chem><br />
<br />
Das Titanchlorid wird durch fraktionierte [[Destillation]] und meist u.&nbsp;a. einer Vanadiumentfernung von den im Erz vorhandenen Verunreinigungen getrennt. Das Ausgangsmaterial für das Kroll-Verfahren ist reines Titantetrachlorid, das ohnehin in sehr großen Mengen für die Weißpigmentherstellung zur Verfügung steht. Das reine TiCl<sub>4</sub> wird mit [[Magnesium]] bei Temperaturen von ca. 800–900 °C unter einer [[Schutzgas]]atmosphäre ([[Helium]], [[Argon]]) zum metallischen Titan [[Reduktion (Chemie)|reduziert]].<ref>C. E. Mortimer: ''Chemie – Das Basiswissen der Chemie''. 7. Auflage, Thieme Verlag, Stuttgart 2001, ISBN 3-13-484307-2, S. 478.</ref><br />
<br />
:<chem>TiCl4 + 2Mg -> Ti + 2MgCl2</chem><br />
<br />
Das [[Magnesiumchlorid]] (MgCl<sub>2</sub>) wird in der Hauptmenge diskontinuierlich abgestochen. Aufgrund des [[Prinzip vom kleinsten Zwang|Prinzips vom kleinsten Zwang]] wird dadurch immer mehr Titan nachgebildet. Die eingeschlossenen Reste des Magnesiumchlorids sowie die Reste von nicht umgesetztem [[Magnesium]], das im Überschuss vorgelegt wird, werden entweder mit [[Salzsäure]] aus dem [[Titan (Element)|Titan]]schwamm herausgelöst oder besser, da eine höhere Reinheit erzielt wird, mittels [[Vakuumdestillation]] entfernt.<br />
<br />
Das Krollverfahren liefert den sog. Titanschwamm, eine harte, poröse Masse, die nach der Vakuumdestillation aufwändig mittels [[Drehen (Verfahren)|Drehen]] oder anderen [[Zerspanen|Zerspanungsverfahren]] aus der Prozessanlage herausgearbeitet werden muss. Früher erfolgte dies sogar mit dem [[Presslufthammer]]. Ähnliches gilt für das [[Hunter-Verfahren]].<br />
<br />
Weiterverarbeitung zu einem ersten technisch verwertbaren Produkt (Ingot):<br />
Dieser Titanschwamm muss anschließend zu meterlangen Abschmelzelektroden verpresst werden (Durchmesser je nach Ofen typisch 500 bis 1200&nbsp;mm), evtl. Legierungsbestandteile (wie Al, V) werden als Streifen außen angeschweißt. Meist ist ein dreifaches Umschmelzen in einem Vakuumlichtbogenofen erforderlich, um technisch verwendbare, homogene Titaningots (Gießbarren) zu erhalten. Als Wandmaterial ist infolge der hohen Reaktivität von heißem und flüssigem Titan ausschließlich wassergekühltes Kupfer einsetzbar.<br />
<br />
Nach dem älteren Hunter-Verfahren wird TiCl<sub>4</sub> mit Na statt mit Mg umgesetzt.<br />
Sowohl das gebildete NaCl als auch MgCl<sub>2</sub> sind thermodynamisch stabiler, die Reaktionen verlaufen praktisch vollständig und auch sehr exotherm.<br />
<br />
Technisches Titan (Grade 2) enthält bis zu 0,3 % Eisen sowie auch noch bis ca. 0,25 % Sauerstoff.<ref>[https://asm.matweb.com/search/SpecificMaterial.asp?bassnum=MTU020 ASM Aerospace Specification Metals, Inc.]</ref><br />
<br />
Diese nach wie vor besonders aufwendige Herstellung unter Verbrauch von metallischem Magnesium bestimmt auch den hohen Preis.<br />
<br />
Die Herstellung von reinerem Ti (in Kleinmengen) erfolgt&nbsp;– wie bei vielen anderen Metallen auch&nbsp;– über das [[Van-Arkel-de-Boer-Verfahren]].<br />
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== Einzelnachweise ==<br />
<references /><br />
<br />
[[Kategorie:Chemisch-technisches Verfahren]]<br />
[[Kategorie:Titan]]</div>imported>Aka