Procesamiento de titanio, extracción de titanio de sus minerales y preparación de aleaciones o compuestos de titanio para su uso en diversos productos.
El titanio (Ti) es un metal suave, dúctil, gris plateado con un punto de fusión de 1,675 ° C (3,047 ° F). Debido a la formación en su superficie de una película de óxido que es relativamente inerte químicamente, tiene una excelente resistencia a la corrosión en la mayoría de los entornos naturales. Además, es ligero de peso, con una densidad (4,51 gramos por centímetro cúbico) a medio camino entre el aluminio y el hierro. Su combinación de baja densidad y alta resistencia le da la relación resistencia / peso más eficiente de metales comunes para temperaturas de hasta 600 ° C (1,100 ° F).
Debido a que su diámetro atómico es similar a muchos metales comunes como el aluminio, el hierro, el estaño y el vanadio, el titanio se puede alear fácilmente para mejorar sus propiedades. Al igual que el hierro, el metal puede existir en dos formas cristalinas: hexagonal compacta (hcp) por debajo de 883 ° C (1,621 ° F) y cúbica centrada en el cuerpo (bcc) a temperaturas más altas hasta su punto de fusión. Este comportamiento alotrópico y la capacidad de alear con muchos elementos dan como resultado aleaciones de titanio que tienen una amplia gama de propiedades mecánicas y resistentes a la corrosión.
Aunque los minerales de titanio son abundantes, la alta reactividad del metal con oxígeno, nitrógeno e hidrógeno en el aire a temperaturas elevadas requiere procesos de producción y fabricación complicados y, por lo tanto, costosos.
Historia
El mineral de titanio fue descubierto por primera vez en 1791 en las arenas de las playas de Cornualles por un clérigo inglés, William Gregor. La identificación real del óxido fue realizada unos años después por un químico alemán, MH Klaproth. Klaproth le dio al componente metálico de este óxido el nombre de titanio, en honor a los Titanes, los gigantes de la mitología griega.
El titanio metálico puro fue producido por primera vez en 1906 o 1910 por MA Hunter en el Rensselaer Polytechnic Institute (Troy, Nueva York, EE. UU.) En cooperación con la General Electric Company. Estos investigadores creían que el titanio tenía un punto de fusión de 6,000 ° C (10,800 ° F) y, por lo tanto, era candidato para filamentos de lámpara incandescente, pero cuando Hunter produjo un metal con un punto de fusión más cercano a 1,800 ° C (3,300 ° F), El esfuerzo fue abandonado. Sin embargo, Hunter indicó que el metal tenía cierta ductilidad, y su método de producirlo haciendo reaccionar tetracloruro de titanio (TiCl 4) con sodio al vacío se comercializó más tarde y ahora se conoce como el proceso Hunter. El metal de ductilidad significativa fue producido en 1925 por los científicos holandeses AE van Arkel y JH de Boer, quienes disociaron el tetrayoduro de titanio en un filamento caliente en un bulbo de vidrio evacuado.
En 1932, William J. Kroll de Luxemburgo produjo cantidades significativas de titanio dúctil combinando TiCl 4 con calcio. En 1938, Kroll había producido 20 kilogramos (50 libras) de titanio y estaba convencido de que poseía excelentes propiedades de resistencia a la corrosión. Al comienzo de la Segunda Guerra Mundial, huyó de Europa y continuó su trabajo en los Estados Unidos en la Union Carbide Company y más tarde en la Oficina de Minas de los Estados Unidos. Para entonces, había cambiado el agente reductor de calcio a magnesio metálico. Kroll ahora es reconocido como el padre de la industria moderna del titanio, y el proceso de Kroll es la base de la producción de titanio más actual.
Un estudio de la Fuerza Aérea de los EE. UU. Realizado en 1946 concluyó que las aleaciones a base de titanio eran materiales de ingeniería de gran importancia potencial, ya que la necesidad emergente de una mayor relación resistencia / peso en estructuras y motores de aviones a reacción no podía satisfacerse de manera eficiente ni con acero ni con aluminio.. Como resultado, el Departamento de Defensa proporcionó incentivos de producción para comenzar la industria del titanio en 1950. Se fundó una capacidad industrial similar en Japón, la URSS y el Reino Unido. Después de que la industria aeroespacial proporcionó este impulso, la disponibilidad inmediata del metal dio lugar a oportunidades para nuevas aplicaciones en otros mercados, como el procesamiento químico, la medicina, la generación de energía y el tratamiento de residuos.
Minerales
El titanio es el cuarto metal estructural más abundante en la Tierra, superado solo por el aluminio, el hierro y el magnesio. Los depósitos minerales viables se encuentran dispersos en todo el mundo e incluyen sitios en Australia, Estados Unidos, Canadá, Sudáfrica, Sierra Leona, Ucrania, Rusia, Noruega, Malasia y varios otros países.
Los minerales predominantes son el rutilo, que es aproximadamente el 95 por ciento de dióxido de titanio (TiO 2), y la ilmenita (FeTiO 3), que contiene del 50 al 65 por ciento de TiO 2. Un tercer mineral, el leucoxeno, es una alteración de la ilmenita de la que se ha lixiviado naturalmente una porción del hierro. No tiene contenido específico de titanio. Los minerales de titanio se encuentran en formaciones aluviales y volcánicas. Los depósitos generalmente contienen entre 3 y 12 por ciento de minerales pesados, que consisten en ilmenita, rutilo, leucoxeno, circonita y monazita.
