Processamento de titânio, extração de titânio de seus minérios e preparação de ligas ou compostos de titânio para uso em vários produtos.
O titânio (Ti) é um metal cinza macio, dúctil e prateado, com um ponto de fusão de 1.675 ° C (3.047 ° F). Devido à formação em sua superfície de um filme de óxido que é relativamente inerte quimicamente, possui excelente resistência à corrosão na maioria dos ambientes naturais. Além disso, é leve, com uma densidade (4,51 gramas por centímetro cúbico) entre o alumínio e o ferro. Sua combinação de baixa densidade e alta resistência oferece a mais eficiente relação resistência / peso de metais comuns para temperaturas de até 600 ° C (1.100 ° F).
Como seu diâmetro atômico é semelhante a muitos metais comuns, como alumínio, ferro, estanho e vanádio, o titânio pode ser facilmente ligado para melhorar suas propriedades. Como o ferro, o metal pode existir em duas formas cristalinas: hexagonal compactado (hcp) abaixo de 883 ° C (1.621 ° F) e cúbico centrado no corpo (bcc) a temperaturas mais altas até o ponto de fusão. Esse comportamento alotrópico e a capacidade de ligar com muitos elementos resultam em ligas de titânio que possuem uma ampla variedade de propriedades mecânicas e resistentes à corrosão.
Embora os minérios de titânio sejam abundantes, a alta reatividade do metal com oxigênio, nitrogênio e hidrogênio no ar a temperaturas elevadas exige processos de produção e fabricação complicados e, portanto, dispendiosos.
História
O minério de titânio foi descoberto em 1791 em areias da praia da Cornualha por um clérigo inglês, William Gregor. A identificação real do óxido foi feita alguns anos depois por um químico alemão, MH Klaproth. Klaproth deu ao componente metálico desse óxido o nome titânio, em homenagem aos Titãs, os gigantes da mitologia grega.
O titânio metálico puro foi produzido pela primeira vez em 1906 ou 1910 pela MA Hunter no Rensselaer Polytechnic Institute (Troy, Nova York, EUA) em cooperação com a General Electric Company. Esses pesquisadores acreditavam que o titânio tinha um ponto de fusão de 6.000 ° C (10.800 ° F) e, portanto, era candidato a filamentos de lâmpadas incandescentes, mas, quando Hunter produziu um metal com um ponto de fusão próximo a 1.800 ° C (3.300 ° F), o esforço foi abandonado. No entanto, Hunter indicou que o metal tinha alguma ductilidade e seu método de produzi-lo reagindo o tetracloreto de titânio (TiCl 4) com sódio sob vácuo foi posteriormente comercializado e agora é conhecido como processo de Hunter. Um metal de ductilidade significativa foi produzido em 1925 pelos cientistas holandeses AE van Arkel e JH de Boer, que dissociaram o tetraiodeto de titânio em um filamento quente em um bulbo de vidro evacuado.
Em 1932, William J. Kroll, do Luxemburgo, produziu quantidades significativas de titânio dúctil, combinando TiCl 4 com cálcio. Em 1938, Kroll havia produzido 20 kg de titânio e estava convencido de que possuía excelentes propriedades de corrosão e resistência. No início da Segunda Guerra Mundial, ele fugiu da Europa e continuou seu trabalho nos Estados Unidos na Union Carbide Company e mais tarde no US Bureau of Mines. Nessa época, ele havia mudado o agente redutor de cálcio para metal de magnésio. A Kroll agora é reconhecida como o pai da moderna indústria de titânio, e o processo Kroll é a base para a maioria da produção atual de titânio.
Um estudo da Força Aérea dos EUA realizado em 1946 concluiu que as ligas à base de titânio eram materiais de engenharia de grande importância, uma vez que a necessidade emergente de taxas de força / peso mais altas nas estruturas e motores de aeronaves a jato não poderia ser satisfeita com eficiência por aço ou alumínio. Como resultado, o Departamento de Defesa forneceu incentivos à produção para iniciar a indústria de titânio em 1950. Capacidade industrial semelhante foi fundada no Japão, na URSS e no Reino Unido. Depois que esse ímpeto foi fornecido pela indústria aeroespacial, a pronta disponibilidade do metal deu origem a oportunidades para novas aplicações em outros mercados, como processamento químico, medicamentos, geração de energia e tratamento de resíduos.
Minérios
O titânio é o quarto metal estrutural mais abundante da Terra, excedido apenas por alumínio, ferro e magnésio. Os depósitos minerais viáveis estão dispersos em todo o mundo e incluem locais na Austrália, Estados Unidos, Canadá, África do Sul, Serra Leoa, Ucrânia, Rússia, Noruega, Malásia e vários outros países.
Os minerais são predominantes rutilo, que é cerca de 95 por cento de dióxido de titânio (TiO 2), e ilmenite (FeTiO 3), que contém 50 a 65 por cento de TiO 2. Um terceiro mineral, o leucoxeno, é uma alteração da ilmenita da qual uma porção do ferro foi lixiviada naturalmente. Não possui conteúdo específico de titânio. Os minerais de titânio ocorrem em formações aluviais e vulcânicas. Os depósitos geralmente contêm entre 3 e 12% de minerais pesados, consistindo em ilmenita, rutilo, leucoxeno, zircão e monazita.
