टाइटेनियम प्रसंस्करण, अपने अयस्कों से टाइटेनियम का निष्कर्षण और विभिन्न उत्पादों में उपयोग के लिए टाइटेनियम मिश्र या यौगिकों की तैयारी।
टाइटेनियम (तिवारी) एक नरम, नमनीय, सिल्वर ग्रे धातु है जिसका गलनांक 1,675 ° C (3,047 ° F) है। ऑक्साइड फिल्म की सतह पर निर्माण के कारण जो अपेक्षाकृत रासायनिक रूप से निष्क्रिय है, इसमें अधिकांश प्राकृतिक वातावरण में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध है। इसके अलावा, यह वजन में हल्का है, एल्यूमीनियम और लोहे के बीच घनत्व (4.51 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर) है। कम घनत्व और उच्च शक्ति का इसका संयोजन इसे 600 ° C (1,100 ° F) तक के तापमान के लिए सामान्य धातुओं का सबसे कुशल शक्ति-से-भार अनुपात प्रदान करता है।
क्योंकि इसका परमाणु व्यास कई सामान्य धातुओं जैसे एल्यूमीनियम, लोहा, टिन और वैनेडियम के समान है, इसलिए टाइटेनियम को आसानी से इसकी संपत्तियों को बेहतर बनाने के लिए मिश्रधातु बनाया जा सकता है। लोहे की तरह, धातु दो क्रिस्टलीय रूपों में मौजूद हो सकता है: हेक्सागोनल क्लोज-पैक (एचसीपी) 883 डिग्री सेल्सियस (1,621 डिग्री फेरनहाइट) से नीचे और शरीर-केंद्रित क्यूबिक (बीसीसी) उच्च तापमान पर इसके गलनांक तक। यह एलोट्रोपिक व्यवहार और कई तत्वों के साथ मिश्र धातु की क्षमता टाइटेनियम मिश्र धातुओं के परिणामस्वरूप होती है जिसमें यांत्रिक और संक्षारण प्रतिरोधी गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है।
हालांकि टाइटेनियम अयस्कों प्रचुर मात्रा में हैं, ऊंचे तापमान पर हवा में ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के साथ धातु की उच्च प्रतिक्रियाशीलता जटिल और इसलिए महंगा उत्पादन और निर्माण प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।
इतिहास
टाइटेनियम अयस्क पहली बार 1791 में कॉर्निश समुद्र तट रेत में एक अंग्रेजी पादरी विलियम ग्रेगर द्वारा खोजा गया था। ऑक्साइड की वास्तविक पहचान जर्मन रसायनज्ञ, एमएच क्लैप्रोथ द्वारा कुछ साल बाद की गई थी। क्लैप्रोथ ने इस ऑक्साइड के धातु घटक को टाइटेनियम नाम दिया, टाइटन्स के बाद, ग्रीक पौराणिक कथाओं के दिग्गज।
शुद्ध धातु टाइटेनियम का उत्पादन जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी के सहयोग से पहली बार 1906 या 1910 में एमए हंटर द्वारा Rensselaer Polytechnic Institute (Troy, New York, US) में किया गया था। इन शोधकर्ताओं का मानना था कि टाइटेनियम में 6,000 ° C (10,800 ° F) का गलनांक था और इसलिए तापदीप्त-दीपक तंतु के लिए एक उम्मीदवार था, लेकिन, जब हंटर ने 1,800 ° C (3,300 ° F) के करीब पिघलने वाले बिंदु के साथ एक धातु का उत्पादन किया, प्रयास छोड़ दिया गया था। फिर भी, हंटर ने संकेत दिया कि धातु में कुछ लचीलापन था, और वैक्यूम के तहत सोडियम के साथ टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड (TiCl 4) को प्रतिक्रिया करके इसका उत्पादन करने की उनकी विधि को बाद में व्यावसायीकृत किया गया था और अब इसे हंटर प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है। 1925 में डच वैज्ञानिकों एई वैन अर्केल और जेएच डे बोअर द्वारा महत्वपूर्ण नमनीयता की धातु का उत्पादन किया गया था, जो एक खाली ग्लास बल्ब में एक गर्म फिलामेंट पर टाइटेनियम टेट्राओइड को अलग कर देता था।
1932 में लक्समबर्ग के विलियम जे। क्रोल ने कैल्शियम के साथ TiCl 4 को मिलाकर महत्वपूर्ण मात्रा में नमनीय टाइटेनियम का उत्पादन किया । 1938 तक क्रॉल ने टाइटेनियम के 20 किलोग्राम (50 पाउंड) का उत्पादन किया था और उन्हें यकीन था कि इसमें उत्कृष्ट जंग और ताकत के गुण हैं। द्वितीय विश्व युद्ध की शुरुआत में वह यूरोप भाग गया और संयुक्त राज्य अमेरिका में यूनियन कार्बाइड कंपनी और बाद में यूएस ब्यूरो ऑफ माइंस में अपना काम जारी रखा। इस समय तक, उन्होंने कैल्शियम को कम करने वाले एजेंट को मैग्नीशियम धातु में बदल दिया था। क्रोल अब आधुनिक टाइटेनियम उद्योग के पिता के रूप में पहचाना जाता है, और क्रोल प्रक्रिया सबसे वर्तमान टाइटेनियम उत्पादन का आधार है।
1946 में आयोजित एक अमेरिकी वायु सेना के अध्ययन ने निष्कर्ष निकाला कि टाइटेनियम आधारित मिश्र धातुएं संभावित रूप से महत्वपूर्ण महत्व की इंजीनियरिंग सामग्री थीं, क्योंकि जेट विमान संरचनाओं और इंजनों में उच्च शक्ति-से-भार अनुपात की उभरती आवश्यकता को स्टील या एल्यूमीनियम द्वारा कुशलता से संतुष्ट नहीं किया जा सकता था। । नतीजतन, रक्षा विभाग ने 1950 में टाइटेनियम उद्योग शुरू करने के लिए उत्पादन प्रोत्साहन प्रदान किया। इसी तरह की औद्योगिक क्षमता जापान, यूएसएसआर और यूनाइटेड किंगडम में स्थापित की गई थी। इस प्रोत्साहन के बाद एयरोस्पेस उद्योग द्वारा प्रदान किया गया था, धातु की तैयार उपलब्धता ने रासायनिक प्रसंस्करण, चिकित्सा, बिजली उत्पादन और अपशिष्ट उपचार जैसे अन्य बाजारों में नए अनुप्रयोगों के अवसरों को जन्म दिया।
अयस्कों
टाइटेनियम पृथ्वी पर चौथा सबसे प्रचुर संरचनात्मक धातु है, जो केवल एल्यूमीनियम, लोहा और मैग्नीशियम से अधिक है। व्यावहारिक खनिज भंडार दुनिया भर में बिखरे हुए हैं और ऑस्ट्रेलिया, संयुक्त राज्य अमेरिका, कनाडा, दक्षिण अफ्रीका, सिएरा लियोन, यूक्रेन, रूस, नॉर्वे, मलेशिया और कई अन्य देशों में साइटें शामिल हैं।
पूर्ववर्ती खनिज रूटाइल हैं, जो लगभग 95 प्रतिशत टाइटेनियम डाइऑक्साइड (टीआईओ 2) और इल्मेनाइट (एफईटीआईओ 3) है, जिसमें 50 से 65 प्रतिशत टीआईओ 2 है । एक तीसरा खनिज, ल्यूकोक्सिन, इल्मेनाइट का एक परिवर्तन है जिसमें से लोहे के एक हिस्से को प्राकृतिक रूप से लीच किया गया है। इसमें कोई विशिष्ट टाइटेनियम सामग्री नहीं है। टाइटेनियम खनिज जलोढ़ और ज्वालामुखी संरचनाओं में होते हैं। जमा में आमतौर पर 3 से 12 प्रतिशत भारी खनिज होते हैं, जिनमें इल्मेनाइट, रूटाइल, ल्यूकोक्सिन, जिरकोन और मोनाज़ाइट शामिल होते हैं।
