Процесс Хантера был первым промышленным процессом для получения чистого металлического титана . Он был изобретен в 1910 году Мэтью А. Хантером , химиком, родившимся в Новой Зеландии и работавшим в Соединенных Штатах. [1] Процесс включает восстановление тетрахлорида титана (TiCl4 ) натрием ( Na) в реакторе периодического действия с инертной атмосферой при температуре 1000 °C. Затем для выщелачивания соли из продукта используется разбавленная соляная кислота . [2]
До процесса Хантера все попытки получить металлический Ti приводили к получению материала с высокой степенью загрязненности, часто нитрида титана (напоминающего металл). Процесс Хантера использовался до 1993 года, пока его не заменил более экономичный процесс Кролла , разработанный в 1940-х годах. В процессе Кролла TiCl 4 восстанавливается магнием вместо натрия. Оба метода имеют один и тот же начальный этап — получение TiCl 4 из руды путем хлорирования и карботермического восстановления кислорода. Процесс Кролла в настоящее время является наиболее часто используемым процессом плавки титана. [3] [4]
Процесс Хантера проводился в один или два этапа. Если использовался один этап, уравнение реакции было таким же, как указано выше. Из-за большого количества тепла, выделяемого при восстановлении с использованием натрия по сравнению с использованием магния, и сложности контроля давления паров жидкого натрия, вместо этого можно использовать двухэтапный процесс. Двухэтапные процессы состояли из восстановления TiCl 4 до TiCl 2 с половиной стехиометрического количества натрия, необходимого для восстановления TiCl 4 до Ti. Затем TiCl 2 в расплавленном хлориде натрия переносится в другой контейнер с дополнительным натрием, необходимым для образования Ti. Двухэтапные процессы протекали в соответствии со следующими двумя реакциями:
Титан, полученный в процессе Хантера, менее загрязнен железом и другими элементами и меньше прилипает к стенкам восстановительного контейнера, чем в процессе Кролла. Титан, полученный в процессе Хантера, находится в форме порошка, называемого губчатой мелочью. Эта форма полезна в качестве сырья в порошковой металлургии.
Основным ограничивающим фактором для полезности процесса Хантера является сложность отделения полученного NaCl от титана. Давление паров NaCl, полученного в процессе Хантера, ниже, чем давление паров MgCl 2, полученного в процессе Кролла. Таким образом, трудно отделить NaCl от титана с помощью дистилляции эффективным способом. Поэтому NaCl удаляется путем выщелачивания в водном растворе. Извлечение побочного продукта (NaCl) из этого водного раствора является процессом, требующим дополнительной энергии. Эти проблемы побудили прекратить процесс Хантера в промышленности в 1993 году. Исследования по восстановлению натрия продолжаются и по сей день из-за превосходной формы и чистоты получаемого металлического осадка по сравнению с процессом Кролла. [5]