تیتانیوم یکی از عناصر مهم است که در اکثر موجودات وجود دارد و به عنوان چهارمین عنصر موجود در پوسته زمین بعد از آلومینیوم، آهن و منیزیم شناخته می‌شود. کانی‌های متعددی حاوی عنصر تیتانیوم هستند که به منظور استخراج این عنصر، مورد فرآوری و خلوص‌سازی قرار می‌گیرند. در ادامه این مطلب قرار است راجع‌به نحوه فرآوری و خلوص سازی تیتانیوم از سایر مواد معدنی در معادن صحبت کنیم، توصیه می‌کنیم تا انتهای این مطلب همراه آریان فاتح شرق باشید.
تیتانیوم (Ti) یک فلز نرم، انعطاف‌پذیر و خاکستری نقره‌ای رنگ بوده که نقطه ذوب آن 1675 درجه سانتی‌گراد (3047 درجه فارنهایت) است. روی سطح تیتانیوم یک لایه اکسید تشکیل می‌شود و در خواص شیمیایی آن تغییری ایجاد نمی‌کند. همین مساله باعث شده تا تیتانیوم در اکثر محیط‌های طبیعی مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی داشته باشد. علاوه بر این تیتانیوم وزن سبکی دارد و چگالی آن 4.51 گرم بر سانتی‌متر مکعب بوده که حد واسط چگالی آلومینیوم و آهن است.
کانی‌های اصلی تیتانیوم روتایل (TiO2) و ایلمنیت (FeTiO3) هستند. تیتانیوم از نظر قطر اتمی مشابه بسیاری از فلزات رایج دیگر نظیر آهن و قلع است و به همین دلیل می‌توان آن را به صورت آلیاژ درآورد و خواصش را بهبود بخشید. آلیاژهای تیتانیوم طیف وسیعی از خواص مکانیکی را دارند و مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی از خود نشان می‌دهند.
از تیتانیوم و آلیاژهای آن به شکل شمش، لوله، ورق و سیم در صنایع مختلف استفاده می‌شود. بزرگترین استفاده‌کننده از آلیاژهای تیتانیوم صنعت هوافضا است. در صنعت هوافضا از تیتانیوم برای ساخت بدنه اصلی هواپیما و دیگر بخش‌ها نظیر موتورها، ارابه فرود و لوله‌های هیدرولیک استفاده می‌شود. به این ترتیب با توجه به نقش مهم تیتانیوم و آلیاژهای آن در صنعت هوافضا، خلوص‌سازی تیتانیوم از دیگر مواد معدنی و کانی‌ها اهمیت زیادی دارد. در بخش بعد می‌توانید انواع روش‌های خلوص‌سازی و فرآوری تیتانیوم را مشاهده کنید.
نحوه فرآوری و خلوص سازی تیتانیوم از سایر مواد معدنی در معادن، به سه روش مختلف صورت می‌گیرد. در ادامه به معرفی هر کدام از این روش‌ها خواهیم پرداخت.
بخش زیادی از تیتانیوم موجود سنگ‌های معدنی، دی‌اکسید تیتانیوم است که طی فرآیند طولانی و چهار مرحله‌ای کرول فرآوری می‌شود. مراحل فرآیند کرول عبارتند از:
ترکیب دی‌اکسید تیتانیوم از نظر حرارتی بسیار پایدار بوده و در برابر حملات شیمیایی مختلف مقاومت بسیار بالایی دارد. دی‌اکسید تیتانیوم را نمی‌توان با استفاده از کربن، مونوکسید کربن یا هیدروژن کاهش داد و احیا کرد. با این حال، اگر دی‌اکسید تیتانیوم به کلرید تیتانیوم (IV) تبدیل شود، مسیر رسیدن به تیتانیوم راحت‌تر می‌شود، زیرا کلرید به راحتی کاهش می‌یابد.
کلرید تیتانیوم (IV) پس از عملیات شیمیایی با سولفیدهیدروژن یا روغن معدنی می‌جوشد تا اکسی‌کلرید وانادیم موجود در آن حذف شود و خالص گردد. دو مرحله پایانی خلوص‌سازی تیتانیوم در این روش عبارتند از:
تیتانیوم و آلیاژهای آن را می‌توان از کلرید تیتانیوم (IV) با استفاده از سدیم به جای منیزیم تولید کرد. فرآیند آرمسترانگ یک روش جدید نیست اما به طور قابل توجهی هزینه‌های نحوه فرآوری و خلوص سازی تیتانیوم را کاهش می‌دهد.
این روش، یک روش الکترولیتی برای کاهش مستقیم دی‌اکسید تیتانیوم به تیتانیوم است. دی‌اکسید تیتانیوم به صورت گلوله در می‌آید و به عنوان کاتد عمل می‌کند. دی‌اکسید تیتانیوم گلوله‌شده در حمامی از کلرید کلسیم مذاب قرار گرفته و به یک میله فلزی متصل می‌شود و سلول با یک آند کربن تکمیل می‌شود. با اعمال ولتاژ، اکسید تیتانیوم به تیتانیوم کاهش یافته و تیتانیوم خالص‌سازی می‌شود.
تیتانیوم یکی از عناصری است که به طور گسترده در تمام موجودات زنده، آب و خاک وجود دارد. کانی‌های مختلفی نظیر روتایل، آناتاز، ایلمنیت، لوكوكسن، بروكیت، پروسكیت و اسفن حاوی این عنصر هستند که از بین آن‌ها کانی‌های روتایل، لوکوکسن و ایلمنیت از نظر اقتصادی اهمیت زیادی دارند. در این مطلب راجع‌به نحوه فرآوری و خلوص سازی تیتانیوم از سایر مواد معدنی در معادن توضیح دادیم.
