Pemprosesan titanium, pengekstrakan titanium dari bijihnya dan penyediaan aloi atau sebatian titanium untuk digunakan dalam pelbagai produk.
Titanium (Ti) adalah logam kelabu keperakan lembut, mulur dengan titik lebur 1,675 ° C (3,047 ° F). Oleh kerana pembentukan permukaan oksida filemnya yang relatif lembam secara kimia, ia mempunyai ketahanan kakisan yang sangat baik di kebanyakan persekitaran semula jadi. Selain itu, beratnya ringan, dengan ketumpatan (4,51 gram per sentimeter padu) di tengah-tengah antara aluminium dan besi. Gabungan ketumpatan rendah dan kekuatan tinggi memberikan nisbah kekuatan-ke-berat logam yang paling berkesan bagi suhu hingga 600 ° C (1,100 ° F).
Oleh kerana diameter atomnya serupa dengan banyak logam biasa seperti aluminium, besi, timah, dan vanadium, titanium dapat dengan mudah paduan untuk meningkatkan sifatnya. Seperti besi, logam boleh wujud dalam dua bentuk kristal: heksagon rapat (hcp) di bawah 883 ° C (1.621 ° F) dan kubik berpusat badan (bcc) pada suhu yang lebih tinggi hingga titik leburnya. Tingkah laku alotropik ini dan keupayaan untuk membuat paduan dengan banyak elemen menghasilkan aloi titanium yang mempunyai pelbagai sifat tahan mekanikal dan kakisan.
Walaupun bijih titanium banyak, kereaktifan logam yang tinggi dengan oksigen, nitrogen, dan hidrogen di udara pada suhu tinggi memerlukan proses pengeluaran dan fabrikasi yang rumit dan mahal.
Sejarah
Bijih titanium pertama kali ditemukan pada tahun 1791 di pasir pantai Cornish oleh seorang paderi Inggeris, William Gregor. Pengenalan sebenar oksida dibuat beberapa tahun kemudian oleh seorang ahli kimia Jerman, MH Klaproth. Klaproth memberi nama konstituen logam oksida ini titanium, setelah Titans, raksasa mitologi Yunani.
Titanium logam tulen pertama kali dihasilkan pada tahun 1906 atau 1910 oleh MA Hunter di Rensselaer Polytechnic Institute (Troy, New York, AS) bekerjasama dengan General Electric Company. Para penyelidik ini percaya bahawa titanium mempunyai titik lebur 6,000 ° C (10,800 ° F) dan oleh itu menjadi calon filamen lampu pijar, tetapi, ketika Hunter menghasilkan logam dengan titik lebur mendekati 1,800 ° C (3,300 ° F), usaha itu ditinggalkan. Walaupun begitu, Hunter memang menunjukkan bahawa logam tersebut mempunyai kemuluran, dan kaedahnya menghasilkannya dengan mereaksikan titanium tetraklorida (TiCl 4) dengan natrium di bawah vakum kemudian dikomersialkan dan sekarang dikenal sebagai proses Hunter. Logam kemuluran ketara dihasilkan pada tahun 1925 oleh saintis Belanda AE van Arkel dan JH de Boer, yang memisahkan tetraiodida titanium pada filamen panas dalam mentol kaca yang dievakuasi.
Pada tahun 1932 William J. Kroll dari Luxembourg menghasilkan sejumlah besar titanium mulur dengan menggabungkan TiCl 4 dengan kalsium. Menjelang tahun 1938, Kroll telah menghasilkan 20 kilogram (50 paun) titanium dan yakin bahawa ia mempunyai sifat kakisan dan kekuatan yang sangat baik. Pada permulaan Perang Dunia II, dia melarikan diri dari Eropah dan meneruskan pekerjaannya di Amerika Syarikat di Syarikat Union Carbide dan kemudian di Biro Pertambangan AS. Pada masa ini, dia telah menukar agen pengurangan dari kalsium menjadi logam magnesium. Kroll kini diakui sebagai bapa industri titanium moden, dan proses Kroll adalah asas untuk pengeluaran titanium terkini.
Kajian Angkatan Udara AS yang dilakukan pada tahun 1946 menyimpulkan bahawa aloi berasaskan titanium adalah bahan kejuruteraan yang berpotensi sangat penting, kerana keperluan yang timbul untuk nisbah kekuatan-ke-berat yang lebih tinggi dalam struktur pesawat jet dan enjin tidak dapat dipenuhi dengan cekap oleh baja atau aluminium. Hasilnya, Departemen Pertahanan memberikan insentif pengeluaran untuk memulai industri titanium pada tahun 1950. Kapasiti industri serupa didirikan di Jepun, USSR, dan United Kingdom. Setelah dorongan ini diberikan oleh industri aeroangkasa, ketersediaan logam yang siap menimbulkan peluang untuk aplikasi baru di pasar lain, seperti pemprosesan kimia, perubatan, penjanaan tenaga, dan rawatan sisa.
Bijih
Titanium adalah logam struktur keempat paling melimpah di Bumi, hanya melebihi aluminium, besi, dan magnesium. Deposit mineral yang dapat dilaksanakan tersebar di seluruh dunia dan merangkumi laman web di Australia, Amerika Syarikat, Kanada, Afrika Selatan, Sierra Leone, Ukraine, Rusia, Norway, Malaysia, dan beberapa negara lain.
Mineral yang dominan adalah rutil, iaitu sekitar 95 peratus titanium dioksida (TiO 2), dan ilmenit (FeTiO 3), yang mengandungi 50 hingga 65 peratus TiO 2. Mineral ketiga, leucoxene, adalah perubahan ilmenit dari mana sebahagian zat besi telah dicairkan secara semula jadi. Ia tidak mempunyai kandungan titanium tertentu. Mineral titanium berlaku dalam formasi aluvial dan gunung berapi. Deposit biasanya mengandungi antara 3 hingga 12 persen mineral berat, yang terdiri daripada ilmenit, rutil, leucoxene, zirkon, dan monazite.
