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ハンタープロセス:チタン精製のパイオニア技術とその歴史

ハンタープロセスはチタンを精製する冶金プロセスで、1940年代まで非常に成功していましたが、より低コストのクロールプロセスの登場により人気を失いました。ハンタープロセス開始にはコークス、二酸化チタン、塩素を集めて加熱し、さらにナトリウムを加えて再加熱します。ナトリウムとチタンを共に加熱すると、ほぼ純粋なチタンが得られます。21世紀初頭では稀にしか使用されませんが、全てのチタン精製手法の基礎を築きました。

3元素からのチタンテトラクロリド生成

ハンタープロセス開始には二酸化チタン、コークス、塩素の3元素が必要です。これらに熱を加えて化学反応させ、チタンテトラクロリドを生成します。この反応では二酸化チタンと塩素が結合し、コークスが炭素源として反応を助けます。

ナトリウム還元による純チタン獲得

チタンテトラクロリドは二酸化チタンより純チタンに近いですが、まだ純金属とは程遠い状態です。初期反応後、ナトリウムをチタンテトラクロリドに添加し、約800℃(1,472°F)まで加熱します。これによりナトリウムがチタンテトラクロリドに作用し反応を促進します。

冷却後の結果:99.9%純度のチタン

冷却後、残る元素はほぼ純粋なチタンです。平均グレードは約99.9%純度で、多くの基準では純粋と見なされます。加熱ナトリウムがチタンテトラクロリドに付着していた他元素を除去し、チタンのみを残すためです。

歴史的意義とクロールプロセスへの移行

チタン発見当初は純物質として利用できませんでした。チタンは常に他元素と結合しており、分離が困難だったためです。ハンタープロセスは初めて純チタン製造を可能にし、多くの類似手法にインスピレーションを与えました。しかし比較的高コストであるため、クロールプロセスに取って代わられました。現在でも最も多くのチタンを抽出する必要がある場合や、他元素と強く結合し他法では精製困難な場合に用いられます。

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