Titanyum ve titanyum alaşımları, mükemmel özelliklerinden dolayı havacılık, biyotıp ve diğer alanlarda önemli uygulama değerine sahiptir, ancak titanyum ve titanyum alaşımlarının geleneksel metal termal indirgeme yoluyla hazırlanması, yüksek enerji tüketimi ve yüksek maliyet sorunlarına sahiptir. Şu anda, titanyum ve titanyum alaşımlarının hazırlama teknolojisi, yüksek-enerjili klorlama metalurjisinden düşük-karbonlu elektrokimyasal metalurjiye dönüşüm aşamasındadır. Titanyum ve titanyum alaşımlarının hazırlanmasına yönelik iki ana teknik yön vardır: metal termal indirgeme (Hunter, Kroll, DRTS, vb.) ve erimiş tuz elektrokimyası (FFC, OS, erimiş tuz elektrodepozisyon, vb.).
Termal indirgeme yöntemi ve erimiş tuz elektrokimyasal yönteminin kapsamlı karşılaştırmalı analizi
Titanyum endüstrisinin yüksek-kaliteli gelişimi ve standardizasyonu, endüstrinin dönüşümü ve iyileştirilmesi için kaçınılmaz bir gereklilik haline geldi. Mevcut ana akım titanyum ekstraksiyon teknolojisinin avantaj ve dezavantajlarının karşılaştırması Tablo 1'de ayrıntılı olarak verilmektedir. Kroll ve Hunter yöntemleri, titanyum süngerin endüstriyel üretimi için iki klasik tekniktir. Bunlar arasında Hunter yönteminin yerini, düşük üretim verimliliği ve yüksek enerji tüketimi nedeniyle yavaş yavaş Kroll yöntemi ve yeni ortaya çıkan elektroliz yöntemi aldı, ancak yüksek-saflıktaki titanyum veya özel uygulama senaryolarında hâlâ araştırma değeri var. Sürecin karmaşıklığı, yüksek enerji tüketimi ve aralıklı üretim nedeniyle Kroll yönteminin üretim maliyeti yüksek kalıyor ve bu da onun büyük-ölçekli uygulamasını ciddi şekilde kısıtlıyor. Son yıllarda erimiş tuz elektrokimyası (FFC, USTB ve diğer prosesler gibi), yeşil, düşük-karbonlu ve sürekli üretim potansiyeli gibi avantajları nedeniyle büyük ilgi görmüştür. Her ne kadar bu süreçler hâlâ laboratuvardan pilot teste geçiş aşamasında olsa da, mevcut verimliliğin iyileştirilmesi, ürün saflık kontrolü ve ekipman amplifikasyon stabilitesi gibi temel teknik darboğazların aşılmasına odaklanarak endüstriyel uygulamaya ulaşmaları bekleniyor.
Titanyum ve titanyum alaşımlarının havacılık ve tıp gibi farklı alanlardaki yaygın uygulaması, üretim süreçlerinin ilerlemesine katkıda bulunuyor. Titanyum ekstraksiyon proseslerindeki mevcut atılımlara rağmen endüstride Kroll metodunun yerini alacak bir teknoloji bulunamamıştır. En eski Hunter yönteminden FFC yöntemine ve OS yöntemine kadar her ne kadar enerji tüketimi ve çevre kirliliği belli oranda azaltılmış olsa da halen düşük akım verimi ve sürekli üretim yapamama gibi sorunlarla karşı karşıyadırlar.
Erimiş tuz elektrokimyası, düşük-kirlilik ve sürekli üretim potansiyeli nedeniyle endüstride Kroll yöntemine uygun bir alternatif olarak kabul edilmektedir. Bunların arasında USTB yöntemi, titanyum ekstraksiyonunda büyük atılımlar gerçekleştirerek, yüksek-saflıkta titanyum üretirken yarı-üretim elde etti. Ek olarak, erimiş tuz elektrodepozisyon yöntemi, geleneksel alaşımlama prosesindeki yüksek enerji tüketimi sorununu ortadan kaldırarak doğrudan titanyum alaşımlarını hazırlayabilir.
