Una crònica de la indústria mundial del titani (part 1): del descobriment a la competència entre quatre països, com va alterar aquest metall el panorama de la indústria?
Quan la gent pensa en metalls, poden venir al cap imatges de la força de l'acer, el luxe de l'or o la baixa densitat de l'alumini. Tanmateix, existeix un metall la densitat del qual és un 40% més baixa que l'acer, però la seva resistència és significativament superior a la dels aliatges d'alumini. Pot suportar les temperatures extremes dels motors d'avions, resistir la corrosió en entorns-marins profunds i fins i tot servir com a material d'implant biocompatible-és el titani (Ti). Des del seu descobriment, després de més de dos segles d'exploració, el titani s'ha transformat d'un element rar en un material bàsic que configura el paisatge industrial mundial, i avui s'ha convertit en una "guerra de recursos de titani" entre els Estats Units, la Xina, Rússia i el Japó.
1.Un segle-llarg viatge: del mineral al titani d'alta puresa-, l'exploració de 119 anys de la humanitat
El descobriment del titani va derivar d'un estudi de minerals casuals. El 1791, el reverend William Gregor, un clergue i mineralogista anglès, va identificar per primera vegada un mineral de titani-en jaciments de magnetita negra a Cornualla, Anglaterra. No obstant això, en aquell moment no va preveure que aquest mineral aparentment ordinari contingués un element clau que revolucionaria la indústria en el futur.
Cinc anys més tard, el químic analític prussià Martin Heinrich Klaproth va redescobrir l'element de manera independent mentre analitzava el mineral de rutil a Hongria. Per destacar les seves "poderosos propietats", el va anomenar "Titani", en honor als titans, descendents dels déus del cel i la terra en la mitologia grega, i va designar el seu símbol d'element com "Ti", establint així el nom de titani.
Tanmateix, descobrir l'element va ser només el començament; el repte de refinar el titani del mineral en un element metàl·lic utilitzable va superar amb escreix les expectatives. El 1887, els químics suecs Lars Fredrik Nilson i Sven Otto Pettersson van produir amb èxit titani metàl·lic amb una puresa del 95% reduint el tetraclorur de titani amb sodi, i van ser pioners en el "mètode de reducció tèrmica de sodi". No va ser fins al 1910 que el químic nord-americà Matthew A. Hunter va optimitzar encara més el procés, obtenint per primera vegada titani amb una puresa del 99,9%; aquest mètode va rebre el nom de "procés Hunter".
Des del descobriment de minerals que contenen titani-el 1791 fins a la producció de titani elemental d'alta-puresa el 1910, la humanitat va trigar 119 anys. Però en aquell moment, el titani encara era un "producte rar" al laboratori, i encara hi havia una bretxa insalvable entre aquest i la producció industrial a gran-escala-fins a l'arribada d'una altra tecnologia clau.
2. Avenç en la industrialització: el procés Klauer debuta i la indústria del titani finalment "enlaira"
El 1932, el científic luxemburguès William Justin Kroll va proposar una idea innovadora: utilitzar magnesi en lloc de sodi com a agent reductor per tractar el tetraclorur de titani. Després de vuit anys d'investigació, va utilitzar amb èxit aquest mètode per refinar el titani pur, establint així el "procés Kroll" (procés de reducció de magnesi). Aquesta innovació tecnològica va ser com obrir una "artèria clau" per a la producció industrial de titani-en comparació amb el procés Hunt, el procés Kroll no només va reduir significativament els costos, sinó que també va millorar significativament l'eficiència de producció, convertint-se ràpidament en la tecnologia principal per a la fabricació de titani d'esponja (la matèria primera bàsica bàsica de la indústria del titani).
L'empresa que realment es va adonar de l'aplicació industrial-a gran escala del titani va ser DuPont als Estats Units. El 1948, DuPont va produir amb èxit 2 tones d'esponja de titani mitjançant el procés Krauer, una fita àmpliament reconeguda com el "inici" de la indústria mundial del titani. Des d'aleshores, el titani ha passat gradualment d'una "existència de nínxol" als laboratoris a una àmplia gamma d'aplicacions industrials.
El "impulsor" que va accelerar el desenvolupament de la indústria del titani va ser la necessitat urgent del sector de l'aviació després de la Segona Guerra Mundial. En aquell moment, el desenvolupament de motors a reacció i avions supersònics va entrar en una etapa crítica, i els materials tradicionals es van enfrontar a grans reptes: els aliatges d'alumini eren propensos a deformar-se a altes temperatures, mentre que l'acer era massa pesat per complir els requisits. Els aliatges de titani, amb la seva "alta resistència específica" (que combina lleugeresa i alta resistència) i una excel·lent resistència a les altes-temperaturas, s'adaptaven perfectament als estrictes requisits de la indústria de l'aviació. El Departament de Defensa dels Estats Units, especialment la Força Aèria, es va convertir en el "promotor" més primerenc i poderós de la indústria del titani, donant lloc directament a un creixement explosiu en la producció de titani.
