পৃথিবীর ভূত্বকের মধ্যে প্রচুর পরিমাণে টাইটানিয়াম রয়েছে এবং টাইটানিয়াম সম্পদের ক্ষেত্রে চীন বিশ্বব্যাপী প্রথম স্থানে রয়েছে, প্রমাণিত মজুদ বিশ্বের মোটের প্রায় 38.8%। এই সম্পদগুলি 20টিরও বেশি প্রদেশ এবং অঞ্চলে 100টিরও বেশি খনির এলাকায় বিতরণ করা হয়, প্রাথমিকভাবে চীনের দক্ষিণ-পশ্চিম, মধ্য-দক্ষিণ এবং উত্তর অঞ্চলে কেন্দ্রীভূত। বিশেষ করে, প্যানক্সি অঞ্চলে ভ্যানডিয়াম-টাইটানিয়াম ম্যাগনেটাইটের আমানতগুলি তাদের যথেষ্ট মজুদের জন্য বিশ্ব-বিখ্যাত, যা চীনের টাইটানিয়াম সম্পদের 92% জন্য দায়ী, যা দেশের টাইটানিয়াম শিল্পের জন্য একটি শক্ত ভিত্তি প্রদান করে। যাইহোক, টাইটানিয়ামের বর্তমান উৎপাদন প্রক্রিয়া দীর্ঘ প্রক্রিয়া চক্র, উচ্চ শক্তি খরচ, এবং গুরুতর দূষণ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যা উচ্চ মূল্যের দিকে পরিচালিত করে এবং এর ব্যাপক ব্যবহার সীমিত করে। ফলস্বরূপ, একটি প্রধান টাইটানিয়াম সম্পদ দেশ থেকে একটি টাইটানিয়াম উত্পাদন পাওয়ার হাউসে চীনের রূপান্তরকে ত্বরান্বিত করার জন্য নতুন কম খরচের টাইটানিয়াম উত্পাদন পদ্ধতির বিকাশ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
ঐতিহ্যগত টাইটানিয়াম ধাতব প্রক্রিয়া
ঐতিহ্যবাহী টাইটানিয়াম গলানোর প্রক্রিয়া, যা "ক্রোল প্রক্রিয়া" নামে পরিচিত, এতে ধাতব টাইটানিয়াম পেতে ধাতব সোডিয়াম বা ম্যাগনেসিয়ামের সাথে টাইটানিয়াম টেট্রাক্লোরাইড (TiCl4) হ্রাস করা জড়িত। যেহেতু টাইটানিয়াম তার গলনাঙ্কের নীচে উত্পাদিত হয়, এটি একটি স্পঞ্জের মতো আকারে বিদ্যমান, তাই নাম "স্পঞ্জ টাইটানিয়াম।" ক্রোল প্রক্রিয়াটি তিনটি প্রধান পর্যায় নিয়ে গঠিত: টাইটানিয়াম-সমৃদ্ধ পদার্থের প্রস্তুতি, TiCl4 উৎপাদন, এবং স্পঞ্জ টাইটানিয়াম তৈরির জন্য হ্রাস এবং পাতন।
নতুন টাইটানিয়াম ধাতব প্রক্রিয়া
ধাতব টাইটানিয়ামের উৎপাদন খরচ কমাতে গবেষকরা TiCl4 ইলেক্ট্রোলাইসিস, আইটিপি (আর্মস্ট্রং) প্রক্রিয়া, এফএফসি প্রক্রিয়া, ওএস প্রক্রিয়া, প্রি-রিডাকশন প্রক্রিয়া (পিআরপি), কিউটি প্রক্রিয়া, এমইআর প্রক্রিয়া এবং ইউএসটিবি প্রক্রিয়া সহ অসংখ্য নতুন নিষ্কাশন পদ্ধতি আবিষ্কার করেছেন। .
টাইটানিয়াম উৎপাদনের জন্য TiCl4 ইলেক্ট্রোলাইসিস
টাইটানিয়াম অক্সাইড এবং টাইটানিয়াম ক্লোরাইড শিল্প টাইটানিয়াম উত্পাদনের জন্য কাঁচামাল হিসাবে পরিবেশন করতে পারে। যাইহোক, কার্যকরভাবে অক্সিজেন এবং কার্বন অমেধ্য অপসারণের ক্ষমতার কারণে শুধুমাত্র টাইটানিয়াম ক্লোরাইড টাইটানিয়াম ধাতু উৎপাদনের অগ্রদূত হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছে। বর্তমান গবেষণায় সোডিয়াম তাপীয় হ্রাস, অক্সিজেন হ্রাস, হাইড্রোজেন হ্রাস এবং সরাসরি তড়িৎ বিশ্লেষণের মতো পদ্ধতিগুলি নিয়ে TiCl4 এর প্রস্তুতি এবং পরিশোধনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করা হয়েছে।
আর্মস্ট্রং/আইটিপি (আন্তর্জাতিক টাইটানিয়াম পাউডার) প্রক্রিয়া
1997 সালে প্রতিষ্ঠিত, আইটিপি, শিকাগো, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে অবস্থিত, টিআইসিএল 4 কমাতে গ্যাসীয় সোডিয়াম ব্যবহার করে, টাইটানিয়াম পাউডারের ক্রমাগত উত্পাদন সক্ষম করে। এই পদ্ধতিতে সোডিয়াম গ্যাসের স্রোতে TiCl4 বাষ্প প্রবেশ করানো, টাইটানিয়াম পাউডার এবং NaCl তৈরি করা, যা পরবর্তীকালে পাতন, পরিস্রাবণ এবং ধোয়ার মাধ্যমে আলাদা করা হয়। প্রক্রিয়াটি উচ্চ পণ্যের বিশুদ্ধতা এবং পরিবেশগত বন্ধুত্বের গর্ব করে, তবে উৎপাদন খরচ কমানো এবং পণ্যের গুণমান উন্নত করার ক্ষেত্রে চ্যালেঞ্জগুলি রয়ে গেছে।
এফএফসি প্রক্রিয়া (কেমব্রিজ প্রক্রিয়া)
কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক ডিজে ফ্রে এবং তার সহযোগীদের দ্বারা 2000 সালে প্রস্তাবিত, এফএফসি প্রক্রিয়ায় ক্যাথোড হিসাবে একটি কঠিন টাইটানিয়াম অক্সাইড, অ্যানোড হিসাবে গ্রাফাইট এবং ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে একটি ক্ষারীয় আর্থ মেটাল ক্লোরাইড দ্রবীভূত করা জড়িত। এই পদ্ধতিটি পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ, একটি সংক্ষিপ্ত উত্পাদন চক্রের সাথে, কিন্তু পণ্যে উচ্চ অক্সিজেন সামগ্রী এবং প্রক্রিয়া বন্ধের মতো চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়।
ওএস প্রক্রিয়া
জাপানে ওয়ান এবং সুজুকি দ্বারা বিকশিত, এই প্রক্রিয়াটি ইলেক্ট্রোলাইটিকভাবে প্রাপ্ত ক্যালসিয়াম ব্যবহার করে TiO2 কে ধাতব টাইটানিয়ামে কমাতে। প্রক্রিয়াটি একটি Ca/CaO/CaCl2 গলে, টাইটানিয়াম অক্সাইড পাউডার একটি ক্যাথোড ঝুড়িতে রাখা হয়। পদ্ধতিটি উল্লেখযোগ্য ব্যয় হ্রাসের প্রতিশ্রুতি দেয় তবে তুলনামূলকভাবে উচ্চ অক্সিজেন সামগ্রী সহ টাইটানিয়াম ধাতু উত্পাদন করে।
পিআরপি প্রক্রিয়া
জাপানি পণ্ডিতদের দ্বারা প্রস্তাবিত, এই পদ্ধতিটি CaO বা CaCl2 এর মত ফ্লাক্সিং এজেন্টের সাথে TiO2 মিশ্রিত করে, মিশ্রণটিকে আকার দেয়, এটিকে সিন্টার করে এবং টাইটানিয়াম পাউডার তৈরি করতে উচ্চ তাপমাত্রায় ক্যালসিয়াম বাষ্পে উন্মুক্ত করে। ফলস্বরূপ পাউডার কম অক্সিজেন সামগ্রী সহ 99% বিশুদ্ধতা অর্জন করতে পারে।
QiT প্রক্রিয়া
কুইবেক আয়রন এবং টাইটানিয়াম ইনকর্পোরেটেড দ্বারা বিকাশিত, এই প্রক্রিয়াটি টাইটানিয়াম ধাতু উত্পাদন করতে একটি গলিত লবণ পরিবেশে টাইটানিয়াম স্ল্যাগকে ইলেক্ট্রোলাইজিং করে। টাইটানিয়াম সামগ্রী এবং স্ল্যাগে অশুদ্ধতার মাত্রার উপর নির্ভর করে প্রক্রিয়াটি এক বা দুটি ধাপে করা যেতে পারে।
MER প্রক্রিয়া
এমইআর কর্পোরেশন দ্বারা বিকাশিত, এই প্রক্রিয়াটি টিও 2 বা রুটাইলকে অ্যানোড হিসাবে এবং একটি ক্লোরাইড মিশ্রণকে ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে ব্যবহার করে। তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় অ্যানোড CO এবং CO2 গ্যাসের মিশ্রণ নির্গত করে, যখন টাইটানিয়াম আয়নগুলি ক্যাথোডে ধাতব টাইটানিয়ামে হ্রাস পায়।
ইউএসটিবি প্রক্রিয়া
2005 সালে, বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক ঝু হংমিন এবং তার দল বেইজিং গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইসিসের মাধ্যমে স্পঞ্জ টাইটানিয়াম নিষ্কাশনের জন্য একটি অভিনব পদ্ধতি প্রস্তাব করেছিলেন- একটি TiO·mTC অ্যানোডের ইলেক্ট্রোলাইসিস, TiO2 এবং TiC-এর একটি দ্রবণীয় কঠিন সমাধান। বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম উত্পাদন।
এই পদ্ধতিতে কার্বন এবং টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড বা টাইটানিয়াম কার্বাইড এবং টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড পাউডারগুলিকে স্টোইচিওমেট্রিক অনুপাতে মেশানো, তাদের একটি আকৃতিতে চাপানো এবং তারপরে নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে ধাতব পরিবাহিতা সহ একটি TiO·mTC অ্যানোড গঠন করা জড়িত। ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে ক্ষারীয় ধাতু বা ক্ষারীয় আর্থ মেটাল হ্যালাইডের গলিত লবণ ব্যবহার করে, একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় তড়িৎ বিশ্লেষণ করা হয়। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, টাইটানিয়াম গলিত লবণের মধ্যে দ্রবীভূত হয় কম ভ্যালেন্ট আয়ন এবং ক্যাথোডে জমা হয়, যখন অ্যানোডে থাকা কার্বন এবং অক্সিজেন গ্যাসীয় কার্বন অক্সাইড (CO, CO2) বা অক্সিজেন (O2) তৈরি করে যা নির্গত হয়। . এই পদ্ধতিটি 300×10-6 এর কম অক্সিজেন সামগ্রী সহ উচ্চ-বিশুদ্ধতা টাইটানিয়াম ধাতব পাউডার তৈরি করতে পারে, জাতীয় প্রথম-গ্রেড মান পূরণ করতে পারে এবং 89% পর্যন্ত ক্যাথোড বর্তমান দক্ষতা অর্জন করতে পারে।
এই পদ্ধতির উল্লেখযোগ্য সুবিধার মধ্যে রয়েছে অ্যানোড স্লাইম তৈরি না করেই ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রক্রিয়া ক্রমাগত সম্পাদন করার ক্ষমতা, প্রক্রিয়াটির সরলতা, কম খরচ এবং পরিবেশগত বন্ধুত্ব।
ধাতব টাইটানিয়াম নিষ্কাশন ধাতুবিদ্যায় একটি উল্লেখযোগ্য গবেষণা ক্ষেত্র, এবং গলিত লবণ ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রক্রিয়াটিকে টাইটানিয়াম ধাতুবিদ্যার জন্য ক্রোল প্রক্রিয়ার সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল বিকল্প হিসাবে বিবেচনা করা হয়। টাইটানিয়াম সম্পদের বিশাল মজুদ এবং সমালোচনামূলক গুরুত্বের কারণে, ভ্যানাডিফেরাস টাইটানোম্যাগনেটাইটের ব্যাপক ব্যবহার অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ। টাইটানিয়াম নিষ্কাশন প্রক্রিয়াগুলির বর্তমান গবেষণা এবং বিকাশের অবস্থা পরীক্ষা করে, TiCl4 একটি অগ্রদূত হিসাবে ব্যবহার করা প্রক্রিয়াগুলি সাধারণত ব্যয় হ্রাসে অসুবিধার সম্মুখীন হয়, যেখানে TiO2 থেকে ধাতব টাইটানিয়ামের সরাসরি প্রস্তুতি আরও গভীর গবেষণার যোগ্যতা রাখে। যদি প্রযুক্তিগত সমস্যাগুলি কাটিয়ে উঠতে পারে তবে শিল্প-স্কেল প্রয়োগ সম্ভবপর হতে পারে।
