वैश्विक टाइटेनियम उद्योग का एक क्रॉनिकल (भाग 1): खोज से लेकर चार देशों के बीच प्रतिस्पर्धा तक, इस धातु ने उद्योग परिदृश्य को कैसे बाधित किया?
जब लोग धातुओं के बारे में सोचते हैं, तो स्टील की ताकत, सोने की विलासिता, या एल्यूमीनियम की कम घनत्व की छवियां दिमाग में आ सकती हैं। हालाँकि, एक ऐसी धातु मौजूद है जिसका घनत्व स्टील से 40% कम है, फिर भी इसकी ताकत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की तुलना में काफी अधिक है। यह विमान के इंजनों के अत्यधिक तापमान का सामना कर सकता है, गहरे समुद्र के वातावरण में जंग का प्रतिरोध कर सकता है, और यहां तक कि एक जैव-अनुकूल प्रत्यारोपण सामग्री के रूप में भी काम कर सकता है। यह टाइटेनियम (टीआई) है। अपनी खोज के बाद से, दो शताब्दियों से अधिक की खोज के बाद, टाइटेनियम एक दुर्लभ तत्व से वैश्विक औद्योगिक परिदृश्य को आकार देने वाली मुख्य सामग्री में बदल गया है, और आज यह संयुक्त राज्य अमेरिका, चीन, रूस और जापान के बीच "टाइटेनियम संसाधन युद्ध" में विकसित हो गया है।
1.एक सदी-लंबी यात्रा: अयस्क से उच्च तक-शुद्धता टाइटेनियम, मानवता की 119-वर्षीय खोज
टाइटेनियम की खोज एक आकस्मिक खनिज अध्ययन से उपजी है। 1791 में, एक अंग्रेज पादरी और खनिज विज्ञानी रेवरेंड विलियम ग्रेगर ने सबसे पहले इंग्लैंड के कॉर्नवाल में काले मैग्नेटाइट भंडार में एक टाइटेनियम युक्त खनिज की पहचान की। हालाँकि, उन्होंने उस समय यह अनुमान नहीं लगाया था कि इस सामान्य प्रतीत होने वाले अयस्क में एक प्रमुख तत्व है जो भविष्य में उद्योग में क्रांति ला देगा।
पांच साल बाद, प्रशिया के विश्लेषणात्मक रसायनज्ञ मार्टिन हेनरिक क्लैप्रोथ ने हंगरी में रूटाइल अयस्क का विश्लेषण करते हुए स्वतंत्र रूप से तत्व की फिर से खोज की। इसके "शक्तिशाली गुणों" को उजागर करने के लिए, उन्होंने इसे ग्रीक पौराणिक कथाओं में आकाश और पृथ्वी के देवताओं के वंशज टाइटन्स के नाम पर "टाइटेनियम" नाम दिया, और इसके तत्व प्रतीक को "टीआई" के रूप में नामित किया, इस प्रकार टाइटेनियम का नाम स्थापित हुआ।
हालाँकि, तत्व की खोज केवल शुरुआत थी; अयस्क से टाइटेनियम को उपयोगी धातु तत्व में परिष्कृत करने की चुनौती अपेक्षाओं से कहीं अधिक थी। 1887 में, स्वीडिश रसायनज्ञ लार्स फ्रेड्रिक निल्सन और स्वेन ओटो पेटर्ससन ने सोडियम के साथ टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड को कम करके 95% की शुद्धता के साथ धात्विक टाइटेनियम का सफलतापूर्वक उत्पादन किया, जिससे "सोडियम थर्मल रिडक्शन विधि" की शुरुआत हुई। 1910 तक ऐसा नहीं था कि अमेरिकी रसायनज्ञ मैथ्यू ए. हंटर ने इस प्रक्रिया को और अधिक अनुकूलित किया, पहली बार 99.9% की शुद्धता के साथ टाइटेनियम प्राप्त किया; इस विधि को "हंटर प्रक्रिया" नाम दिया गया।
1791 में टाइटेनियम युक्त खनिजों की खोज से लेकर 1910 में उच्च शुद्धता वाले टाइटेनियम के उत्पादन तक, मानवता को पूरे 119 साल लग गए। लेकिन उस समय, प्रयोगशाला में टाइटेनियम अभी भी एक "दुर्लभ वस्तु" थी, और एक अन्य प्रमुख प्रौद्योगिकी के आगमन तक इसके और बड़े पैमाने पर औद्योगिक उत्पादन के बीच एक बड़ा अंतर था।
2. औद्योगीकरण में निर्णायक प्रगति: क्लाउर प्रक्रिया की शुरुआत, और टाइटेनियम उद्योग अंततः "उतार"
1932 में, लक्ज़मबर्ग के वैज्ञानिक विलियम जस्टिन क्रोल ने एक अभिनव विचार प्रस्तावित किया: टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड के उपचार के लिए एक कम करने वाले एजेंट के रूप में सोडियम के बजाय मैग्नीशियम का उपयोग करना। आठ वर्षों के शोध के बाद, उन्होंने शुद्ध टाइटेनियम को परिष्कृत करने के लिए इस पद्धति का सफलतापूर्वक उपयोग किया, इस प्रकार "क्रोल प्रक्रिया" (मैग्नीशियम कटौती प्रक्रिया) की स्थापना की। यह तकनीकी नवाचार हंट प्रक्रिया की तुलना में टाइटेनियम के औद्योगिक उत्पादन के लिए एक "प्रमुख धमनी" खोलने जैसा था, क्रोल प्रक्रिया ने न केवल लागत को काफी कम कर दिया, बल्कि उत्पादन क्षमता में भी काफी सुधार किया, जो तेजी से स्पंज टाइटेनियम (टाइटेनियम उद्योग का मुख्य बुनियादी कच्चा माल) के निर्माण के लिए मुख्यधारा की तकनीक बन गई।
वह कंपनी जिसने वास्तव में टाइटेनियम के बड़े पैमाने पर औद्योगिक अनुप्रयोग को साकार किया वह संयुक्त राज्य अमेरिका में ड्यूपॉन्ट थी। 1948 में, ड्यूपॉन्ट ने क्राउर प्रक्रिया का उपयोग करके 2 टन स्पंज टाइटेनियम का सफलतापूर्वक उत्पादन किया, जो एक मील का पत्थर था जिसे व्यापक रूप से वैश्विक टाइटेनियम उद्योग की "शुरुआत" के रूप में मान्यता मिली। तब से, टाइटेनियम धीरे-धीरे प्रयोगशालाओं में "आला अस्तित्व" से औद्योगिक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में स्थानांतरित हो गया है।
टाइटेनियम उद्योग के विकास को गति देने वाला "बूस्टर" द्वितीय विश्व युद्ध के बाद विमानन क्षेत्र की तत्काल आवश्यकता थी। उस समय, जेट इंजन और सुपरसोनिक विमानों का विकास एक महत्वपूर्ण चरण में प्रवेश कर गया था, और पारंपरिक सामग्रियों को गंभीर चुनौतियों का सामना करना पड़ा: एल्यूमीनियम मिश्र धातु उच्च तापमान पर विरूपण के लिए प्रवण थे, जबकि स्टील आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए बहुत भारी था। टाइटेनियम मिश्र धातु, अपनी "उच्च विशिष्ट शक्ति" (हल्के और उच्च शक्ति का संयोजन) और उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रतिरोध के साथ, विमानन उद्योग की कठोर आवश्यकताओं से पूरी तरह मेल खाती है। अमेरिकी रक्षा विभाग, विशेष रूप से वायु सेना, टाइटेनियम उद्योग का सबसे प्रारंभिक और सबसे शक्तिशाली "प्रवर्तक" बन गया, जिससे सीधे तौर पर टाइटेनियम उत्पादन में विस्फोटक वृद्धि हुई।