文档介绍：第八章卤化冶金 150
第八章卤化冶金
概介
(1) 卤化冶金概念的提出:金属卤化物与相应金属的其它化合物比较,大都具有低熔点、高挥发
性和易溶于水等性质,因此将矿石中的金属氧化物转变为氯化物,并利用上述性质将金属氯
化物与一些其它化合物和脉石分离。所谓氯化冶金就是将矿石(或冶金半成品)与氯化剂混
合,在一定条件下发生化学反应,使金属变为氯化物再进一步将金属提取出来的方法。
(2) 卤化冶金的发展基础:近代化学工业的发展提供了丰富而价廉的氯气或氯化物,并且防腐技
术也有了发展。氯化冶金主要包括氯化过程、氯化物的分离过程、从氯化物中提取金属等三
个基本过程。
(3) 氯化过程可分成下列几类:(1)氯化焙烧。(2)离析法(难选氧化铜矿石的离析反应)。(3)
粗金属熔体氯化精炼。如铅中的锌和铝中的钠和钙可用通氯气于熔融粗金属中去除。(4)氯
化浸出(包括盐酸浸出,氯盐浸出)。氯化浸出是指在水溶液介质中进行的一类氯化过程,亦
即湿法氯化过程。
(4) 氯化冶金对于处理复杂多金属矿石或低品位矿石以及难选矿石,从中综合分离提取各种有用
金属是特别适宜的。故此法在综合利用各种矿物资源方面占有重要的地位。
氯化反应的热力学
不同化合物的氯化
1、金属与氯的反应
(1)氯的化学活泼性很强,所有金属氯化物的生成吉布斯自由能在一般冶金温度下均为负值,所以
绝大多数金属很易被氯气氯化生成金属氯化物。金属氯化物的生成吉布斯自由能ΔG0与温度的关系
也可用图示表达。为了便于比较,将其都换算成与一摩尔氯气反应的标准生成吉布斯自由能变化,
教材第189页图8-1列出了金属氯化物标准生成吉布斯自由能变化与温度的关系。
(2)凡金属氯化物生成吉布斯自由能曲线位置越在图的下面,则表示该金属氯化物的生成吉布斯自
由能越负,该金属氯化物越稳定而难于分解。在一定温度下,曲线位置在下面的金属可以将曲线位
置在上面的金属氯化物中的金属置换出来。
例如在1273K温度下:
o
Mg+Cl2=MgCl2, ΔG MgCl2 (8-1)
o
-1/2Ti+Cl2=1/2TiCl4, 1/2ΔG TiCl4 (8-2)
————————————————————
o
Mg+1/2TiCl4=MgCl2+1/2Ti, ΔG 3 (8-3)
o o o
ΔG (3)=ΔG MgCl 2-1/2ΔG TiCl4
MgCl2的生成吉布斯自由能曲线在下面,1/2TiCl4的生成吉布斯自由能曲线在上面,显然
0 0 0
ΔG MgCl2比1/2ΔG TiCl4更负,因此ΔG 3为负值,即反应(3)可以由左向右进行,所以镁可以把 TiCI4
中的钛置换出来。工业上生产金属钛正是利用这种方法。
二、金属氧化物与氯的反应
(1) 在冶金过程中有时要氯化处理的物料,如黄铁矿烧渣、低品位的贫矿等,其中的金属往
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是以氧化物或硫化物的形态存在的,因此需研究氧化物和硫化物的氯化作用。
(2) 基本反应和相关热力学数据
金属氧化物被氯气氯化的反应通式如下:
MeO+Cl2=MeCl2+1/2O2
相关热力学数据可表示成