有色金属冶金原理,第五章,第五章 氧化物和硫化物的火法氯化,第一节 概述 第二节 氯化反应的热力学 第三节 氯化反应的动力学,第一节 概述,金属氯化物的特点：低熔点，高挥发性，易溶于水。 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将金属提取出来的方法。 氯化冶金的过程：氯化过程；氯化物分离过程；从氯化物中提取金属。,氯化过程在有色金属冶金中的应用： 氯化焙烧：TiO2TiCl4；MgOMgCl2 离析法：难选氧化铜矿石的离析反应。 粗金属熔体氯化精炼：铅中的锌，铝中的钠和钙可用通氯气的方法除去。 氯化浸出：包括盐酸浸出及铝盐浸出。,第二节 氯化反应热力学,一、金属与氯的反应 大多数金属能和氯气反应生成氯化物：氯化反应的G0与温度的关系可以用图表示。为便于比较，换算成1mol氯气的标准生成自由能变化。 G0T图中，下面金属可以置换上面的金属氯化物中的金属。 Mg + Cl2 = MgCl2 G0MgCl2 0.5Ti + Cl2 = 0.5TiCl4 G0TiCl4 Mg + 0.5TiCl4 = MgCl2 + 0.5Ti,二、 金属氧化物与氯的反应。,氧化物的氯化是氯化冶金的重要步骤。 MeO + Cl2 = MeCl2 + 0.5O2 反应的自由能变化： G0反应 = G0MgCl2 -G0MgO 对于Si、Al、Ti、Mg等金属，上述反应的G0大于0，所以反应不能进行。也就是说SiO2、Al2O3、TiO2和MgO在标准状态下不能被氯化。,三、金属氧化物的加碳氯化反应,MeO + Cl2 = MeCl2 + 0.5O2 K=（aMeCl2Po20.5P01/2）/（aMeOPCl2） 若直接进行氯化反应，氯的利用率低。可以考虑加还原剂。 MeO + Cl2 = MeCl2 + 0.5O2 C+O2 =CO2 C+ 0.5O2 = CO 2MeO+ C + 2Cl2 = 2MeCl2 + CO2,四、金属硫化物与氯的反应,金属硫化物在中性或还原性气氛中能与氯气反应生成金属氯化物。 MeS + Cl2 = MeCl2 + 0.5S2 G0反应 = G0MgCl2 -G0MgS 可作出G0T图 。 从图中可以看出：许多金属硫化物可以被氯氯化。硫化物通常比氧化物容易氯化。 氯化产物：是金属氯化物和元素硫。,五、金属氧化物与氯化氢的反应,除氯以外，金属氧化物与氯化氢的反应，也是氯化焙烧常见的反应； MeO+HCl = MeCl2 + H2O MgO+HCl = MgCl2 + H2O 773K以下反应向右进行。773 K以上反应向左进行。(水解反应),六、金属氧化物与固体氯化剂的反应,在生产实践中常用氯化钙、氯化纳等固体氯化物作为氯化剂。 MeO + CaCl2 = MeCl2 + CaO,第三节 氯化反应的动力学,气固之间的反应一般有五个步骤： 气相反应物向固相反应物表面扩散。 气相反应物在固相表面被吸附。 气相反应物与固相反应物发生反应。 气相产物在固相表面解析。 气相产物经扩散离开固相表面。 反应速度由最慢的一个步骤决定。,