氯化焙烧

矿石选冶试验术语

氯化焙烧是加热物料在低于其熔点温度下使物料中某些组分与氯化剂作用生成氯化物的焙烧方法。被氯化的物料可以是氧化物、碳化物、硫化物以及金属或合金。

方法分类

氯化焙烧分中温氯化焙烧、高温氯化焙烧和氯化—还原焙烧(也称氯化离析法，常简称离析法)等三种。根据气相中的含氧量，又有氧化氯化焙烧(直接氯化)和还原氯化焙烧之分;还原氯化主要用于处理较难氯化的物料。中温氯化焙烧和高温氯化焙烧可在氧化气氛或还原气氛中进行，但氯化—还原焙烧只能在还原气氛中进行。

中温氯化焙烧

中温氯化焙烧生成的固态金属氯化物留在焙砂中，再用溶剂浸出，使之转入溶液。故此法又称氯化焙烧—浸出法。黄铁矿烧渣的中温氯化焙烧在工业上应用较早，工艺较成熟，但回收率较低。黄铁矿烧渣是生产硫酸过程中，硫铁矿氧化焙烧脱硫后的粉末残渣，其中除含有大量铁外，还含铜、铅、锌、锡、钴、金、银等，可用作提取有色金属和制取烧结块或球团炼铁的原料。中国南京钢铁厂用中温氯化焙烧工艺处理含钴黄铁矿烧渣，加入食盐和硫钴精矿(补充硫)，采用高硫(7%～11%S)低盐(4%～5%NaCl)配料制度，在流态化焙烧炉内(650±30℃)焙烧，焙砂冷却后喷水预浸，再渗滤浸出;浸渣经烧结送去炼铁;浸出液经萃取、沉淀等作业提取金属;焙砂的浸出率(1975年)(%)为：Co81.9、Ni60.6、Cu83.4。

高温氯化焙烧

高温氯化焙烧生成的金属氯化物呈气态挥发，收尘后湿法回收有价金属。故又称高温氯化挥发法。将黄铁矿烧渣与氯化钙混和球团在1000～1250℃下焙烧，物料中有价金属呈氯化物挥发而与氧化铁和脉石分离。氯化挥发物经收尘、冷却后，以湿法提取有色金属;焙烧球团可送去炼铁。此法的金属回收率高，并能获得炼铁的优质球团原料，综合利用程度较好，受到世界各国的重视。日本的“光和法”是成功地应用高温氯化焙烧法处理黄铁矿烧渣的一种工艺。其工艺流程包括原料预处理、制粒、干燥、焙烧、收尘、湿法回收金属和氯化剂等作业。主要金属回收率(1974年)(%)为：Cu89.1、Pb93.4、Zn93.4、Au94.4。

根据焙烧过程是否加入还原剂，因而气相氧化还原气氛不同，又可分为还原氯化焙烧(见还原焙烧)和氧化氯化焙烧，或分别简称为还原氯化和直接氯化。还原氯化通常用于处理比较难氯化的金属氧化物料。

氯化剂

氯化焙烧可用氯气、HCl、CCl4等气体作氯化剂，也可用CaCl2、NaCl、MgCl2、FeCl3等固体氯化剂。选用氯化剂的原则，不但要考虑其氯化能力，还要考虑其是否价廉及是否容易再生等。固体氯化剂在氯化焙烧过程中，会全部或大部分解成氯气或HCl等气体氯化剂再起作用。如：

上述CaCl2、NaCl会被氧气分解析出氯气，而MgCl2、FeCl3也可被水分解析出HCl。一般情况下，用水分解固体氯化剂比用氧气分解容易;在SiO2参与下比无SiO2存在时容易;并且所有酸性氧化物均可起到类似如SiO2的作用。

原理

在氯化焙烧中，氯化原料多为氧化物，氯化剂也常采用氯气。

氧化物被氯气氯化的反应通式为：MeO+Cl2=MeCl2+1/2 O2

一些金属氧化物与氯气反应的标准自由能变化△Gθ如图2所示。由热力学原理可知，上述氯化反应的标准自由能变化为负值的金属氧化物，都可进行氯化反应。负值的绝对值愈大，愈容易氯化，反之亦然。据此，由图2看出：图上部的氧化物难氯化。下部的氧化物易氯化;图上部的氯化物可使下部的氧化物氯化。

例如在低温时，ZnCl2可使PbO氯化；而在高温时，PbCl2又可使ZnO氯化。金属氧化物的氯化反应不仅与温度有关，而且也与氧化体系中的氯气和氧气分压有关。因此，可通过控制某一氯化温度和氯氧比值，就可实现使部分金属氧化物转变成氯化物的所谓选择性氯化焙烧。HCl在低温时比氯气的氯化能力强，而在高温时，HCl的氯化能力则相应下降，故HCl在低温时可使MnO氯化，而在高温时MnCl2会易被水蒸气分解。图上部难氯化的氧化物如Al2O3、TiO2、MgO等就可以通过降低氯化体系中的氧分压或增大氯气分压使其发生氯化反应，在实际生产中常常采用加碳还原氯化焙烧来达到氯化的目的。加碳起到降低氯化体系中氧气含量的作用。

应用

氯化物沸点低、熔点不高，与金属矿、硫化物、氧化物几乎不互溶，既易生成，又易还原或分解，再加上氯化选择性好，因此氯化焙烧得到广泛应用。多用于处理低品位复杂矿物原料或冶炼的中间产物，目的在于富集和综合回收有价金属；或作为备料工序，把氧化物、碳化物、氮化物等转变为氯化物，以使进一步制取纯金属；也可用作精炼脱杂提纯金属。氯化焙烧典型应用例有：金红石或高钛渣在流态化炉或竖炉内还原氯化制取TiCl4；二氧化锆在竖炉内进行还原氯化制取ZrCl4；菱镁矿煅烧球团在竖炉内还原氯化制取MgCl2；黄铁矿烧渣和锡中矿的处理；可在回转窑内进行高温氯化挥发焙烧，以达到综合利用及富集有价金属的目的。此外，还有钨精矿反射炉焙烧时采用氯化挥发焙烧脱除杂质锡；NiO在流态化炉内选择氯化挥发焙烧脱除少量的铜等。

离析炼铜法实质上也是氯化焙烧的一种方法，所不同的是在焙烧过程中生成氯化物的同时，铜的氯化物又被还原为金属。

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