» » Извлечение и разделение металлов хлорированием
30.05.2015

Хлорирующий обжиг состоит в нагревании руды или концентрата в атмосфере газообразного хлора, хлорсодержащих газов или в присутствии хлорирующих добавок — обычно хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов. При этом цветные металлы, содержащиеся в .руде, образуют хлористые соединения, подвергающиеся дальнейшей переработке. Таким образом, хлорирующий обжиг является подготовительной операцией с целью перевода извлекаемых металлов из одних соединений (окислов, сульфидов) в другие (хлориды).
Имеется два пути использования процесса хлорирования.
В первом случае процесс проводят при сравнительно низких температурах, когда образующиеся хлориды еще нелетучи. Большинство хлоридов цветных металлов хорошо растворимо в воде или слабокислых растворах. Поэтому хлориды отделяют от пустой породы выщелачиванием прохлорированного материала.
Во втором случае используют относительно высокую летучесть хлоридов. Процесс ведут при температурах, когда давление паров хлоридов высоко (при хлорировании они получаются в парообразном виде), отгоняют от непрохлорированной пустой породы и улавливают в соответствующих конденсационных устройствах.
Этот способ, называемый хлоридовозгонкой, при переработке бедных продуктов (руды, промпродуктов) позволяет резко сократить в голове процесса объем перерабатываемого материала.
Извлечение металлов из их хлоридов можно осуществлять гидрометаллургическими методами, электролизом расплавленных хлоридов или их металлотермическим восстановлением.
Сравнительно высокая летучесть большинства хлоридов (рис. 1) позволяет использовать для их очистки метод ректификации.
Элементарный хлор обладает высокой реакционной способностью и может при сравнительно умеренных температурах (800—1000°) превращать в хлориды очень прочные и трудновосстановимые окислы, что позволяет использовать хлорирование для получения металлов, восстановление окислов которых углеродом протекает с большим трудом (магний) или не позволяет получить чистый металл (титан, цирконий).
Извлечение и разделение металлов хлорированием

В металлургии цветных металлов хлор и хлориды впервые начали применять для извлечения золота и серебра из золотых и серебряных руд, а затем и меди из медных руд.
В 1786 г. впервые был применен хлорирующий обжиг с добавкой поваренной соли для извлечения серебра. Сульфид серебра в процессе обжига переходил в хлористое серебро, которое затем восстанавливали железным скрапом и амальгамировали.
В 1843 г. в Германии начал применяться процесс Августина, состоявший в хлорирующем обжиге серебряных руд с поваренной солью с последующим выщелачиванием хлористого серебра насыщенным раствором поваренной соли и цементацией серебра из раствора медью.
Применение хлорирующего обжига для извлечения меди было запатентовано в 1844 г., а в 1859 г. осуществлено для извлечения меди из пиритных огарков. Этот процесс (Лонгмеда—Гендерсона) лежит в основе современного метода переработки пиритных огарков.
Использование газообразного хлора для извлечения металлов из полиметаллических руд впервые было предложено в 1897 г. Суинборном и Эшкрофтом. Хлор пропускали через расплавленную массу хлористого цинка, в котором находились во взвешенном состоянии частицы руды. При этом сернистый цинк превращался в хлорид с выделением элементарной серы. Хлористый цинк выщелачивали, упаривали и подвергали электролизу в расплавленном состоянии с получением металлического цинка.
Гепфнер предложил подвергать электролизу водные растворы хлористого цинка, полученного хлорированием сульфидной руды. По этому способу в конце ХIХ в. были построены первые цинкоэлектролитные заводы Этот процесс, однако, впоследствии был полностью вытеснен более простым и экономичным электролизом сернокислых растворов цинка.
В начале XX в. вплоть до 30-годов, интенсивно разрабатывались вопросы хлорной металлургии, что нашло свое отражение в большом количестве исследовательских работ и патентов. Следует, в частности, упомянуть об обширных исследованиях, проведенных Л. М. Чижиковым, по хлорному способу переработки сульфидных медно-свинцово-цинковых руд.
Развитие процесса хлорирования в значительной степени объяснялось доступностью хлора, являющегося побочным продуктом при получении щелочи электролизом растворов поваренной соли и не находившим сбыта. Тем не менее эти процессы, за исключением хлорирования окиси магния, не нашли широкого практического применения ввиду затруднений в конструировании аппаратуры (герметизированных печей и газоочистных устройств) и недостаточного ассортимента материалов, устойчивых против хлора и хлоридов при повышенных температурах.
За последние 10—15 лет интерес к хлорной металлургии вновь возрос преимущественно в связи с развитием производства титана, циркония, бериллия и других редких металлов. Определенную роль играет также разработка новых коррозионноустойчивых материалов (сплавы, углеграфитовые материалы, синтетические вещества). Несомненно, что прогресс в этой области будет способствовать все более широкому применению процессов хлорирования для решения целого ряда сложных металлургических проблем.