共找到3條詞條名為氟化的結果 展開

氟化

氟化

氟化是冶金工業中使金屬氧化物反應生成金屬氟化物,從而把金屬元素徠從原來氧化物中提取出來的過程,即氟化冶金過程。

研究背景


金屬氟化物作為過渡產物,在金屬尤其是稀有金屬工業生產上日益得到廣泛應用。
金屬氟化物的生成等壓位的負值都相當大,比相應的氯化物更大。金屬氟化物具有容易形成絡合物,穩定性比較大,蒸氣壓又比較低,此外還容易製備成純化合物,容易還原以及低的熔點和沸點等優點,所以在用熔鹽電解提取金屬的過程中特別有用。

氟化方法


在冶金中用氟化法提取金屬,都是先將原料中欲提取的金屬製備成純的氧化物,然後再用氟化劑將氧化物轉化成氟化物,並利用金屬氟化物的特性進一步提純,最後用金屬熱還原或熔鹽電解方法製取純金屬。工業上常用的氟化劑是元素氟或氟化氫氣體。

元素氟

金屬氧化物用氟進行氟化的反應式如下:
式中y為金屬的原子價。例如 的氟化反應式為:
且在500℃溫度條件下,在空氣氣氛中只要有極微量的氟存在,像 這樣很穩定的氧化物都可以被氟化。

氟化氫氣體

氣體氟是很昂貴的試劑,在生產中通常用氟化氫來代替,其反應式為:
但是,氧化物與氟化氫反應的標準自由焓變數,比氟反應要少負約340KJ。因而,氟化氫的氟化能力比氟要弱得多。

應用舉例


下面以鈾冶金方面的例子來說明氟化法的應用。
由二氧化鈾提取鈾的第一步,是將二氧化鈾用氟化氫進行氟化,按如下反應製得四氟化鈾:
可以求得反應的 為
從以上數據可算得反應的平衡氣相組成(以氣相 中的 的百分含量表示)與溫度的關係,用作圖法表示於下圖:
平徠衡氣相組成與溫度關係示意圖
平徠衡氣相組成與溫度關係示意圖
由圖可見,在低溫下,氣相中以水蒸氣為主,即 氟反應平衡向右移動的趨勢大。若在高溫下,氣相中以氟化氫為主,即平衡向右移動的趨勢小。因此,上述氟化反應應當控制在較低溫度(400~500℃左右)下進行。上述反應為放熱反應,在600℃時其熱效應很大。因此,只要在開始時加熱到反應溫度,以後反應就可以自動進行。為了防止溫度過高,在反應器上還要安裝冷卻裝置。
因為六氟化鈾的沸點很低(56℃),因而可以在較低溫度下,用氣相擴散法分離天然鈾中的同位素。從熱力學上來說,六氟化鈾可由二氧化鈾直接用氟進行氟化而製得,但要消耗較多昂貴的氟。因而實際上是先製得四氟化鈾以後,再將四氟化鈾固體與氟反應,製成六氟化鈾,其反應式為: