氯化焙烧(Chloridizing Roasting)

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

焙烧根据温度分类

方法分类根据作业温度条件，分为中温氯化焙烧和高温氯化焙烧。

中温氯化焙烧  因温度不高，焙烧生成的氯化物以固体状态存在于焙砂中，再利用其易溶于水的性质，在下一步浸出过程中浸出提取。

高温氯化焙烧  因焙烧温度高，而氯化物沸点比较低，在焙烧过程中生成氯化物的同时挥发进入气相后再富集之，这种焙烧又叫氯化挥发焙烧；或由于氯化物的熔点比较低，在高温氯化焙烧过程中形成氯化物熔盐，而与未氯化的残渣分离，这种焙烧又叫熔盐氯化。很明显，在后两种情况下，固-气间反应生成氯化物的过程仍然是主要的，故其实质仍可归属为氯化焙烧。
     焙烧过程根据气相氧化还原分类

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+1/2O₂

一些金属氧化物与氯气反应的标准自由能变化．△G示于图中。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。目前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(见流态化氯化法生产四氯化钛和竖炉氯化法生产四氯化钛)；二氧化锆在竖炉内进行还原氯化制取ZrCl₄(见二氧化锆氯化)；菱镁矿煅烧球团在竖炉内还原氯化制取MgCl₂(见菱镁矿炼镁)；黄铁矿烧渣和锡中矿的处理(见挥发焙烧)，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。