Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 19. 8 maj 1956 - Klormetallurgins grunder, av Bo Estberger
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
15 maj 1956
447
melns vänstra sida (t.ex. metall eller klorid på
lägre valensstadium) har en motsatt inverkan på
entropiändringen.
Beräkning av ändringen i fri energi
I praktiken kan man sällan räkna med att alla
ämnen är i sina standardtillstånd, och den
aktuella ändringen i fri energi a g är därför
reaktionens verkliga "drivkraft". För att kunna
beräkna a G måste därför aktivitetsvärdena vara
kända. För att förenkla beräkningarna kan man
använda ett korrektionsschema (fig. 3).
Sök t.ex. AG för reaktionen 2 Ag (1) -f Cl2(g) =
= 2 AgCl (1) vid 1 000° C, om Ag är i en legering
och har aktiviteten 0,001, Cl2 är en gas vid
trycket 2 at och AgCl är en ren vätska. Ekv. (1) ger
AG =AG° — RT ln 2 + 2 RT In 1 000
Varje term i högra ledet kan direkt avläsas ur
fig. 1 och 3, och man får
AG°2AgCi = - 35,5
- RT ln2 = - 1,8
2 RT ln 1 000 = 35,0
ag
= - 2,3 kcal
Tekniska tillämpningar
Reduktion med väte
Om AG° för bildningen av en metallklorid är
större än ag0 för bildning av ekvivalent mängd
klorväte, kan metallkloriden reduceras till metall
av väte enligt reaktionen
MeCl2 + H2 = Me + 2 HCl
Utgångs- och slutämnena skall därvid vara i
sina standardtillstånd. Fig. 1 visar att vid högre
temperaturer allt flera ag °-kurvor skär
motsvarande kurva för klorvätebildning, varigenom
ökat antal metallklorider kan reduceras med
väte.
Reduktionen kan även ske utan att det nämnda
villkoret för ag "-kurvorna är uppfyllt. Fordran
härför är att man kan ge ag ett negativt värde
genom att hålla stor väteaktivitet och låg
klor-väteaktivitet, dvs. högt partialtryck för väte och
lågt för klorväte. Ett sådant förfarande har
utarbetats av Maier5 för reduktion av CrCl2.
Processen utförs vid 800°C varvid gäller (fig. 1):
ÄG°
kcal
- 48 (a)
- 63 (b)
(a) - (b) H2 + CrCl2(s) = Cr(s) + 2 HCl + 15 (c)
H3 + CI2 =2 HCl
Cr(s) + CI2 = CrCl2(s)
Reaktionen går ej spontant åt höger. För
gränsfallet gäller
a G < 0 = a G° + RT ln (a2HCi «cr/«h, «crcu)
där a = 1 för Cr och CrCl2 då de är närvarande i
sina standardtillstånd. Man får därför
/?rinp2Hci//>H2= — 15och log(p2Hci/pH2)= — 3,017
Om systemets totaltryck är 1 at, är />Ho +
+ Phci = 1 och PHci = 0’031’ Ph, = °’969- Villkoret
för att processen skall kunna genomföras är
alltså att reduktionsgasens klorvätehalt hålls
under 3,1 %. Om detta villkor är uppfyllt, blir
nämligen ag vid reaktionen negativ, dvs.
systemets fria energi avtar.
Reduktion av klorider med andra metaller
Den betydelsefullaste användningen av
reduktion med metaller är vid framställningen av titan
och zirkonium. Därvid reducerar man
tetraklori-den med magnesiummetall (Kroll-processen).
Fria energikurvan för MgCl2 ligger nämligen
långt under den för y2 TiCl4 (fig. 1), varför
reaktionen
Mg + y2 TiCl4 = % Ti + MgCl2
lätt går åt höger. Samma verkan har natrium,
vars klorid är ytterst stabil. Natriummetall har
även använts för denna reduktion6.
Raffinering av metaller med klor
Om klor bubblas genom en metallsmälta, bildas
den klorid, som har det lägsta värdet på ag för
ifrågavarande temperatur. Det viktigaste
villkoret för att detta skall kunna utnyttjas vid
raffinering av metaller är att fria energikurvan för
den metallklorid, som skall avlägsnas, ligger så
långt som möjligt under kurvorna för andra
klorider som kan tänkas uppstå. I praktiska fall är
både metallerna och kloriderna komponenter i
någon legering resp. kloridsmälta, varför deras
aktiviteter har ett värde mindre än 1. Man måste
ta hänsyn härtill vid noggranna termodynamiska
beräkningar.
Denna reaktionstyp är grunden för avzinkning
av bly enligt Kroll—Betterton. För denna process
är termodynamiska data kända, varför den kan
analyseras utförligare. Reaktionen sker vid
390°C; ingående bly håller 0,6 % Zn och det
Fig. 3. Korrektionsschema för aktiviteter.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
