Большая советская энциклопедия - хлорирование

I (в цветной металлургии) Хлорирование в цветной металлургии, технологический процесс нагрева материалов, содержащих цветные металлы, в атмосфере хлора, хлорсодержащих газов или в присутствии хлористых солей с целью извлечения и разделения цветных металлов. В основе процесса лежит взаимодействие окислов или сульфидов металлов с хлором или хлоридом водорода по обратимым реакциям. Окислы, у которых гиббсова энергия этих реакций имеет большие отрицательные значения (PbO, ZnO, Ag2O и др.), хлорируются при малых концентрациях хлора в газовой среде и в присутствии кислорода; окислы с большими положительными значениями гиббсовой энергии (SiO2, TiO2, Al2O3) практически не взаимодействуют с газообразным хлором, т.к. даже следы кислорода в газовой среде препятствуют образованию хлоридов. Х. окислов облегчается в присутствии веществ, связывающих свободный кислород и уменьшающих его концентрацию в газовой фазе, например углерода, водорода, сернистого ангидрида. Таким образом, изменяя состав газовой фазы и температуру процесса, можно подобрать условия селективного Х.; в частности, в присутствии кислорода и паров воды можно прохлорировать ряд цветных металлов, оставив в окисленной форме железо, а в восстановительной атмосфере перевести в форму хлоридов окислы железа. В качестве хлорирующих агентов, кроме элементарного хлора и HCl, применяют дешевые соли — каменную соль (NaCl), сильвинит (KCl?2NaCl), хлорид кальция (CaCl2) и др. При этом Х., в особенности при использовании малолетучего CaCl2, идет преимущественно через разложение соли парами воды с образованием HCl; разложению соли-хлоринатора способствует присутствие SO2 или SO2, образующих CaSO4, CaSiO3 и т.п. Разновидности Х.: хлорирующий обжиг, хлоридовозгонка и сегрегация. Хлорирующий обжиг проводят при относительно низкой температуре, при которой образующиеся хлориды еще нелетучи. Х. осуществляют в электропечах, печах кипящего слоя, трубчатых или многоподовых обжиговых печах. Процесс применяется в производстве магния для перевода окиси магния в хлорид, который затем подвергают электролизу, а также для извлечения кобальта и меди из бедных материалов, чаще всего из пиритных огарков и кобальт-никелевых штейнов; кобальт, медь, цинк переходят в форму хлоридов и выщелачиваются водой или слабой кислотой, а железо не хлорируется и остается в форме окислов в твердом остатке. Хлоридовозгонка, в отличие от хлорирующего обжига, ведется при более высоких температурах, обеспечивающих улетучивание хлоридов металлов; процесс более универсален: позволяет извлекать больше различных цветных и редких металлов, а также золото и серебро. Сегрегация, в отличие от хлоридовозгонки, требует меньшего расхода хлоринаторов и ведется при более низкой температуре, но для получения концентрата необходима дополнительная операция — флотация или магнитная сепарация. Х. применяется также для рафинирования расплавленных металлов от примесей: алюминия — от натрия и кальция, свинца — от цинка, олова — от свинца. Разрабатываются процессы удаления меди и кобальта из никелевого файнштейна хлоридными расплавами. Лит.: Смирнов В. И., Тихонов А. И., Обжиг медных руд и концентратов, 2 изд., М., 1966; Морозов И. С., Применение хлора в металлургии редких и цветных металлов, М., 1966; Гудима Н. В., Шейн Я. П., Краткий справочник по металлургии цветных металлов, М., 1975. И. Д. Резник. II (химич.) Хлорирование органических соединений, процесс прямого замещения в органических соединениях атомов водорода атомами хлора. Х. может быть осуществлено действием свободного хлора или веществами, его генерирующими, например хлористым сульфурилом SO2Cl2 (см. Сульфурила галогениды). Механизм Х. определяется природой органического соединения и условиями реакции. Так, насыщенные углеводороды взаимодействуют с хлором при облучении ультрафиолетовым светом (УФ-облучении) по радикально-цепному механизму: ; ; и т. д. Эта реакция лежит в основе промышленного способа получения из метана метилхлорида, метиленхдорида, хлороформа, четыреххлористого углерода, из пентановых фракций бензина — амилхлоридов. Х. органических соединений ароматического ряда протекает по ионному механизму в присутствии кислотного катализатора, например AlCl3 или FeCl3. Т. о. в промышленности получают, например, хлорбензол: Cl2 + FeCl3 ® С+ + FeCl4-; C6H6 + Cl+ ® C6H5Cl + Н+; FeCl4- + H+ ® FeCl3 + HCl. Принимая во внимание различия в механизмах Х. органических соединений алифатических и ароматических рядов, регулируют Х. жирно-ароматических углеводородов: прибавление FeCl3 ведет к замещению атомов водорода в ароматическом ядре, тогда как УФ-облучение и повышение температуры способствуют Х. боковых алифатических групп. Так, в промышленности Х. толуола получают хлортолуолы (в присутствии FeCl3) или бензилхлорид C6H5CH2Cl (под действием УФ-облучения). При высокой температуре удается осуществить прямое замещение атомов водорода на хлор и в алкильных группах олефинов (с сохранением кратной связи), например: Эта реакция используется в промышленности для получения аллилхлорида — исходного продукта в производстве глицерина. Иногда под Х. в более широком смысле понимают создание связи С—Cl любым способом, например присоединением по кратным связям хлора, хлористого водорода, хлорноватистой кислоты, хлористого нитрозила, замещением на хлор др. функциональных групп (гидроксильной в спиртах и карбоновых в кислотах, аминогруппы в ароматических аминах после предварительного их диазотирования и др.). Так, в промышленности присоединением хлора к этилену получают дихлорэтан, являющийся сырьем в одном из способов производства винилхлорида; хлорированием ацетилена — тетрахлорэтан, применяемый для получения трихлорэтилена, хлорированием некоторых каучуков — хлор-каучуки. Реакцией ненасыщенных соединений с хлористым водородом в промышленности производят винилхлорид, этилхлорид, хлоропрен. Х. используется также для получения инсектицидов (гексахлорана, полихлорпинена, полихлоркамфена), гербицидов, например эфиров 2,4-дихлор-феноксиуксусной кислоты, гексахлорэтана (заменителя камфары) и др. важных продуктов.