歧化冶金

歧化冶金(disproportionation metallurgy),利用歧化反應製取金屬及其製品的冶金方法。

歧化反應是指變價元素髮生的自身氧化還原反應,利用某些元素具有多種價態的特性,在一定條件下把需製取的金屬製成低價態化合物,然後在另一條件下使該化合物發生自身氧化還原(歧化)反應,分解成元素(或另一種更低價態化合物)和一種高價態化合物的反應。例如,低溫下鋁的一價鹵化物會發生自身氧化還原,一部分氧化為三價,一部分還原為金屬:
3AlX(g)→AlX3(g)+2A1
式中X為F或Cl。
鋁鹵化物的歧化反應為放熱反應,在高溫下向生成Alx的方向進行,低溫下向生成AlX3和金屬鋁的方向進行,利用這一反應特點可進行粗鋁提純或從鋁合金中製取鋁。例如,AlX3在設備的高溫區(1273K左右)與粗鋁或鋁合金中的鋁作用生成氣態AlX3再將後者引到低溫區(873~1023K)歧化,在低溫區得純鋁和氣態AlX3。AlX3再返回與粗鋁作用,如此不斷循環。
據別利亞耶夫等介紹,將矽熱法生產的含矽30%~50%的矽鋁合金和AlF。混合在1273~1323K的高溫區內,在真空或常壓下,在低溫區可得純鋁。純鋁的含矽量在痕量到0.5%之間。Al-Fe和Al-Mn合金經同樣的處理亦可得類似結果。
也可從粗鈦或鈦合金中利用鈦氯化物的歧化反應來製取純鈦,情況不同之處是,鈦低價氯化物的歧化反應為吸熱反應,因而一般在高溫區得金屬鈦。
此外,在半導體冶金中,亦利用GeI2、SiI2的歧化反應進行鍺、矽單晶薄膜的外延生長。
歧化冶金在鋁、鈦冶金中僅處於擴大試驗階段,尚未用於工業生產。

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