metalurgia del titanio

EXTRACCION Y REFINACION DE METALES NO FERROSOS

CAPITULO V

METALURGIA DE LOS HALOGENOS
TITANIO

Universidad de Concepción
2013

1

METALURGIA DE LOS HALOGENOS (HALUROS)

1.0

ANTECEDENTES

La mayor parte de los compuestos halogenados también llamados halogenuros o
haluros (flúor, cloro, bromo y yodo) de metales (también conocidos como haluros o
halogenuros) son solubles enagua, con excepción de algunos haluros de Ag+,
Hg++, Cu+, Pb++ y fluor, lo que explica que la fuente más grande de haluros sea el
agua de mar, sin embargo existen depósitos de metales alcalinos o
alcalinotérreos, generado por evaporación-cristalización o como depósitos
hidrotermales tales como la halita (NaCl), silvita (KCl), silvinita (NaCl•KCl),
carnalita (MgCl2•KCl•6 H2O), fluorita (CaF2) ycriolita (Na3AlF6) de valor comercial.
Existen además algunos bromuros y yoduros naturales, como el bromuro de plata
(AgBr) y yoduro de plata, (AgCl).

Figura 1. Energía libre estándar de formación de algunos cloruros

2

Los haluros alcalinos y alcalinotérreos, cuyos enlaces son en gran parte
iónicos, se diferencian de los haluros de metales de transición (que tienen
enlaces en granparte covalentes), en que los primeros tienen temperaturas de
fusión y vaporización altas, aunque inferiores a las de los óxidos
correspondientes y además son conductores iónicos. En la Fig.1, se encuentran
trazadas las curvas de las energías libres de formación de cloruros de los
principales elementos.

2.0

PREPARACIÓN DE HALUROS (CLORUROS)

Los cloruros son, y a gran distancia, los másabundantes entre los haluros
naturales. La mayor parte de los haluros que se producen en forma industrial por
acción de agentes halogenantes son también cloruros, de ahí la importancia
especial que tienen estos compuestos en metalurgia.
La formación de cloruros metálicos puede efectuarse de distintas formas:
2.1

Cloración con Cloro Gaseoso

Por acción del cloro sobre un metal se obtieneen general el cloruro de más
alto grado de oxidación. La cloración de metales se emplea industrialmente, por
ejemplo, en la recuperación de estaño de envases de hojalata de desecho. El
cloruro estánico (SnCl4) así obtenido, líquido a la temperatura ambiente, escurre al
fondo del reactor. Como se clora también parcialmente el hierro de la hojalata,
aumenta el consumo de cloro. El productofinal de cloruros de estaño y hierro se
destila en forma fraccionada para separarlos.
El cloruro férrico (FeCl3) ebulle a 315ºC en tanto que el tetracloruro de estaño
(SnCl4) ebulle a 114ºC, de manera que por destilación sucesivas a 150-160ºC es
posible obtener tetracloruro de entaño de >99.5%.
Si se forma el dicloruro de entaño (SnCl2) baja el rendimiento ya que este ebulle a
652ºC, sinembargo, el empleo de cloro permite obtener el cloruro de máximo
grado de oxidación del metal.

El comportamiento del cloro con un óxido depende de la afinidad relativa del
cloro y oxígeno por el metal del óxido (energías libres de formación). Para la
reacción general entre cloro gaseoso y el óxido MO de un metal M cualquiera, se
puede escribir:
MO(s) + Cl2(g) = MCl2(l,g) + 0.5O2

(1)

3Esta reacción es termodinámicamente posible sólo si el cloruro formado es
más estable que el óxido. Las curvas de la Fig.2 que representan las energías
libres de la reacción de cloración para varios óxidos de metales, demuestra que la
cloruración es posible sólo para los óxidos de sodio, zinc, plomo, hierro,
manganeso y calcio, que son más estables que sus respectivos óxidos.
Si además decloro se emplea un reductor (como C, H2, ó CO) que reaccione
con el oxigeno del óxido, la reacción procede rápida y completamente. La
cloruración se puede escribir entonces según el reductor empleado en forma
general como:
MO(s) + Cl2(g) + C(s) = MCl2(l,g) + CO(g)
(2)
MO(s) + Cl2(g) + CO(g) = MCl2(l,g) + CO2(g)

(3)

MO(s) + Cl2(g) + H2(g) = MCl2(l,g) + H2O(g)

(4)

Figura 2. Energía...