氟化是冶金工业中使
金属氧化物反应生成金属氟化物,从而把金属元素从原来氧化物中提取出来的过程,即氟化冶金过程。
金属氟化物的生成等压位的负值都相当大,比相应的氯化物更大。金属氟化物具有容易形成
络合物,稳定性比较大,蒸气压又比较低,此外还容易制备成纯化合物,容易还原以及低的
熔点和
沸点等优点,所以在用
熔盐电解提取金属的过程中特别有用。
在冶金中用氟化法提取金属,都是先将原料中欲提取的金属制备成纯的氧化物,然后再用
氟化剂将氧化物转化成氟化物,并利用金属氟化物的特性进一步提纯,最后用
金属热还原或
熔盐电解方法制取纯金属。工业上常用的氟化剂是
元素氟或
氟化氢气体。
由
二氧化铀提取铀的第一步,是将二氧化铀用氟化氢进行氟化,按如下反应制得
四氟化铀:
由图可见,在低温下,气相中以水蒸气为主,即 氟反应平衡向右移动的趋势大。若在高温下,气相中以氟化氢为主,即平衡向右移动的趋势小。因此,上述氟化反应应当控制在较低温度(400~500℃左右)下进行。上述反应为放热反应,在600℃时其热效应很大。因此,只要在开始时加热到反应温度,以后反应就可以自动进行。为了防止温度过高,在反应器上还要安装冷却装置。
因为
六氟化铀的沸点很低(56℃),因而可以在较低温度下,用气相扩散法分离天然铀中的同位素。从热力学上来说,六氟化铀可由二氧化铀直接用氟进行氟化而制得,但要消耗较多昂贵的氟。因而实际上是先制得四氟化铀以后,再将四氟化铀固体与氟反应,制成六氟化铀,其反应式为: