Κινητική της διάλυσης πυρίτη και φαλερίτη παρουσία οξειδωτικών παραγόντων Alexander Evgenievich Sobolev. Υδρομεταλλουργική μέθοδος εξαγωγής πολύτιμων μετάλλων από πυρίμαχο θειούχο μετάλλευμα πυρίτη με εξίσωση νιτρικού οξέος

αριθμός ακαθαρσιών. Το νιτρικό οξύ αποσυνθέτει εύκολα τα θειούχα ψευδάργυρο και το αραιό οξύ διασπά εύκολα το γαληνό. Είναι ένα από τα λίγα ορυκτά οξέα που αποσυνθέτει το FeS2 και οι δύο κρυσταλλικές τροποποιήσεις συμπεριφέρονται διαφορετικά: η κυβική μορφή - πυρίτης - αποσυντίθεται σε συμπυκνωμένο HN03 χωρίς υπόλειμμα, η ορθορομβική μορφή - μαρκασίτης - αφήνει βρώμικες κίτρινες νιφάδες θείου (διάκριση Penfield's). Η αποσύνθεση του πυρίτη μόνο με HN03 είναι ακατάλληλη για τον ποσοτικό προσδιορισμό του θείου.

Το πυκνό νιτρικό οξύ αποσυνθέτει καλά τα σουλφίδια του βισμούθιου (τετραδυμίτης Bi2TeaS3, η βισμούθίνη Bi2S3) και το μολυβδενίτη (δισουλφίδιο του μολυβδαινίου). Ωστόσο, το νιτρικό οξύ μόνο σπάνια χρησιμοποιείται για την αποσύνθεση των σουλφιδίων και τον προσδιορισμό των κύριων συστατικών σε αυτά. Ορισμένα σουλφίδια μπορούν να οξειδωθούν πλήρως με επεξεργασία με ατμίζον HN03 σε σφραγισμένο σωλήνα στους 125°C.

Ο πυρίτης αποσυντίθεται και παρασκευάζεται διάλυμα για τον προσδιορισμό του θείου ως εξής.

Δείγμα πυρίτη 1,0-0,5 g, συνθλίβεται στα 80 mesh και ξηραίνεται στους 100° C, τοποθετείται σε ξηρό ποτήρι χωρητικότητας 300 ml, 10 ml μείγματος (2:3 κατ' όγκο) υγρού βρωμίου και CCU προστίθεται και καλύπτεται με τζάμι ρολογιού. Αφήστε να σταθεί σε θερμοκρασία δωματίου για 15 λεπτά, ανακατεύοντας από καιρό σε καιρό, προσθέστε 15 ml HN03 (πλ. 1,4) και αφήστε για άλλα 15 λεπτά. Μετά από αυτό, το ποτήρι τοποθετείται στην άκρη του λουτρού νερού και αφήνεται να σταθεί μέχρι να σταματήσει η κύρια αντίδραση και να αφαιρεθεί το μεγαλύτερο μέρος του βρωμίου. Στη συνέχεια το διάλυμα εξατμίζεται μέχρι ξηρού σε λουτρό νερού. Προσθέστε 10 ml HC1 (pl. 1,19), ανακατέψτε καλά και εξατμίστε ξανά μέχρι να στεγνώσει. Το υπόλειμμα πυριτικού οξέος αφυδατώνεται με θέρμανση στους 100°C σε λουτρό αέρα. Βρέξτε την αποξηραμένη μάζα με 4 ml HC1 μετά από 5 λεπτά. προσθέστε ζεστό νερό και ξεπλύνετε καλά το ποτήρι και τα τοιχώματα του ποτηριού με ζεστό νερό. Βράστε για 5 λεπτά, αφού κρυώσει το διάλυμα, προσθέστε 0,2-0,3 g σκόνης αλουμινίου και ανακινήστε προσεκτικά μέχρι να αποχρωματιστεί το διάλυμα. Ξεπλύνετε το γυαλί και τις γυάλινες στοίβες και διηθήστε σε ψηλό ποτήρι χωρητικότητας 250 ml Πλύνετε το φίλτρο με το ίζημα 9 φορές με ζεστό νερό, αραιώστε με κρύο νερό στα 1600 ml επιμελώς και καθιζάνει θειικό βάριο στο διάλυμα.

Νιτρικό οξύ παρουσία οξειδωτικών παραγόντων [μίγμα (1: 3) συμπυκνωμένου HN03 και HG1 ("aqua regia"), μίγμα (3: 1) συμπυκνωμένου HN03 και HC1 ("αντίστροφη ή βότκα Lefortovo")]. Και τα δύο μείγματα αποσυνθέτουν έντονα σχεδόν όλα τα σουλφίδια και τα σουλφοάλατα μετάλλων. το θείο οξειδώνεται σε θειικά. Η οξειδωτική ισχύς αυξάνεται με την προσθήκη βρωμίου, HBr ή HG104. Η οξείδωση χρησιμοποιείται στην ανάλυση του πυρίτη και θεωρείται η κύρια τυπική μέθοδος για τον προσδιορισμό του θείου με τη χρήση της μεθόδου «υγρής» Lunga. Το αναλυόμενο υλικό δεν πρέπει να αλέθεται πολύ λεπτά (όχι λεπτότερο από 100 mesh), καθώς μπορεί να συμβεί οξείδωση του θείου σε SO2 κατά την προετοιμασία του δείγματος.

Ένα αραιό μείγμα οξέων χρησιμοποιείται στην υγρή αποσύνθεση των σουλφιδίων, η ανάλυση των οποίων περιλαμβάνει την απελευθέρωση αερίων προϊόντων. Η αποσύνθεση πραγματοποιείται σε ένα απομονωμένο σύστημα και τα απελευθερωμένα αέρια (κυρίως HjS και SO2) απορροφώνται σε έναν απορροφητή με βρωμιούχο νερό. Το στοιχειακό θείο που σχηματίζεται κατά την αποσύνθεση διαλύεται σε βρώμιο ή αιθυλαιθέρα.

Η «αντίστροφη βότκα» χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του θείου σε μεταλλεύματα σιδήρου και μαγγανίου, καθώς και για τον προσδιορισμό του συνολικού θείου σε συμπυκνώματα ανθρακικού, σχελίτη GaW04 και βολφραμίτη. Κατά τον προσδιορισμό του θείου σε θειούχα του τύπου MeS και σε ορισμένα πολυσουλφίδια, μια τέτοια αποσύνθεση είναι ακατάλληλη, καθώς προχωρά πολύ έντονα και συνοδεύεται από την απελευθέρωση του στοιχειακού θείου και των αέριων προϊόντων του. Η «αντίστροφη βότκα» μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πλήρεις αναλύσεις πυριτών και φαληριτών.

Ένα μείγμα aqua regia και ιωδιούχου έχει σημαντική διαλυτική δράση, η οποία, ως καταλύτης, προάγει την πιο ενεργητική και ποσοτική οξείδωση του θείου. Η αποσύνθεση των πυριτών με αυτόν τον τρόπο γίνεται σε λίγα λεπτά.

Ίση ποσότητα KJ προστίθεται στο κερί σουλφιδίου σε ένα ψηλό ποτήρι και στη συνέχεια εισάγεται προσεκτικά το aqua regia. Η αντίδραση είναι πολύ βίαιη, επομένως μετά από κάθε προστιθέμενη μερίδα οξέος, περιμένετε να αντιδράσει το μείγμα και μόνο στη συνέχεια προσθέστε την επόμενη δόση. Εάν προστεθεί βιαστικά, το απελευθερωμένο HJ μπορεί να αναφλεγεί αυθόρμητα. Αφού ολοκληρωθεί η αποσύνθεση, προσθέστε 2-3 ml aqua regia και θερμάνετε το διάλυμα στο ποτήρι. Το διάλυμα χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του θείου και άλλων ιόντων.

Το νιτρικό οξύ με την προσθήκη ιωδιούχου καλίου χρησιμοποιείται για την αποσύνθεση σουλφιδίων που περιέχουν υδράργυρο. Ένα μείγμα νιτρικού και τρυγικού οξέος χρησιμοποιείται για την αποσύνθεση των σουλφιδίων που περιέχουν αντιμόνιο και κασσίτερο. η μέθοδος που περιγράφεται στο έχει βρει ευρεία εφαρμογή στην ανάλυση ορυκτών και προϊόντων της μεταλλουργικής βιομηχανίας. Η αποσύνθεση του γαλενίου, του φαληρίτη και του στιβνίτη πραγματοποιείται ως εξής.

Σε δείγμα 0,3 g προσθέστε 10 ml τρυγικού οξέος 10% (20% για την αποσύνθεση του στιβνίτη) και 10 ml πυκνού HN03. Το προκύπτον μείγμα αφήνεται σε ηρεμία για 12 ώρες. σε θερμοκρασία δωματίου

Χρήση: αφορά την υδρομεταλλουργία πολύτιμων μετάλλων, ιδίως την εξόρυξη μετάλλων από πυρίμαχα μεταλλεύματα για επεξεργασία με αντιδραστήρια έκπλυσης. Ουσία: η μέθοδος περιλαμβάνει σύνθλιψη μεταλλεύματος σε ονομαστικό μέγεθος τουλάχιστον 0,64 cm, οξίνιση με ορυκτό οξύ, επεξεργασία του οξινισμένου μεταλλεύματος με νιτρικό οξύ. Το επεξεργασμένο μετάλλευμα τοποθετείται πάνω από έναν αδιαπέραστο συλλέκτη με τη μορφή ενός σωρού διαπερατού στρώματος, μέσω του οποίου διασπείρεται ένα υδατικό διάλυμα νιτρικού οξέος και στη συνέχεια ο σωρός του μεταλλεύματος πλένεται με νερό. Μετά το πλύσιμο του μεταλλεύματος, εκπλένεται και τα πολύτιμα μέταλλα ανακτώνται από το διάλυμα έκπλυσης. Τα αέρια NO x που παράγονται κατά την προοξείδωση του μεταλλεύματος τροφοδοτούνται σε μια γεννήτρια νιτρικού οξέος για να μετατραπούν σε νιτρικό οξύ, το οποίο ανακυκλώνεται για την επεξεργασία του μεταλλεύματος. 12 z. είδη f-ly, 2 ill., 15 πίνακες.

Η εφεύρεση σχετίζεται με το πεδίο της υδρομεταλλουργίας πολύτιμων μετάλλων, ιδιαίτερα με την υδρομεταλλουργική επεξεργασία πυρίμαχων μετάλλων για την εξόρυξη πολύτιμων μετάλλων που είναι δύσκολο να εξαχθούν χρησιμοποιώντας συμβατικά αντιδραστήρια έκπλυσης. Τα πιο κοινά και γνωστά από τα πυρίμαχα μεταλλεύματα είναι τα θειούχα μεταλλεύματα, τα οποία περιέχουν υλικά πυρίτη ή αρσενοπυρίτη. Με την εξάντληση της προσφοράς μεταλλευμάτων υψηλής καθαρότητας, μεγάλο ενδιαφέρον θα επικεντρωθεί στην εξόρυξη χρυσού και αργύρου από πυρίμαχα μεταλλεύματα. Τα πυρίμαχα μεταλλεύματα είναι εκείνα από τα οποία δεν μπορούν να επιτευχθούν υψηλές αποδόσεις του ευγενούς μετάλλου με παραδοσιακά αντιδραστήρια έκπλυσης όπως κυανιούχο νάτριο ή θειουρία. Τα πιο παραδοσιακά από αυτά τα πυρίμαχα μεταλλεύματα είναι αυτά που περιέχουν πυρίτη ή αρσενοπυρίτη ως ενώσεις που περιέχουν θείο και εκείνα που δεν υφίστανται εύκολη επεξεργασία με έκπλυση. Η παραδοσιακή τεχνολογία συνίσταται στην άλεση μεταλλευμάτων σε μια σειρά θραυστήρες για να ληφθεί ένα μέγεθος προϊόντος< 0,64 см. Этот продукт размером < 0,64 см далее измельчают до 200 меш. (сито < 0,074 мм) и предпочтительно до 270 меш.(сито < 0,053 мм) для того, чтобы гарантировать хороший контакт частиц руды с обрабатывающим реагентом. На следующей стадии измельченную руду помещают в реактор с мешалкой и обрабатывают окислительным реагентом, таким как азотная кислота, при высокой температуре или высоком давлении и при сочетании обоих. Известна технология, использующая автоклавы, обеспечивающие давление 7,03 кг/см 2 и температуры от 80 до 160 o C. После окисления руды образующийся шлам выделяют из жидкой фракции, которая содержит растворенные окисленные металлы, в твердый остаток, содержащий благородные металлы, такие как золото и серебро. Твердый остаток затем обрабатывают выщелачиванием стандартными, традиционными выщелачивающими реагентами, такими как тиомочевина, цианид натрия или другой подобной обработкой, хорошо известной в данной области. На стадии выщелачивания твердый остаток со стадии окисления помещают в сосуд с мешалкой и обрабатывают раствором цианида натрия или раствором тиомочевины для растворения золота и серебра из остатков стадии окисления. Растворенные золото и/или серебро затем осаждают обработкой углем, замещением цинка и т.п. В известном способе рудный концентрат, содержащий арсенопирит или пирит, тонко измельчают, например до 60% 200 меш.(сито < 0,074 мм), и обрабатывают в автоклаве для разложения арсенопирита в кислом растворе в объемном пространстве путем взаимодействия с окисленными разновидностями азота, в которых валентность азота равна, по меньшей мере, +3. Реакцию проводят при высоких температурах, т.е. около 80 o C, и при повышенных давлениях. Окисленные активные разновидности азота регенерируют в том же объемном пространстве при подаче кислорода и давлении выше атмосферного. Кислород вводят в автоклав и поддерживают его при парциальном давлении от 3,52 кг/см 2 до 7,03 кг/см 2 . Чтобы гарантировать удовлетворительное перемешивание руды в автоклаве, мешалку обычно используют так, чтобы концентрат сохранился в суспензии, и таким образом обеспечить в автоклаве хороший контакт руды с обрабатывающими реагентами. После разложения арсенопирита и пирита можно обработать твердый остаток для извлечения благородных металлов, таких как золото, традиционными способами, такими как обработка тиомочевиной, цианирование и т.п. В типичных примерах способа применяют концентрат, содержащий 264,6 г/м.т золота на тонну концентрата, извлечение золота возрастает в значительной степени, когда проводят предварительную стадию окисления окисленной разновидностью азота. Известный способ включает предварительную обработку азотной кислотой сульфидных медных руд и концентратов, содержащих значительные количества меди и железа, для извлечения меди, серебра и золота, содержащихся в руде. В этом способе концентрат, который содержит около 28% меди, 25% железа, серебра 132,3 г/м.т и 15,2 г/м.т золота на тонну концентрата сначала измельчают до 270 меш.(сито < 0,053 мм) и затем выщелачивают азотной кислотой при 90 o C. Это воздействие азотной кислоты превращает сульфид железа в водородный ярозит или эквивалентный осадок железа. После обработки азотной кислотой концентрат подвергают разделению жидкого и твердого. Жидкую порцию подвергают промежуточной очистке и нейтрализации перед направлением ее на стадию электрического выделения меди, где извлекают медь. Твердую часть, которую выделили со стадии выщелачивания азотной кислотой, обрабатывают на промежуточных стадиях для удаления серы и непрореагировавших сульфидов посредством пенной флотации и цианированием, при котором золото и серебро извлекают из нерастворимого ярозита. Эти способы трудно осуществимы, потому что они требуют оборудования с высоким давлением и/или высокой температурой, такого как автоклавы с перемешиванием и т.п. и тяжело управляемы при непрерывных процессах. Кроме того, размол или измельчение руды до 200 меш.(сито < 0,074 мм) или 270 меш.(сито < 0,053 мм) требует много времени и потребляет большие количества энергии. Начальное дробление руды по стадиям от номинального размера 0,64 см до 1,9 см является относительно легким и не требует чрезмерных затрат энергии. Однако размол и измельчение руды от этих номинальных размеров до 200 меш.(сито < 0,074 мм) или 270 меш.(сито < 0,053 мм) требует отдельных операций измельчения с высокими затратами энергии специального оборудования. Этого можно избежать, если измельчение руды можно устранить. Другой трудностью является то, что, хотя в промышленности и предпринимают попытку извлечь благородные металлы из низкосортных упорных руд для того, чтобы гарантировать экономический способ, руды, которые обычно используют, содержат по меньшей мере 3,78 г золота на тонну руды. Известен гидрометаллургический способ извлечения благородных металлов из упорной сульфидной руды, включающий обработку руды азотной кислотой с выделением NO х газов с последующей их регенерацией в азотную кислоту и рециркуляцией азотной кислоты в процесс и получением обогащенного по благородным металлам рудного продукта с последующим извлечением благородных металлов путем обработки выщелачивающим раствором. (см. например, РЖ "Металлургия", 12Г 600, 1989). Данный способ является ближайшим аналогом к предложенному техническому решению. В соответствии с настоящим изобретением описан гидрометаллургический способ извлечения благородных металлов из руды, которая трудно поддается обработке выщелачивающими реагентами. Способ включает следующие стадии технологического цикла:

Α) σύνθλιψη μεταλλεύματος σε ονομαστικό μέγεθος τουλάχιστον 0,64 cm.

Β) κατεργασία του θρυμματισμένου μεταλλεύματος με ορυκτό οξύ (κατά προτίμηση θειικό οξύ) σε τέτοιες ποσότητες ώστε να παρέχεται ένα ρΗ του προκύπτοντος μίγματος περίπου 2 ή χαμηλότερο (και κατά προτίμηση σε ρΗ περίπου 1).

Γ) κατεργασία του οξινισμένου μεταλλεύματος με νιτρικό οξύ σε ποσότητα από 5 έως 200% του στοιχειομετρικά απαραίτητου για την αλληλεπίδραση με το μετάλλευμα και την εκχύλιση του αερίου ΝΟ x που απελευθερώνεται από το μετάλλευμα.

Δ) προαιρετική προσθήκη ενός ανθεκτικού στα οξέα συνδετικού στο μετάλλευμα που έχει υποστεί επεξεργασία με νιτρικό οξύ για να σχηματιστούν συσσωματώματα μεταλλεύματος ικανά να διατηρήσουν ένα πορώδες στρώμα του μεταλλεύματος, διατηρώντας παράλληλα το συνδετικό και το μετάλλευμα σε επαφή μεταξύ τους για χρόνο παραμονής επαρκής για τα συσσωματώματα μεταλλεύματος να διατηρήσουν το συγκεκριμένο σχήμα τους και να ανακτήσουν το ΝΟ x που απελευθερώνεται σε αυτό το στάδιο (δ).

Ε) Τοποθέτηση του τοιουτοτρόπως επεξεργασμένου μεταλλεύματος με τη μορφή συσσωρευμένου διαπερατού στρώματος μεταλλεύματος πάνω από έναν αδιαπέραστο συλλέκτη.

ΣΤ) επεξεργασία σωρών μιας διαπερατής στιβάδας μεταλλεύματος με συνεχή ή διακοπτόμενη διασπορά υδατικού διαλύματος νιτρικού οξέος μέσω της στιβάδας.

Ζ) διαχωρισμός υπολειμματικού όξινου υγρού από το διαπερατό από σωρούς στρώμα μεταλλεύματος.

Η) πλύση με νερό της διαπερατής στοιβάδας μεταλλεύματος για την απομάκρυνση του διαλύματος νιτρικού οξέος και τον διαχωρισμό των εκπλυμάτων από τη στιβάδα του μεταλλεύματος.

Ι) εισαγωγή των αερίων ΝΟχ που ανακτώνται στα βήματα (γ) και (δ) σε μια γεννήτρια νιτρικού οξέος για τη μετατροπή του ΝΟχ σε νιτρικό οξύ και ανακύκλωση του εν λόγω νιτρικού οξέος για χρήση στην επεξεργασία του εν λόγω μεταλλεύματος.

J) προαιρετική επεξεργασία της διαπερατής στοιβάδας του μεταλλεύματος με επαρκή ιόντα ασβεστίου, νατρίου ή μαγνησίου σε αλκαλικό περιβάλλον (κατά προτίμηση ανθρακικό ασβέστιο, υδροξείδιο ασβεστίου, υδροξείδιο νατρίου ή υδροξείδιο μαγνησίου) για να αυξηθεί το pH του υγρού που αφαιρέθηκε από το στρώμα στο 10 ή πιο ψηλά;

Κ) Επεξεργασία του διαπερατού από σωρούς στρώματος μεταλλεύματος με συνεχή ή διακοπτόμενη διασπορά ενός παράγοντα έκπλυσης πολύτιμων μετάλλων μέσω του στρώματος.

L) διαχωρισμός ενός διαλύματος έκπλυσης που περιέχει διαλυμένα πολύτιμα μέταλλα από το διαπερατό από σωρούς στρώμα μεταλλεύματος και ανάκτηση των εν λόγω πολύτιμων μετάλλων από το διάλυμα έκπλυσης. Η παρούσα εφεύρεση βασίζεται στο γεγονός ότι μπορούν να σχηματιστούν διαπερατά στρώματα θρυμματισμένου πυρίμαχου μεταλλεύματος που είναι κατάλληλα για οξείδωση σωρών και επεξεργασία με έκπλυση. Για να γίνει αυτό, το μετάλλευμα συνθλίβεται σε σχετικά μεγαλύτερο μέγεθος, το οποίο δεν πρέπει να είναι λεπτότερο από 0,64 cm, χωρίς περαιτέρω σύνθλιψη του μεταλλεύματος στο συνηθισμένο πλέγμα των 200 mesh (κόσκινο).< 0,074 мм). Если размер дробленой руды будет больше чем 1,9 см до 2,54 см, то этот размер руды даст проницаемый слой без дальнейшей стадии обработки. Однако, если дробленая руда имеет размер 0,64 см, в зависимости от количества тонкоизмельченных частиц может быть необходимо использовать дополнительные связующие при агломерации частиц руды для того, чтобы получить проницаемый слой. Использование руды с относительно большими размерами не уменьшает в значительной степени выход извлекаемых благородных металлов. На фиг. 1 и 2 иллюстрируется протекание процесса по изобретению в компактной форме. По способу настоящего изобретения используемой рудой является та, которая содержит благородные металлы, такие как золото, серебро или один из металлов группы платины, и которая является упорной. Руды являются упорными, когда благородные металлы невозможно извлечь традиционными гидрометаллургическими способами, такими как цианирование, даже тогда, когда они тонко измельчены, потому что значительные количества благородных металлов остаются неподверженными обработке и невыщелаченными в руде. Типичными из упорных руд являются те, которые содержат значительные количества пирита (FeS 2) или арсенопирита (FeAsS) в качестве основных сульфидов. Обычно благородные металлы структурно взаимосвязаны с серой и поэтому нелегко поддаются взаимодействию выщелачивающих реагентов до тех пор, пока не будет разрушена кристаллическая решетка серы. Процесс применим к обработке упорных руд, содержащих золото в количествах ниже 3,78 г на м.тонну руды и даже в количестве 1,89 г на м.тонну руды и ниже, эффективным и экономичным путем. Упорную руду готовят для обработки путем размола ее до размера не меньше чем "номинальный размер 0,64 см". Номинальный размер 0,64 см означает дробление для получения максимального количества частиц, имеющих размер 0,64 см в качестве их самого большого размера, но некоторые частицы в зависимости от хрупкости руды будут мельче чем 0,64 см. Номинальные размеры дробленых частиц, такие как 1,9 см до 2,54 см, также удовлетворяют процессу. Измельчение руды до частиц с размером меньше номинального 0,64 см нежелательно, поскольку оно неблагоприятно влияет на необходимую пористость рудного слоя на последующих стадиях, которые будут обсуждены ниже. На первой стадии способа руду после размола, как было описано выше, обрабатывают минеральной кислотой, которая реагирует с кислотопоглощающими минералами в руде и дает возможность в водной фазе пульпы при контактировании с рудой достигать pH 2 или ниже, предпочтительно pH 1 или ниже. В качестве предпочтительной минеральной кислоты используют серную кислоту, но можно использовать любую минеральную кислоту, такую как соляная, азотная или фосфорная. Серная кислота является предпочтительной, поскольку она недорогая, легкодоступная и очень эффективная при превращении кислотопоглощающих минералов в водорастворимые соли сульфата и для уменьшения pH водного раствора при контакте с рудой до, по меньшей мере, pH 2 и предпочтительно около 1. Кислотопоглощающие соли, которые реагируют с минеральной кислотой, включают соли кальция, присутствующие главным образом в виде карбоната кальция, оксида кальция и в виде раствора гидроксида кальция; соединения магния, присутствующие в виде карбоната магния, гидроксида магния или оксида магния; и в общем и большинство катионных разновидностей, которые хорошо известны как поглощающие кислоту. Соли реагируют с серной кислотой с получением сульфата металлов. Реакция, которая происходит между солями кальция и серной кислотой, показана ниже:

H 2 SO 4 + CaCO 3 _ CaSO 4 + H 2 O + CO 2

Το πρώτο στάδιο της επεξεργασίας χρησιμοποιεί ένα ισχυρό οξύ. Για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιείται θειικό οξύ, το οποίο είναι το προτιμώμενο ανόργανο οξύ, χρησιμοποιείται ως 98% κατά βάρος H2SO4. Μια επαρκής ποσότητα οξέος προστίθεται στο μετάλλευμα για να φέρει το ρΗ της υδατικής φάσης σε επαφή με το μετάλλευμα σε ρΗ 2 ή χαμηλότερο, και κατά προτίμηση περίπου 1 ή χαμηλότερο. Εάν χρησιμοποιείται θειικό οξύ, τότε απαιτούνται ποσότητες από 2,27 kg έως 13,6 kg (σε όρους 100% H 2 SO 4) ανά τόνο επεξεργασμένου μεταλλεύματος. Δεδομένου ότι το αρχικό ορυκτό οξύ που προστίθεται στο μετάλλευμα δρα κυρίως για να οξειδώσει το μετάλλευμα και να αντιδράσει με ορυκτά που απορροφούν οξέα, είναι επιθυμητό να χρησιμοποιηθεί το φθηνότερο ανόργανο οξύ, το οποίο μπορεί να επιτύχει το διπλό αποτέλεσμα της αντίδρασης με τα ορυκτά που απορροφούν οξύ στο μετάλλευμα και, επιπλέον, μείωση του ρΗ της υδατικής φάσης κατά την επαφή με το μείγμα σε ρΗ 2 ή χαμηλότερο. Αυτό θα καταστήσει δυνατή την αποφυγή της χρήσης ακριβότερου νιτρικού οξέος, το οποίο χρησιμοποιείται στο δεύτερο στάδιο της μεθόδου για την οξίνιση του θρυμματισμένου μεταλλεύματος. Το πρώτο στάδιο διεξάγεται κατά προτίμηση σε περιστροφικό αναμικτήρα ή ανάμικτη αργίλου, ο οποίος φέρνει το ορυκτό οξύ και το θρυμματισμένο μετάλλευμα σε στενή επαφή. Εάν το θειικό οξύ χρησιμοποιείται ως ορυκτό οξύ, η αντίδραση μεταξύ του θρυμματισμένου μεταλλεύματος και του ορυκτού οξέος μπορεί να παράγει διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο διαφεύγει εύκολα στην ατμόσφαιρα. Αυτή η αντίδραση θα συμβεί μόνο με την παρουσία ορυκτών που περιέχουν άνθρακα, απουσία αυτών των ορυκτών, το CO 2 δεν θα απελευθερωθεί. Ωστόσο, εάν για κάποιο λόγο χρησιμοποιείται νιτρικό οξύ ως προεπεξεργαστής ανόργανου οξέος, μπορεί να δημιουργηθούν αέρια ΝΟ x και αυτά μπορούν να συλλεχθούν και να ανακυκλωθούν μαζί με άλλα αέρια ΝΟ x που συλλέγονται αλλού και ανακυκλώνονται όπως περιγράφεται παρακάτω. Δεδομένου ότι μπορεί να είναι απαραίτητο να συλλεχθούν αέρια που παράγονται από την αντίδραση θρυμματισμένου μεταλλεύματος και του πρωτογενούς ορυκτού οξέος, εάν αυτό το οξύ είναι νιτρικό, είναι επιθυμητό να χρησιμοποιηθεί εξοπλισμός που είναι σφραγισμένος και διευκολύνει τη συλλογή και την ανακύκλωση τυχόν αερίων NOx που απελευθερώνονται . Στη βιομηχανική πρακτική προτιμώνται οι περιστροφικοί αναμικτήρες και οι αναμικτήρες αργίλου, από τους οποίους μπορούν να συλλεχθούν τα απελευθερωμένα αέρια. Αυτοί οι περιστροφικοί αναμικτήρες υπάρχουν με τη μορφή κεκλιμένων επιμήκων σωλήνων ή κυλίνδρων τοποθετημένων σε περιστρεφόμενα στηρίγματα που περιστρέφουν τους επιμήκεις σωλήνες και επιτρέπουν στα περιεχόμενα του σωλήνα να αναμειγνύονται συνεχώς καθώς μετακινούνται από το ένα άκρο του σωλήνα στο άλλο. Η ανάμιξη μπορεί να πραγματοποιηθεί με χρήση αναμικτήρα αργίλου, περιστρεφόμενων λουτρών, δίσκων και άλλων τύπων συσκευών κοκκοποίησης. Η ανάμειξη ορυκτού οξέος και θρυμματισμένου μεταλλεύματος μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί σε οποιονδήποτε εξοπλισμό έχει σχεδιαστεί για συσσωμάτωση και/ή κοκκοποίηση μειγμάτων. Η αντίδραση μεταξύ του μεταλλεύματος και του ορυκτού οξέος μπορεί να πραγματοποιηθεί σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος και ατμοσφαιρικές πιέσεις. Είναι προτιμότερο να χρησιμοποιούνται συμπυκνωμένα ορυκτά οξέα σε αυτό το στάδιο της επεξεργασίας για να αποφευχθούν υπερβολικές ποσότητες υγρού, για παράδειγμα περισσότερο από 12% κατά βάρος, αναμεμειγμένο με θρυμματισμένο μετάλλευμα, καθώς μεγάλες ποσότητες υγρού είναι δύσκολο να χειριστούν σε περιστροφικούς αναμικτήρες. Αν και είναι δυνατή η χρήση ποσοτήτων υγρών μεγαλύτερες ή μικρότερες από 12% κατά βάρος, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείται ποσότητα ρευστού που θα επιτρέπει τον εύκολο έλεγχο του μείγματος μεταλλεύματος, η οποία θα ποικίλλει ανάλογα με την παρασκευή του μεταλλεύματος. Στο δεύτερο στάδιο, το οξινισμένο μετάλλευμα επεξεργάζεται με νιτρικό οξύ σε δεύτερο αναμικτήρα ή αργίλου για να πραγματοποιηθεί το προκαταρκτικό στάδιο οξείδωσης. Η ανάμειξη του οξέος ή του μεταλλεύματος μπορεί επίσης να περιλαμβάνει τύμπανο, συσσωμάτωση ή κοκκοποίηση του θρυμματισμένου μεταλλεύματος με το οξύ. Αυτό το προκαταρκτικό στάδιο οξείδωσης μπορεί να πραγματοποιηθεί σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος και ατμοσφαιρικές πιέσεις. Το νιτρικό οξύ που χρησιμοποιείται στο δεύτερο στάδιο έχει σχετικά υψηλή συγκέντρωση από 20 έως 70% κατά βάρος HNO 3 . Σε αυτό το στάδιο, προστίθεται μόνο ένα μέρος του νιτρικού οξέος, το οποίο χρησιμοποιείται για την αντίδραση με το μετάλλευμα στην τρέχουσα διεργασία. Αυτή η ποσότητα μπορεί να κυμαίνεται από 5 έως 200% κατά βάρος της στοιχειομετρικής ποσότητας νιτρικού οξέος που απαιτείται για την αντίδραση με τα σουλφίδια ή τον αρσενοπυρίτη στο μετάλλευμα. Ο σκοπός της προσθήκης μόνο ενός τμήματος του νιτρικού οξέος κατά τη διάρκεια του δεύτερου σταδίου είναι να επιτραπεί η πιο έντονη αντίδραση να λάβει χώρα στον περιστροφικό αναμικτήρα ή στον ανάμικτη αργίλου, όπου το NO x απελευθερώνεται γρήγορα και έντονα, το οποίο ανακτάται από τον αναμικτήρα και το οποίο μπορεί να ανακυκλώνονται ως εξής. Γενικά, όταν το πρώτο μέρος νιτρικού οξέος προστίθεται σε ένα μετάλλευμα, οι αρχικές φάσεις της αντίδρασης προχωρούν πολύ έντονα με μεγάλες ποσότητες αερίων NOx που εκλύονται. Προκειμένου να μειωθεί η κατανάλωση νιτρικού οξέος που χρησιμοποιείται στη διαδικασία, μεγάλες ποσότητες NO x που παράγονται στις πρώιμες φάσεις της αντίδρασης ανακτώνται και ανακυκλώνονται για να μετατραπούν ξανά σε νιτρικό οξύ για επαναχρησιμοποίηση στη διαδικασία. Η ποσότητα νιτρικού οξέος που χρησιμοποιείται σε αυτό το στάδιο είναι η ποσότητα που εξασφαλίζει την ολοκλήρωση των πιο έντονων φάσεων της αντίδρασης. Αν και χρησιμοποιούνται μεγάλες ποσότητες νιτρικού οξέος σε αυτό το στάδιο, θα φανεί ότι η ένταση της αντίδρασης στα μεταγενέστερα στάδια της θα εξασθενήσει καθώς απελευθερώνεται NO x. Η υπολειπόμενη ποσότητα νιτρικού οξέος που απαιτείται για την ολοκλήρωση της επεξεργασίας του μεταλλεύματος χρησιμοποιείται στο υπόλοιπο στάδιο ως καθοδική ροή. Ο σκοπός του προστιθέμενου νιτρικού οξέος είναι να οξειδώσει τον πυρίτη και τον αρσενοπυρίτη στο μετάλλευμα, εξαλείφοντας έτσι την εμμονή του μεταλλεύματος. Τα σουλφίδια και ο αρσενοπυρίτης οξειδώνονται με νιτρικό οξύ σύμφωνα με τις ακόλουθες εξισώσεις:

Μετά την αφαίρεση του μεταλλεύματος που έχει υποστεί επεξεργασία με νιτρικό οξύ από τον δεύτερο περιστροφικό αναμικτήρα, το μετάλλευμα υποβάλλεται σε επεξεργασία σε έναν τρίτο περιστροφικό αναμικτήρα ή αργίλου, ο οποίος λειτουργεί επίσης ως συσσωρευτής. Σε αυτόν τον τρίτο περιστροφικό αναμικτήρα, το μετάλλευμα υποβάλλεται σε επεξεργασία με ένα συνδετικό υλικό για την προώθηση της συσσωμάτωσης λεπτών σωματιδίων που υπάρχουν στο θρυμματισμένο μετάλλευμα. Ο σκοπός αυτού του προαιρετικού σταδίου συσσωμάτωσης είναι να διασφαλίσει τη διαδοχική αποθήκευση σωματιδίων που έχουν υποστεί επεξεργασία με νιτρικό οξύ σε διαπερατά στρώματα. "Διαπερατά στρώματα" σημαίνει μια τέτοια κατάσταση ώστε το επεξεργασμένο μετάλλευμα να μπορεί να τοποθετηθεί σε στρώματα που είναι επαρκώς διαπερατά από έναν υγρό παράγοντα επεξεργασίας τοποθετημένο στην κορυφή του στρώματος, ο οποίος διεισδύει εύκολα μέσω του στρώματος και ως εκ τούτου έρχεται σε επαφή με τα σωματίδια μεταλλεύματος χωρίς ανάδευση του στρώματος. κλπ. Π. Θα πρέπει να σημειωθεί εξαρχής ότι το νιτρικό οξύ, όταν προστίθεται στο ανάντη μετάλλευμα, δρα ως συνδετικό για την προώθηση της συσσωμάτωσης των λεπτών σωματιδίων μεταλλεύματος. Η ανάγκη για ένα στάδιο συσσωμάτωσης με πρόσθετα συνδετικά προσδιορίζεται από δύο παράγοντες. Το ένα είναι η ποσότητα των λεπτών σωματιδίων στο θρυμματισμένο μετάλλευμα, για παράδειγμα λεπτότερο από 150 mesh (0,105 cm κόσκινο) ή 200 mesh (κόσκινο 0,074 cm). Όσο πιο λεπτά διαιρεμένα σωματίδια, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα αδιαπερατότητας και, επομένως, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάγκη για ένα στάδιο συσσωμάτωσης και αντιδραστήρια σύζευξης. Γενικά, τα λεπτά σωματίδια παράγονται με σύνθλιψη μεταλλεύματος σε μικρά μεγέθη. Για παράδειγμα, μετάλλευμα που θρυμματίζεται σε ονομαστικό μέγεθος 0,64 cm θα έχει περισσότερα λεπτά από το μετάλλευμα που έχει συνθλιβεί σε ονομαστικό μέγεθος 1,9 cm Ένας δεύτερος παράγοντας είναι ο βαθμός ρωγμής ή αποσύνθεσης σωματιδίων που συμβαίνει λόγω αντίδρασης με οξέα. Αυτό εξαρτάται από τα ορυκτολογικά και μικροδομικά χαρακτηριστικά του μεταλλεύματος που υποβάλλεται σε επεξεργασία και από το πώς συμπεριφέρεται όταν υποβάλλεται σε επεξεργασία με οξύ, ιδιαίτερα όταν οξειδώνεται με νιτρικό οξύ. Ένας μεγάλος αριθμός σπασμένων σωματιδίων μειώνει τη διαπερατότητα του στρώματος και απαιτεί ένα ξεχωριστό βήμα συσσωμάτωσης με την προσθήκη ενός συνδετικού. Σε ορισμένα μεταλλεύματα, όπου η ποσότητα των σουλφιδίων που προσβάλλονται χημικά είναι σχετικά μικρή, η ποσότητα των σπασμένων σωματιδίων είναι μικρή και όχι σημαντική. Σε αυτά τα μεταλλεύματα, η ποσότητα των λεπτών στα δείγματα καθορίζει την ανάγκη χρήσης συνδετικού. Αυτό το γεγονός φαίνεται καλύτερα συγκρίνοντας το θρυμματισμένο μετάλλευμα σε ονομαστικό μέγεθος 1,9 cm και το ίδιο μετάλλευμα θρυμματισμένο σε 0,64 cm. Ένα μετάλλευμα που έχει θρυμματιστεί σε ονομαστικό μέγεθος 1,9 cm έχει ουσιαστικά χονδροειδή κατανομή μεγέθους σωματιδίων και πολύ λιγότερα λεπτά από ένα δείγμα μεταλλεύματος που έχει συνθλιβεί σε ονομαστικό μέγεθος 0,64 cm συνδετικά αντιδραστήρια στην τρέχουσα διαδικασία καθώς σχημάτιζε εύκολα διαπερατά στρώματα μετά από αρχικές επεξεργασίες με θειικό και νιτρικό οξύ, ενώ το δείγμα συνθλιμμένο σε ονομαστικό μέγεθος 0,64 cm, το οποίο είχε υψηλότερο ποσοστό λεπτών, απαιτούσε ένα βήμα συσσωμάτωσης με την προσθήκη συνδετικού προκειμένου να ληφθούν διαπερατά στρώματα μεταλλεύματος. Όταν είναι επιθυμητή η συσσωμάτωση με ένα συνδετικό, το ανθεκτικό σε οξύ συνδετικό διασπείρεται σε νερό υπό ανάμιξη υψηλής έντασης για να σχηματιστεί μια πολύ αραιή διασπορά του συνδετικού, π.χ. κάτω από 1% κατά βάρος, και κατά προτίμηση περίπου 0,5% κατά βάρος του συνδετικού. Στη συνέχεια ψεκάζεται ή διασκορπίζεται στην επιφάνεια του μεταλλεύματος ενώ το μετάλλευμα αναμιγνύεται σε εξοπλισμό όπως περιστροφικός αναμικτήρας ή παρόμοιο. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο ίδιος τύπος περιστροφικού αναμικτήρα που χρησιμοποιήθηκε στα στάδια 1 και 2 της παρούσας μεθόδου, και μια τέτοια επεξεργασία μπορεί να πραγματοποιηθεί σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος και ατμοσφαιρική πίεση. Η συνολική ποσότητα συνδετικού που χρησιμοποιείται δεν χρειάζεται να είναι πολύ μεγάλη, αλλά μια ποσότητα μικρότερη από 0,45 kg ανά τόνο μεταλλεύματος έχει βρεθεί ότι είναι επαρκής για το σκοπό αυτό. Το συνδετικό χρησιμοποιήθηκε σε διάφορα πειράματα στα οποία η μέθοδος πραγματοποιήθηκε σε ποσότητες ανά τόνο μεταλλεύματος: 0,29, 0,18, 0,091 kg. Είναι απαραίτητο το συνδετικό που χρησιμοποιείται στο στάδιο της συσσωμάτωσης να είναι σταθερό ή να μην επηρεάζει την οξύτητα, ειδικά ένα pH γύρω στο 1, το οποίο είναι το τυπικό pH για οξινισμένο μετάλλευμα μετά από επεξεργασία με νιτρικό οξύ. Οι παραδοσιακοί παράγοντες συσσωματώσεως που χρησιμοποιούνται για άλλους σκοπούς, όπως ο ασβέστης ή ο ασβέστης και το τσιμέντο, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως συνδετικό σε αυτή τη διαδικασία. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το νιτρικό οξύ που προστέθηκε στο προηγούμενο στάδιο πυροσυσσωμάτωσης συνεχίζει να αντιδρά με το μετάλλευμα για να οξειδώσει τα σουλφίδια και να απελευθερώσει NOx. Αυτή η αντίδραση συνεχίζεται μέσω του σταδίου προσθήκης συνδετικού όσο υπάρχουν θειούχα και/ή νιτρικό οξύ που δεν αντέδρασαν. Προς το συμφέρον της ανάκτησης όσο το δυνατόν περισσότερων NOx, οποιοδήποτε NOx παράγεται στο στάδιο πυροσυσσωμάτωσης ανακτάται και το NOx που παράγεται από το δεύτερο στάδιο επεξεργασίας νιτρικού οξέος ανακυκλώνεται. Στο τέταρτο στάδιο της μεθόδου, το στάδιο της οξείδωσης με τη γήρανση, το μετάλλευμα που έχει υποστεί επεξεργασία με οξύ, συνδετικό ή χωρίς επεξεργασία με συνδετικό παρέχεται με μια θέση παραμονής επαρκή για την πλήρη διείσδυση του νιτρικού οξέος σε αυτό και τη συνέχιση της οξείδωσης. Αυτό το βήμα δεν χρειάζεται να πραγματοποιηθεί σε ξεχωριστό εξοπλισμό ως ξεχωριστό στάδιο επεξεργασίας και αντί να αυξηθεί ο χρόνος παραμονής, μπορεί να αυξηθεί ο χρόνος του δεύτερου σταδίου επεξεργασίας νιτρικού οξέος ή/και του τρίτου σταδίου συσσωμάτωσης. Γενικά, τα υγρά συσσωματώματα που σχηματίζονται στο δεύτερο στάδιο της επεξεργασίας νιτρικού οξέος και τα οποία μπορούν περαιτέρω να ενισχυθούν με ένα συνδετικό στο τρίτο στάδιο της συσσωμάτωσης, με επαρκή χρόνο παραμονής, έχουν επαρκή αντοχή για να προσδώσουν σε ολόκληρο το επεξεργασμένο μετάλλευμα ένα πορώδες. που επιτρέπει στο μετάλλευμα να στοιβάζεται σε διαπερατά στρώματα για περαιτέρω επεξεργασία. Αυτό το στάδιο οξείδωσης εμποτισμού, όπως τα βήματα 1-3 παραπάνω, μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος και ατμοσφαιρική πίεση. Κατά το στάδιο της οξείδωσης εμποτισμού, το υπολειμματικό νιτρικό οξύ από τη δεύτερη επεξεργασία μπορεί περαιτέρω να αντιδράσει με το μετάλλευμα για να οξειδώσει τα σουλφίδια και να παράγει NOx. Αυτό το NO x μπορεί να παραχθεί με άλλα NO x που σχηματίζονται και συλλέγονται στο στάδιο 2 (επεξεργασία νιτρικού οξέος) και στο στάδιο 3 (συσσωμάτωση με συνδετικό υλικό) για την ανακύκλωση του επιπλέον νιτρικού οξέος που παράγεται. Στο τέλος αυτού του τέταρτου σταδίου (το στάδιο της οξείδωσης εμποτισμού), η ποσότητα NOx που παράγεται από οποιαδήποτε συνεχή αντίδραση μεταξύ νιτρικού οξέος και μεταλλεύματος θα είναι πολύ μικρή δεδομένου ότι ουσιαστικά όλο το NOx που παράγεται κατά τη διάρκεια αυτού και των προηγούμενων σταδίων συλλέγεται και ανακυκλώνεται. για την παραγωγή πρόσθετου νιτρικού οξέος. Στο στάδιο 5, πραγματοποιείται οξείδωση σωρού. Όπως χρησιμοποιείται σε αυτήν την προδιαγραφή και τις αξιώσεις, ο όρος "σωρός" ή "επεξεργασία μεταλλεύματος σωρών" σημαίνει την παροχή μιας διαδικασίας επεξεργασίας μεταλλευμάτων με την τοποθέτησή τους σε σωρούς ή σωρούς, συνήθως έξω και στο ύπαιθρο, ύψους έως 61 m. και την τοποθέτησή τους σε αδιαπέραστο συλλέκτη ή άλλο συμβατικά χρησιμοποιούμενο επίθεμα, που χρησιμοποιείται συνήθως για την ανάκτηση υγρών στην επεξεργασία σωρών. Ο σωρός μεταλλευμάτων πρέπει να είναι σε διαπερατούς σωρούς ή στρώματα, τα οποία παραδοσιακά επεξεργάζονται με υγρά που ψεκάζονται ή εφαρμόζονται με άλλο τρόπο στην κορυφή του σωρού μεταλλεύματος για να διεισδύσουν προς τα κάτω μέσω του στρώματος. Η επαφή των σωματιδίων του στρώματος με το υγρό κατά τη διάρκεια οποιασδήποτε χημικής ή φυσικής επεξεργασίας πραγματοποιείται, για παράδειγμα, με χημική οξείδωση ή επιλεκτική διάλυση και επακόλουθη αφαίρεση του συλλεγόμενου υγρού από το παρέμβυσμα. Το επεξεργασμένο μετάλλευμα από το στάδιο 4 τοποθετείται σε ένα σωρό σε έναν αδιαπέραστο συλλέκτη, όπως ένα φύλλο πολυαιθυλενίου, αλλά πάνω στον οποίο ο σωρός μετάλλευμα σχηματίζει ένα διαπερατό στρώμα. Στη συνέχεια, ένα αραιό διάλυμα νιτρικού οξέος, το οποίο μπορεί να έχει συγκέντρωση από 2 έως 20 wt., τροφοδοτείται στην κορυφή του σωρού μεταλλεύματος. νιτρικό οξύ, με πιτσίλισμα ή στάξιμο, επιτρέποντας στο αραιό νιτρικό οξύ να διαρρεύσει προς τα κάτω μέσα από το στρώμα για να αντιδράσει με το μετάλλευμα. Αυτό το προστιθέμενο αραιό νιτρικό οξύ συνεχίζει την επεξεργασία οξείδωσης του μεταλλεύματος για να ολοκληρώσει την οξείδωση των σουλφιδίων και άλλων πυρίμαχων υλικών στο μετάλλευμα. Αυτή η επεξεργασία πραγματοποιείται για μεγάλες χρονικές περιόδους, για παράδειγμα 2 έως 4 εβδομάδες, συνήθως σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος και ατμοσφαιρική πίεση. Οποιοδήποτε NO x παράγεται σε αυτό το στάδιο απελευθερώνεται πολύ αργά και σε πολύ αραιές συγκεντρώσεις στην περιβάλλουσα ατμόσφαιρα. Δεν αφαιρείται. Το υγρό που εφαρμόζεται στην κορυφή του σωρού και το οποίο διεισδύει μέσω του διαπερατού στρώματος μεταλλεύματος συλλέγεται συνεχώς σε έναν αδιαπέραστο συλλέκτη και δεν διαχωρίζεται από το στερεό μετάλλευμα. Η έκπλυση σωρού χρησιμοποιείται παραδοσιακά στον τομέα της έκπλυσης μεταλλευμάτων που δεν είναι πυρίμαχα (στερεά) διοχετεύοντας ένα αραιό διυλιστικό, όπως το διάλυμα κυανιούχου νατρίου, μέσω μιας κλίνης για την έκπλυση πολύτιμων μετάλλων, όπως ο χρυσός, από το στρώμα. Το παρόν στάδιο οξείδωσης σωρού πραγματοποιείται ουσιαστικά με τον ίδιο τρόπο, εκτός από το ότι το μετάλλευμα οξειδώνεται με επεξεργασία με αραιό οξύ για να ολοκληρωθεί η οξείδωση του μεταλλεύματος ενώ το μετάλλευμα αποθηκεύεται στο σωρό. Σε αυτό το στάδιο της οξείδωσης στο σωρό, το στρώμα πρέπει να είναι διαπερατό έτσι ώστε το αραιό νιτρικό οξύ να κατανέμεται στην κορυφή του στρώματος, να διεισδύει στο στρώμα και να έρχεται σε επαφή με τα σωματίδια που σχηματίζουν το στρώμα. Ο σχηματισμός ενός τέτοιου διαπερατού στρώματος είναι αδύνατος με μεταλλεύματα που συνθλίβονται στο γενικά αποδεκτό μέγεθος των 200 mesh (κόσκινο< 0,074 мм) или мельче. Во время стадии кучного окисления любую остаточную жидкость, взаимодействующую с кучной рудой, образующуюся при начальной обработке минеральной кислотой и обработке азотной кислотой, которая непрерывно просачивается, отделяют и, предпочтительно, извлекают из кучной руды. Эта остаточная жидкость содержит ионы растворенного металла, такого как железо, сера и мышьяк, значительная часть которых находится в виде сульфатов или в случае мышьяка в виде кислот. Разбавленную азотную кислоту, которую диспергируют на вершину слоя, также направляют для промывки этой остаточной жидкости и вытеснения ее из кучного слоя. Дополнительно добавленная азотная кислота, кроме того, реагирует с сульфидами и т.п. для полного их окисления для того, чтобы сделать благородные металлы доступными для последующего извлечения. Так как разбавленную азотную кислоту, которую подают на вершину проницаемого кучного слоя руды, используют в более чем стехиометрических количествах, то непрореагировавшую разбавленную азотную кислоту переносят в жидкость, отделенную от слоя. Эта жидкость будет иметь pH не более чем 2 и предпочтительно около 1. Любые количества NO x , которые выделяются на стадии кучного окисления, частично контактируют с избытком раствора азотной кислоты, распределенной в слое, и будут растворяться в нем. Это обеспечивает извлечение существенных количеств NO x , выделяющихся из кучной руды. Любое нерастворенное количество NO x , которое выделяется из слоя, будет диспергировано в атмосферу, однако оно составляет очень маленькое количество NO x по сравнению с тем, которое извлекают из слоя путем растворения NO x в HNO 3 и которое извлекают и рециркулируют на первой стадии процесса. Его потери не рассматривают как экономически значимые. После того как кучное окисление будет завершено, добавление разбавленной азотной кислоты прекращают и заменяют добавлением воды для того, чтобы промыть кучную руду. Водную промывку продолжают до тех пор, пока существенное увеличение pH не укажет на существенное удаление остаточной азотной кислоты. Водная промывка имеет две цели. Первоначально с ее помощью стремятся извлечь значительные количества непрореагировавшей азотной кислоты, которые остаются в кучной руде. Кроме того, водная промывка разбавляет и удаляет последние следы остаточной жидкости в кучной руде, которая содержит растворенные сульфаты металла, соли или серную кислоту, если они остаются непрореагировавшими. При проведении текущего процесса важно, чтобы ионы сульфата и нитрата полностью были удалены из руды путем промывания водой или в таких существенных количествах, при которых остаточные сульфаты и нитраты не препятствовали бы следующей стадии, которая является стадией нейтрализации. В общем, когда водную промывку проводят до момента, когда извлеченная промывочная вода имеет pH около 3 и выше, промывка будет достаточной для устранения из кучной руды неблагоприятно влияющих ионов сульфата и нитрата. На следующей стадии нейтрализации промытую руду обрабатывают известковым молоком или предпочтительно насыщенной известью, осветленной водой, или другими подходящими щелочными соединениями кальция, натрия или магния для поднятия рН жидкости, выходящей из кучной руды, до значения 10 или выше. Карбонат кальция, гидроксид кальция, оксид кальция, гидроксид натрия или гидроксид магния являются подходящими для этой цели. Нейтрализацию проводят для подготовки кучной руды к выщелачиванию раствором цианида натрия. Во время этой стадии на кучной руде образуется (не всегда) немного гипса из-за устранения или существенного удаления ионов сульфата из кучной руды. Это необходимо, чтобы поднять pH кучной руды до, по меньшей мере, 10 для того, чтобы подготовить ее для выщелачивания такими материалами, как цианид натрия. pH, по меньшей мере, равный 10, необходим, чтобы избежать возможной реакции цианида натрия и образования цианистого водорода, который является летучим и токсичным. Является необычным проведение стадии нейтрализации от pH 3 дo pH 10 и выше в кучной руде, которая содержит сульфат, без осаждения гипса или других нерастворимых солей кальция. Осаждение гипса по всей кучной руде недопустимо, поскольку такой осадок будет предотвращать выщелачивание благородных металлов из кучной руды. Избежание образования гипса и других нерастворимых солей кальция достигают в настоящем способе путем непрерывного отделения остаточной жидкости, содержащей такие соли, от кучной руды во время стадии окисления, непрерывным разбавлением сульфатной жидкости разбавленной азотной кислотой и полным удалением иона сульфата из кучной руды последующей водной промывкой после стадии окисления. После того как кучную руду нейтрализуют до pH 10 или выше, ее можно обрабатывать выщелачивающим реагентом посредством кучного выщелачивания золота и других благородных металлов из раствора известными методами. Предпочтительным выщелачивающим реагентом является цианид натрия. Может быть также использован другой выщелачиватель, такой как тиомочевина, однако, поскольку она функционирует в кислой среде, нейтрализация руды до pH 10 не является необходимой. Цианид натрия является предпочтительным из испытанных выщелачивателей, потому что он дает наиболее высокое извлечение золота. При проведении этой стадии выщелачиватель, такой как разбавленный цианид натрия, распределяют по вершине слоя кучной руды и обеспечивают перколяцию (проникновение) через слой, где он растворяет золото и другие благородные металлы. Образующийся насыщенный раствор извлекают, пропускают через слой угля или же обрабатывают цинком для извлечения золота. Оставшийся слой кучной руды промывают для обезвреживания остаточного цианида, а промытую руду размещают в кучу. В вышеупомянутом способе кучную руду можно подвергнуть стадиям обработки без передвижения или разрушения слоя. Сначала ее обрабатывают кучным окислением путем добавления азотной кислоты и окончательного окисления оставшихся сульфидных соединений, затем ее промывают водой, последовательно обрабатывают известью на стадии нейтрализации и окончательно обрабатывают путем кучного выщелачивания цианидом натрия, все эти стадии можно провести любым путем без разрушения слоя. Конечно, если земельное пространство для обработки кучи ограничено, передвижение кучи между стадиями обработки может быть проведено без воздействия на процесс, но такое передвижение кучи не является необходимым или желательным для получения хорошего извлечения благородных металлов. Суть состоит в сохранении проницаемого слоя с тем, чтобы обрабатываемая жидкость, которую диспергируют на вершину слоя, могла проникать через слой и контактировать с частицами руды внутри слоя. Поскольку кучная руда обычно находится снаружи и на открытом воздухе, любую их этих обрабатывающих стадий наиболее успешно проводят при окружающих температурах и атмосферном давлении. Для того чтобы повысить эффективность способа и уменьшить количество необходимых для обработки химических реагентов, применяют методы извлечения и рециркулирования, эффективные по стоимости. Например, остаточную жидкость, извлеченную со стадии кучного окисления, которая содержит непрореагировавшую азотную кислоту, так же как и растворенные сульфаты металла и кислоты обрабатывают для извлечения из жидкости непрореагировавшей азотной кислоты. Типичный анализ этой жидкости приведен ниже:

Ανάλυση στήλης ποικιλιών (g/l)

Fe 2 (SO 4) 3 14,3 40

Fe(ΝΟ 3) 3 3,8 5,8

H2SO4 0,0 0,4

Συνολική ποσότητα Η + 0,58 0,78

Ως HNO 3 95.0

Ως HAsO 3 5.0

Η ανάκτηση νιτρικού οξέος μπορεί να επιτευχθεί τροφοδοτώντας αυτό το υπολειμματικό υγρό (και πλύσεις σωρών), το οποίο έχει ρΗ περίπου 1, σε ένα στάδιο ανταλλαγής ιόντων ή ένα κύτταρο ηλεκτροδιάλυσης όπου το υπολειμματικό νιτρικό οξύ διαχωρίζεται από το υπόλοιπο υγρό. Στην περίπτωση ανταλλαγής ιόντων, το οξύ προσροφάται επιλεκτικά σε μια ασθενώς βασική ρητίνη ως εξής:

R(χωρίς ρητίνη)+H + +NO - 3 _ R-HNO - 3

Η αραίωση της ρητίνης με νερό παράγει αραιό HNO 3 το οποίο μπορεί στη συνέχεια να ανακυκλωθεί στο στάδιο οξείδωσης σωρού. Τα απόβλητα από την ιοντοανταλλακτική κυψέλη, η οποία περιέχει θειικά άλατα μετάλλων, υποβάλλονται σε επεξεργασία με ανθρακικό ασβέστιο, οξείδιο του ασβεστίου ή άλλα κατάλληλα άλατα ασβεστίου μέχρι το pH να φτάσει σε τιμή 4,5 ή, εάν είναι επιθυμητό, ​​pH 11. Αυτό οδηγεί σε επίμονη καθίζηση θειικών μετάλλων, όπως φαίνεται παρακάτω:

Ο πολτός στη συνέχεια διηθείται για να απομακρυνθούν τα φτωχά διηθήματα από το ίζημα, το οποίο αφαιρείται στη σταθερή του μορφή. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το υγρό που ανακτάται από το στάδιο της οξείδωσης στο σωρό μπορεί να περιέχει ανακτήσιμες ποσότητες διαλυμένου χρυσού ή αργύρου, επιπλέον των διαλυμένων θειικών μετάλλων. Η ανάκτηση των ευγενών μετάλλων είναι δυνατή με το πέρασμα του ανακτημένου υγρού μέσα από μια στήλη άνθρακα, όπου ο χρυσός και το ασήμι διαχωρίζονται επιλεκτικά από άλλα μεταλλικά ιόντα που δεν επηρεάζονται από τη δίοδο. Το πέρασμα μπορεί να συνεχιστεί μέχρι να φορτωθεί επαρκώς η στήλη άνθρακα. Η επεξεργασία μπορεί στη συνέχεια να πραγματοποιηθεί με οποιοδήποτε συμβατικό τρόπο για την ανάκτηση του χρυσού και του αργύρου από τη στήλη άνθρακα. Μια άλλη σημαντική χημική ουσία που ανακτάται στη διαδικασία είναι το NOx. Αυτός ο όρος καλύπτει πολλά οξείδια του αζώτου που σχηματίζονται όταν το HNO 3 χρησιμοποιείται ως οξειδωτικός παράγοντας, με το πιο σταθερό να είναι το NO και το NO 2. Αυτό το NO x ανακτάται από περιστροφικούς αναμικτήρες όπου πραγματοποιείται επεξεργασία νιτρικού οξέος, συσσωμάτωση ή οξείδωση εμποτισμού. Το NO x αποστέλλεται στη συνέχεια σε μια γεννήτρια νιτρικού οξέος για να μετατρέψει το NO x σε νιτρικό οξύ. Το νιτρικό οξύ από τη γεννήτρια στη συνέχεια ανακυκλώνεται για την επεξεργασία πρόσθετου μεταλλεύματος. Το ΝΟ x που απελευθερώνεται κατά το στάδιο της οξείδωσης του σωρού απορροφάται τυπικά από το προστιθέμενο υδατικό διάλυμα νιτρικού οξέος, το οποίο σχηματίζει ένα στρώμα υγρού φιλμ σε όλο το πορώδες μετάλλευμα του σωρού. Αυτή η υγρή μεμβράνη βοηθά στην απορρόφηση του NO x που απελευθερώνεται κατά το στάδιο της οξείδωσης στο σωρό και τέτοιο NO x μπορεί να οξειδωθεί στον αέρα σε νιτρικό οξύ και να ανακτηθεί. Αναπόφευκτα, μικρές ποσότητες NO x που απελευθερώνονται από το σωρό δεν ανακτώνται, αλλά δεν επαρκούν για να έχουν σημαντικό οικονομικό αντίκτυπο στη διαδικασία. Η μέθοδος θα περιγραφεί τώρα με αναφορά στο ΣΧ. 1 και 2, τα οποία παρουσιάζουν το διάγραμμα διαδικασίας σε συμπαγή μορφή. Στο πρώτο στάδιο της διαδικασίας, το ορυκτό μετάλλευμα συνθλίβεται στον θραυστήρα 1 σε μέγεθος όχι μικρότερο από το ονομαστικό μέγεθος, ίσο με 0,64 cm, για παράδειγμα 0,95 cm ή 1,9 cm Το θρυμματισμένο μετάλλευμα μεταφέρεται κατά μήκος της γραμμής 2 στο πρώτο περιστροφικός αναδευτήρας 4, όπου αναμιγνύεται με ορυκτό οξύ 6, κατά προτίμηση συμπυκνωμένο θειικό οξύ, έως ότου επιτευχθεί pH 1 Αυτό το ορυκτό οξύ προστίθεται για να εξουδετερώσει τα ορυκτά που απορροφούν οξύ στο μετάλλευμα και να μετατρέψει αυτά τα ορυκτά σε διαλυτή μορφή. το προστιθέμενο οξύ. Εάν χρησιμοποιείται θειικό οξύ σε αυτό το βήμα, το αέριο που δημιουργείται στον περιστροφικό αναμικτήρα 4 και διέρχεται από τη γραμμή 8 θα είναι πιθανότατα διοξείδιο του άνθρακα και μπορεί να απελευθερωθεί στην ατμόσφαιρα. Ωστόσο, εάν χρησιμοποιηθεί άλλο ανόργανο οξύ, όπως το νιτρικό οξύ, τότε μπορεί να παραχθεί κάποιο ΝΟ x από την αντίδραση, να περάσει από τη γραμμή 8 και να ανακτηθεί από τον περιστροφικό αναμικτήρα. Εφόσον οποιοδήποτε ανόργανο οξύ μπορεί να πραγματοποιήσει το στάδιο εξουδετέρωσης και να διαλύσει ορυκτά που δεσμεύουν τα οξέα, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιηθεί ένα φθηνό οξύ όπως το θειικό οξύ για να επιτευχθεί αυτός ο σκοπός. Επιπλέον, είναι επιθυμητό να υπάρχουν διαλυμένα ορυκτά σε θειική μορφή και το θειικό οξύ επιτυγχάνει εύκολα αυτόν τον στόχο. Ωστόσο, παρά το χρησιμοποιούμενο ορυκτό οξύ, ορισμένα θειικά θα εξακολουθήσουν να σχηματίζονται επειδή ο πυρίτης και ο αρσενοπυρίτης στα μεταλλεύματα μετατρέπονται εν μέρει σε θειικά. Το μετάλλευμα που παράγεται στον αντιδραστήρα 4 με επεξεργασία με ανόργανο οξύ στη συνέχεια αποστέλλεται μέσω της γραμμής 10 σε έναν δεύτερο αναμικτήρα 12, στον οποίο προστίθεται νιτρικό οξύ, κατά προτίμηση πυκνό νιτρικό οξύ, μέσω της γραμμής 14 στον δεύτερο αναμικτήρα 12. Μια βίαιη αντίδραση εμφανίζεται σε που το νιτρικό οξύ οξειδώνει τις θειούχες συνδέσεις κ.λπ. Ως αποτέλεσμα της βίαιης αντίδρασης, απελευθερώνονται αέρια ΝΟ x από τον αναμικτήρα, τα οποία απομακρύνονται μέσω της γραμμής 16 και ανακτώνται. Το νιτρικό οξύ που προστίθεται σε αυτό το στάδιο σε ποσότητες που κυμαίνονται από 5 έως 200% κατά βάρος της στοιχειομετρικής ποσότητας HNO 3 που απαιτείται για την αντίδραση με τα σουλφίδια στο μετάλλευμα παρέχει ανάκτηση του ΝΟ x που απελευθερώνεται έντονα κατά τα αρχικά στάδια της οξείδωσης. Το επεξεργασμένο με νιτρικό οξύ μετάλλευμα τροφοδοτείται στη συνέχεια μέσω της γραμμής 18 σε έναν περιστροφικό συσσωρευτή 20 όπου προστίθεται στο μετάλλευμα ένα ανθεκτικό σε οξύ συνδετικό υλικό 22 έτσι ώστε να κατανέμεται σε όλο το μετάλλευμα. Ο σκοπός της προσθήκης ενός συνδετικού είναι να πραγματοποιηθεί μια αξιόπιστη συσσωμάτωση των λεπτών σωματιδίων που υπάρχουν στο μετάλλευμα και να παραχθεί ένα διαπερατό στρώμα του μεταλλεύματος που μπορεί να σχηματιστεί στα επόμενα στάδια της διεργασίας. Αυτό το βήμα είναι προαιρετικό με την έννοια ότι εάν το θρυμματισμένο μετάλλευμα είναι αρκετά μεγάλο και η ποσότητα των λεπτών σωματιδίων στο μετάλλευμα δεν είναι επαρκής για να προκαλέσει απόφραξη της κλίνης μεταλλεύματος, αυτό το βήμα μπορεί να παραλειφθεί σε τέτοιες περιπτώσεις. Κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου, προστίθεται πρώτα νιτρικό οξύ στον δεύτερο περιστροφικό αναμικτήρα για να συνεχιστεί η αντίδραση με τα σουλφίδια στο μετάλλευμα και για να συνεχιστεί η αφαίρεση των αερίων ΝΟ x από τον περιστροφικό συσσωρευτή. Αυτά τα αέρια NO x ανακτώνται και επιστρέφονται μέσω της γραμμής 24 για μελλοντική χρήση. Ένα τέτοιο συσσωματωμένο μετάλλευμα από τον περιστροφικό συσσωρευτή 20 αποστέλλεται μέσω της γραμμής 26 στο δοχείο 28 για οξείδωση εμποτισμού. Αυτό το δοχείο παρέχει χρόνο παραμονής για το επεξεργασμένο μετάλλευμα να σχηματίσει σκληρά, υγρά συσσωματώματα που θα παρέχουν ένα διαπερατό στρώμα μεταλλεύματος στα επόμενα στάδια επεξεργασίας. Αυτό παρουσιάζεται ως ξεχωριστό δοχείο 28. Ωστόσο, μπορεί να είναι ευκολότερο να συνεχιστεί η διαδικασία χρησιμοποιώντας έναν δεύτερο περιστροφικό αναμικτήρα 12 ή περιστροφικό συσσωρευτή 20 που παρέχει στο μείγμα επαρκή χρόνο παραμονής για την ολοκλήρωση της συσσωμάτωσης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το αντιδραστήριο νιτρικού οξέος στον δεύτερο περιστροφικό αναμικτήρα δρα επίσης ως παράγοντας συσσωμάτωσης, και αυτή η δράση ως αντιδρών μόνο ή σε συνδυασμό με ένα συνδετικό, παρέχοντας επαρκή χρόνο παραμονής, έχει ως αποτέλεσμα τη σύνδεση λεπτών σωματιδίων σε συσσωματώματα. Οποιαδήποτε αέρια ΝΟ x που απελευθερώνονται στο δοχείο 28 συλλέγονται και επιστρέφονται μέσω της γραμμής 30 για επαναχρησιμοποίηση. Το μετάλλευμα που έχει υποστεί επεξεργασία σε περιστροφικούς αναμικτήρες 4 και 12, περιστροφικό συσσωματωτή 20 και δοχείο οξείδωσης εμποτισμού 28 θα πρέπει να διατηρείται όσο το δυνατόν στεγνό χρησιμοποιώντας συμπυκνωμένα αντιδραστήρια έτσι ώστε η ποσότητα του υγρού που έρχεται σε επαφή με το μετάλλευμα να μην γίνεται υπερβολική και να γίνει το μείγμα υγρό όταν χειρίζεται σε περιστροφικό εξοπλισμό. Γενικά, η ελεγχόμενη στάθμη του υγρού δεν πρέπει να υπερβαίνει το 12% κατά βάρος του μείγματος μεταλλεύματος, έτσι ώστε να είναι εύκολος ο χειρισμός του στους περιστροφικούς αναμικτήρες και συσσωματωτές που χρησιμοποιούνται στα στάδια ανάντη. Τα επίπεδα υγρών πάνω από αυτή την τιμή θα οδηγήσουν σε δυσκολίες στο χειρισμό του μεταλλεύματος. Το μίγμα μεταλλεύματος και υλικών επεξεργασίας από το δοχείο 28 απομακρύνεται στη συνέχεια μέσω της γραμμής 32 και τοποθετείται σε μια γεμάτη διαπερατή κλίνη μεταλλεύματος 34 πάνω από έναν μη διαπερατό συλλέκτη (δεν φαίνεται). Το μετάλλευμα στοιβάζεται σε σωρούς ύψους 61 m ή λιγότερο και συνήθως τοποθετείται εξωτερικά σε παραδοσιακά μαξιλαράκια σωρών μεταλλεύματος, όπως φύλλα πολυαιθυλενίου χαμηλής ή υψηλής πυκνότητας ή κάποιο άλλο ισοδύναμο. Το αραιό νιτρικό οξύ που παρέχεται μέσω της γραμμής 36 κατανέμεται στη συνέχεια στην κορυφή του σωρού 34 σε συγκεντρώσεις 2 έως 20% κατά βάρος, με προτιμώμενη συγκέντρωση 6 έως 10% κατά βάρος νιτρικό οξύ. Το αραιό νιτρικό οξύ εφαρμόζεται στην κορυφή του σωρού με μέσα ψεκασμού ή στάλαξης, επιτρέποντας στο αραιό νιτρικό οξύ να περάσει προς τα μέσα μέσω της διαπερατής στιβάδας και να έρθει σε επαφή με τα σωματίδια μεταλλεύματος καθώς περνάει προς τα κάτω μέσα από τη στρώση. Η επεξεργασία του σωρού με νιτρικό οξύ οξειδώνει τα υπολειμματικά σουλφίδια στο σωρό μεταλλεύματος και ολοκληρώνει την οξείδωση των πυρίμαχων ειδών στο μετάλλευμα που ξεκίνησε στον περιστροφικό αναμικτήρα 12. Ταυτόχρονα, υγρά που περιέχουν διαλυτά θειικά μέταλλα, τα οποία σχηματίστηκαν σε προηγούμενα στάδια επεξεργασίας και τα οποία αναμίχθηκαν με το μετάλλευμα, διαρρέουν συνεχώς από το σωρό του μεταλλεύματος και συλλέγονται ως υπολειμματικό υγρό. Με αυτόν τον τρόπο αποβάλλονται συνεχώς από το σωρό μεταλλεύματος θειικά άλατα διαλυμένου μετάλλου, οξέα κ.λπ. Το προστιθέμενο αραιό νιτρικό οξύ, το οποίο περιέχει μεγάλες ποσότητες νερού, βοηθά επίσης στην απομάκρυνση των υπολειμμάτων θειικών και οξέων που υπάρχουν στο σωρό μεταλλεύματος. Το υπολειμματικό υγρό, το οποίο ανακτάται στον αδιαπέραστο συλλέκτη και το οποίο έχει ρΗ 1, μεταφέρεται μέσω της γραμμής 38 και ανακτάται για περαιτέρω χρήση. Τα αέρια NOx που απελευθερώνονται κατά το στάδιο της οξείδωσης του σωρού επαναδιαλύονται εν μέρει σε ένα υδατικό διάλυμα επεξεργασίας νιτρικού οξέος το οποίο εφαρμόζεται στην κορυφή του σωρού και το οποίο διαβρέχει συνεχώς το σωρό καθώς περνά μέσα από το διαπερατό μετάλλευμα σωρού. Το απορροφούμενο ΝΟ x μετατρέπεται σε νιτρικό οξύ λόγω της παρουσίας ατμοσφαιρικού οξυγόνου και περιλαμβάνεται στο υγρό που αφαιρέθηκε από το σωρό 34 μέσω της γραμμής 38. Όταν ολοκληρωθεί η οξείδωση, η προσθήκη νιτρικού οξέος μέσω της γραμμής 36 διακόπτεται και το στάδιο πλύσης 40 με νερό που προστίθεται μέσω της γραμμής 42 ξεκινά κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου πλύσης και της επακόλουθης επεξεργασίας, το μετάλλευμα δεν χρειάζεται να μετακινηθεί ή να καταστραφεί ενώ υποβάλλεται σε επεξεργασία με διάφορα αντιδραστήρια επεξεργασίας. Ο σωρός 40 στη συνέχεια πλένεται για να αφαιρεθούν τυχόν υπολειμματικά θειικά άλατα που μπορεί να υπάρχουν στο σωρό μεταλλεύματος, καθώς και για να αφαιρεθεί όσο περισσότερο νιτρικό οξύ είναι πρακτικά δυνατό. Γενικά, όταν η γραμμή εξόδου του νερού έκπλυσης 44 φτάσει σε ρΗ 3, το ξέπλυμα είναι αρκετό για αυτό το σκοπό. Το νερό πλύσης αφαιρείται και ανακτάται μέσω της γραμμής 44 για μελλοντική χρήση. Μετά την ολοκλήρωση του σταδίου πλύσης, ο σωρός υποβάλλεται σε επεξεργασία σε ένα στάδιο εξουδετέρωσης 46 με ανθρακικό ασβέστιο, υδροξείδιο ασβεστίου, οξείδιο ασβεστίου, υδροξείδιο νατρίου ή υδροξείδιο μαγνησίου, τα οποία εισάγονται μέσω της γραμμής 48 έτσι ώστε το ρΗ του μείγματος μεταλλεύματος να είναι τουλάχιστον 10 Για το σκοπό αυτό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιαδήποτε ένωση ασβεστίου που είναι επαρκώς αλκαλική, κατά προτίμηση γάλα ασβέστη ή διαυγές νερό κορεσμένο με ασβέστιο. Αυτό το στάδιο εξουδετέρωσης σωρών είναι απαραίτητο εάν το χρησιμοποιούμενο ρευστοποιητικό είναι υδατικό κυανιούχο νάτριο, το οποίο προτιμάται. Ωστόσο, εάν χρησιμοποιηθούν άλλα ρευστοποιητικά όπως η θειουρία, το στάδιο εξουδετέρωσης μπορεί να εξαλειφθεί καθώς η θειουρία λειτουργεί σε όξινο περιβάλλον. Το ίζημα του μεταλλεύματος, τώρα εξουδετερωμένο σε pH 10 ή υψηλότερο, μπορεί να εκπλυθεί με διάλυμα κυανιούχου νατρίου για την απομάκρυνση των πολύτιμων μετάλλων. Ο σωρός μεταλλεύματος στη συνέχεια υποβάλλεται σε επεξεργασία με μια έκπλυση κυανιδίου 50 με διανομή ενός αραιού διαλύματος κυανιούχου νατρίου που παρέχεται μέσω της γραμμής 52 στην κορυφή του σωρού 50, επιτρέποντας στον χρυσό, τον άργυρο και άλλα πολύτιμα μέταλλα να εκπλυθούν με το διάλυμα κυανίου. Τα ευγενή μέταλλα διαλύονται σε ένα πλούσιο διάλυμα, το οποίο απομακρύνεται μέσω της γραμμής 54, ενώ το μετάλλευμα, απαλλαγμένο από πολύτιμα μέταλλα, υποβάλλεται σε επεξεργασία με νερό ή έναν οξειδωτικό παράγοντα που προστίθεται μέσω της γραμμής 62 στο σωρό 64 για να καταστεί ακίνδυνο. Αμέσως μετά την εξουδετέρωση, ο σχηματισμένος σωρός μεταλλεύματος απορρίπτεται. Εναλλακτικά, το υπόλειμμα μπορεί να αφεθεί για μακροχρόνια έκπλυση κυανίου για την ανάκτηση της μικρής ποσότητας πολύτιμων μετάλλων που απομένουν. Το πλούσιο διάλυμα 54 διέρχεται μέσω μιας στήλης άνθρακα 56 και ευγενή μέταλλα όπως ο χρυσός και ο άργυρος απορροφώνται στον άνθρακα. Το διάλυμα χωρίς ευγενή μέταλλα αφαιρείται μέσω της γραμμής 58 για να ανακτηθεί το διάλυμα κυανίου, να ανακυκλωθεί ή να απορριφθεί με άλλο τρόπο. Ο πλούσιος σε χρυσό άνθρακας 56 υποβάλλεται σε επεξεργασία με συμβατικό τρόπο σε ένα στάδιο ανάκτησης μετάλλων 60 για την ανάκτηση χρυσού και άλλων πολύτιμων μετάλλων από τη στήλη άνθρακα. Προκειμένου να μειωθεί το κόστος των αντιδραστηρίων που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη διαδικασία, τα αέρια NO x που αφαιρούνται μέσω των γραμμών 16, 24 και 30 και προαιρετικά της γραμμής 8 συλλέγονται και αποστέλλονται μαζί μέσω της γραμμής 68 σε μια γεννήτρια νιτρικού οξέος 70 συμβατικού σχεδιασμού . Το νιτρικό οξύ που παράγεται έτσι απομακρύνεται μέσω της γραμμής 72 και παρέχεται μέσω της γραμμής 14 σε έναν δεύτερο περιστροφικό αναμικτήρα 12 για χρήση στην επεξεργασία του μεταλλεύματος σε αυτό το στάδιο. Ένα μέρος του αναγεννημένου νιτρικού οξέος, εάν αραιωθεί, μπορεί επίσης να παρέχεται μέσω της γραμμής 36 στο στάδιο οξείδωσης σωρών 34 για την οξείδωση σωρών του μεταλλεύματος. Σε αυτή τη μέθοδο, ο χρυσός, ο άργυρος ή άλλα ευγενή μέταλλα μπορούν να διαλυθούν στο υπολειμματικό υγρό 38 που λαμβάνεται από την οξείδωση στο σωρό. Αυτό το υπολειμματικό υγρό, το οποίο αποσύρεται μέσω της γραμμής 38, καθώς και τα νερά πλύσης από τη γραμμή 44, αναμειγνύονται μαζί στη γραμμή 74 και περνούν στη στήλη άνθρακα 76 για να ανακτηθούν τυχόν ελάχιστες ποσότητες χρυσού και αργύρου που μπορεί να έχουν διαλυθεί σε αυτά τα υγρά . Το υπολειμματικό υγρό, αφού περάσει διαμέσου της στήλης άνθρακα 76 για την ανάκτηση των ευγενών μετάλλων που είναι διαλυμένα σε αυτήν, στη συνέχεια διοχετεύεται μέσω της γραμμής 78 σε μια κυψέλη ανταλλαγής ιόντων ή ηλεκτροδιάλυσης 80 όπου το νιτρικό οξύ διαχωρίζεται από το υπόλοιπο υγρό ρεύμα. Το νιτρικό οξύ στη συνέχεια τροφοδοτείται μέσω της γραμμής 82 και ανακυκλώνεται ξανά για χρήση στη γραμμή 72 για τροφοδοσία νιτρικού οξέος μέσω της γραμμής 36 για οξείδωση σωρού στο βήμα 34. Το υπολειμματικό υγρό που έχει περάσει από το κύτταρο ανταλλαγής ιόντων 80 απομακρύνεται μέσω της γραμμής 84 και υποβάλλεται σε επεξεργασία με ασβέστιο ανθρακικό, ασβέστη, υδροξείδιο του ασβεστίου ή άλλες αλκαλικές ενώσεις ασβεστίου που παρέχονται μέσω της γραμμής 86 για την καθίζηση μεταλλικών ακαθαρσιών στο κελί 88. Τα πιο συνηθισμένα ιζήματα είναι ο γύψος, το Ca 3 (AsO 4) 2 και το FeAsO 4 . Η καθίζηση πραγματοποιείται συνήθως έτσι ώστε το pH του διαλύματος να φτάσει την τιμή του 4,5, αν και οι τιμές του pH έως 11 είναι επίσης χρήσιμες. Ο πολτός από το στάδιο καθίζησης 88 διέρχεται στη συνέχεια μέσω της γραμμής 90 στο φίλτρο 92, όπου το άπαχο διήθημα 94 διαχωρίζεται από τα στερεά 96, τα οποία αποστέλλονται για διάθεση. Παράδειγμα 1. Δείγμα και ανάλυση μεταλλεύματος. Πειράματα αναδευόμενης έκπλυσης διεξήχθησαν σε δείγματα χρυσού μεταλλεύματος Α και Β για να προσδιοριστεί ο βαθμός ανθεκτικότητας και ευαισθησίας των μεταλλευμάτων στην παραδοσιακή προέκπλυση με νιτρικό οξύ. Οι χημικές αναλύσεις δίνονται στον Πίνακα 1. Ο πυρίτης και ο αρσενοπυρίτης είναι τα κύρια θειούχα ορυκτά στα μεταλλεύματα. Το δείγμα μεταλλεύματος Α αντιπροσωπεύει μετάλλευμα τύπου χαλαζίτη, ενώ το Β είναι μετάλλευμα χαλαζία-μονζονίτη (QMP). Χαμηλή έως μέτρια πυριτίωση κάθε δείγματος. Και τα δύο μεταλλεύματα προέρχονται από πολλά υποσχόμενες πηγές εμπορικής εκμετάλλευσης. Για να προσδιοριστεί η ανθεκτικότητα και η αποτελεσματικότητα της παραδοσιακής προέκπλυσης νιτρικού οξέος, ελήφθησαν δείγματα μεταλλεύματος 10 mesh. (κόσκινο 1,68 mm) συνθλίβεται σε μύλο με σφαιρίδια για να περιέχει 80% μετάλλευμα μεγέθους 200 mesh (0,074 mm κόσκινο) και διεξήχθη αναδευόμενη έκπλυση (βλ. Πίνακα 2).

Στο πείραμα 3, οι συνθήκες προεπεξεργασίας ήταν οι ακόλουθες. Προοξίνιση:

H 2 SO 4 15 kg/m.t

ΡΗ πολτού μεταλλεύματος 2,0

Χρόνος 30 λεπτά

Οξείδωση HNO 3:

Ποσότητα προστιθέμενου HNO 3 118,2 kg/mt μεταλλεύματος

Στοιχειομετρία 154% για το μετάλλευμα Α 110% για το μετάλλευμα Β

Θερμοκρασία 85-90 o C

Ατμοσφαιρική πίεση

Χρόνος 4 ώρες

Ατμόσφαιρα N 2

Τελικός πολτός pH 1,0

Ο όξινος πολτός στη δοκιμή 3 διηθήθηκε, πλύθηκε με νερό και εξουδετερώθηκε πριν από την κυανίωση με άνθρακα (CIL). Αυτό εμποδίζει τον χρυσό που είναι διαλυμένος στο διάλυμα κυανίωσης από την προσρόφηση σε οποιοδήποτε οργανικό συστατικό του μεταλλεύματος ("προ-αφαίρεση"), δηλ. Με αυτόν τον τρόπο, εξαλείφονται οι απώλειες χρυσού, επειδή ο άνθρακας έχει συγγένεια με τον χρυσό πολύ μεγαλύτερη από το οργανικό συστατικό (βλ. Πίνακα 3). Αυτά τα μεταλλεύματα θα περιγραφούν ως σχεδόν πλήρως πυρίμαχα με βάση μόνο περίπου 9% διάλυση χρυσού χωρίς οξειδωτική προεπεξεργασία (εκδόσεις Α1 και Β1). Η επιμονή λόγω των επιδράσεων πριν από την απόσυρση ήταν ελάχιστη με βάση τις δοκιμές με άνθρακα (CIL). Κατά συνέπεια, επιβεβαιώθηκε ότι η πυρίμαχη φύση των μεταλλευμάτων οφείλεται σε χρυσό δομικά συνδεδεμένο με αρσενικό και θειούχα σίδηρο. Αυτό είναι ένα κοινό ορυκτολογικό φαινόμενο και μια ευρέως διαδεδομένη αιτία της πυρίμαχης ικανότητας των μεταλλευμάτων χρυσού. Έχει αποδειχθεί ότι τα μεταλλεύματα επιδέχονται προοξειδωτική επεξεργασία με νιτρικό οξύ. Η διάλυση του χρυσού μετά την προκατεργασία με νιτρικό οξύ από τα μεταλλεύματα Α και Β αυξάνεται σε 87,2 και 92,0%, αντίστοιχα.

Η κατανάλωση κυανιούχου νατρίου ήταν σχετικά υψηλή, κυμαινόμενη από 1 έως 2,72 kg/mt μεταλλεύματος, ακόμη και μετά από προεπεξεργασία με νιτρικό οξύ και έκπλυση με ανάδευση. Παράδειγμα 2 Κατά την προετοιμασία για πειράματα ποσοτικής έκπλυσης που προσομοιώνουν την οξείδωση σωρού, πραγματοποιήθηκαν αρχικά πειράματα μικρής κλίμακας σε γυάλινη στήλη διαμέτρου 8,9 cm ή διαμέτρου 10,16 cm, γεμάτη με μετάλλευμα από 30,48 έως 35,6 cm για να διασφαλιστεί ότι το μετάλλευμα μπορεί να υποβάλλονται σε επεξεργασία και/ή αλέθονται για να ληφθούν ικανοποιητικά χαρακτηριστικά διαπερατότητας. Το μετάλλευμα Α συνθλίβεται για να δώσει δείγματα δύο μεγεθών: ονομαστικό μέγεθος σύνθλιψης 0,64 cm και ονομαστικό μέγεθος σύνθλιψης 1,9 cm, ενώ το μετάλλευμα Β συνθλίβεται μόνο σε ονομαστικό μέγεθος θρυμματισμένων σωματιδίων 0,64 cm 2,54 cm, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε αυτή τη μέθοδο. Η διαδικασία δεν περιελάμβανε προεπεξεργασία του μεταλλεύματος πριν από τη φόρτωσή του στη στήλη. Τα πειράματα, που ονομάζονται «Acid/Agglomeration with Binder», διεξήχθησαν πρώτα με επεξεργασία του μεταλλεύματος με πυκνό θειικό οξύ σε ποσότητες ισοδύναμες με 2,5 kg θειικού οξέος 100% ανά τόνο μεταλλεύματος. Αυτό το στάδιο προ-οξίνισης με θειικό οξύ εξουδετέρωσε τα συστατικά απορρόφησης οξέος στο μετάλλευμα και μείωσε το pH του υγρού σε επαφή με το μετάλλευμα στο 1. Το μετάλλευμα στη συνέχεια υποβλήθηκε σε προεπεξεργασία με 70% κατά βάρος νιτρικό οξύ σε ποσότητα ισοδύναμη σε 38,6 kg HNO 3 ανά τόνο μεταλλεύματος, που είναι το 50 % της στοιχειομετρικής ποσότητας που απαιτείται θεωρητικά για την πλήρη οξείδωση του θειούχου θείου. Το νιτρικό οξύ αναμίχθηκε με το μετάλλευμα σε ένα πανί ανάμειξης και επίσης σε ένα τύμπανο σφαιροποίησης σε διάφορες ταχύτητες. Αφού ολοκληρώθηκε η προσθήκη νιτρικού οξέος, το ανθεκτικό σε οξύ συνδετικό, δικτυωτή ίνα βακτηριακής κυτταρίνης, αραιώθηκε με νερό για να σχηματίσει 0,5 wt. εναιώρημα, το οποίο ψεκάστηκε ομοιόμορφα πάνω στο οξινισμένο, επεξεργασμένο με νιτρικό οξύ μετάλλευμα σε ποσότητα 290,6 kg ινών ανά τόνο μεταλλεύματος. Το μετάλλευμα που επεξεργάστηκε έτσι διατηρήθηκε για κάποιο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια τοποθετήθηκε σε μια στήλη για δοκιμή. Στην περίπτωση των πειραμάτων «Συσσωμάτωση Οξέος», χρησιμοποιήθηκε η ίδια διαδικασία όπως περιγράφηκε παραπάνω, εκτός του ότι δεν προστέθηκε συνδετικό στο μετάλλευμα μετά από προεπεξεργασία με νιτρικό οξύ. Έχει παρατηρηθεί ότι το ίδιο το νιτρικό οξύ έχει μια επίδραση συσσωματώσεως στα υγρά λεπτά στο μετάλλευμα και τείνει να τα συνδέει μεταξύ τους σε χωριστά σωματίδια συσσωματώσεως ακόμη και χωρίς την προσθήκη συνδετικού, αν και το συνδετικό ενισχύει πολύ το αποτέλεσμα συσσωματώσεως του οξέος. Σε όλες τις περιπτώσεις, η συνολική περιεκτικότητα σε υγρό στα επεξεργασμένα δείγματα μεταλλεύματος κυμαινόταν από 11 έως 12 wt. Τα πειραματικά αποτελέσματα δίνονται στον Πίνακα 4. Όλα τα δείγματα εκτός από το δείγμα Β έχουν μέγεθος 0,64 cm, ένα κατάλληλο διάλυμα διοχετεύεται σε σχετικά υψηλές ταχύτητες ανά μονάδα επιφάνειας χωρίς τη χρήση παράγοντα σύζευξης για την προώθηση της συσσωμάτωσης λεπτών και ραγισμένων σωματιδίων. Το δείγμα Α, διαστάσεων 0,64 cm, δεν περιείχε αρκετά λεπτά σωματίδια όπως το δείγμα Β, διαστάσεων 0,64 cm, φράσσοντας ακόμη και τη στήλη. Το δείγμα Β 0,64 cm στη συνέχεια συσσωματώθηκε με την προσθήκη ενός συνδετικού μετά το στάδιο συσσωμάτωσης νιτρικού οξέος όπως περιγράφεται παραπάνω. Αυτή η διαδικασία είχε ως αποτέλεσμα καλά συσσωματώματα και αποδεκτό ρυθμό ροής διαλύματος 0,733 l/m2 επιφάνειας διατομής στήλης. Τα παραπάνω πειράματα επαναλήφθηκαν με τα συνδετικά που περιγράφονται παρακάτω για να προσδιοριστεί η διαπερατότητα των στρωμάτων μεταλλεύματος που προέκυψαν. Ο Πίνακας 5 δείχνει το μέγεθος του μεταλλεύματος, τα αντιδραστήρια σύζευξης και τους τελικούς ρυθμούς ροής μέσω της κλίνης. Το συνδετικό χρησιμοποιήθηκε σε ποσότητα ισοδύναμη με 181,6 g/mt. Παράδειγμα 3 Διεξήχθη ένα πείραμα που μοιάζει με οξειδωτική έκπλυση σωρού για να αξιολογηθεί η οξείδωση με νιτρικό οξύ του δείγματος μεταλλεύματος Α που αλέστηκε στα 0,64 cm. Παρασκευάστηκαν στρώσεις μεταλλεύματος ύψους 1,2 m σε στήλη διαμέτρου 17 cm, ισοδύναμη με περίπου 30 kg μεταλλεύματος, ως εξής. Το φορτωμένο μετάλλευμα των 60 g κατεργάστηκε αρχικά με H2S04 2,27 kg/mt, και μετά πραγματοποιήθηκε οξείδωση με νιτρικό οξύ σε δόση 39,5 kg/mt μεταλλεύματος. Στη συνέχεια το συνδετικό προστέθηκε σε δόση 158 g/mt για το στάδιο της συσσωμάτωσης. Αυτές οι προκατεργασίες διεξήχθησαν με τρόπο παρόμοιο με το Παράδειγμα 2. Μετά τη συσσωμάτωση, το δείγμα διαιρέθηκε στο μισό και διατηρήθηκε. Το μισό του φορτίου τοποθετήθηκε στη στήλη για να σχηματιστεί ένα στρώμα ύψους 132 cm, ενώ το άλλο μισό χρησιμοποιήθηκε για ένα άλλο πείραμα. Ένα πείραμα που μοιάζει με οξείδωση σωρού ξεκίνησε με την εφαρμογή νιτρικού οξέος στην κορυφή της κλίνης χρησιμοποιώντας 20 g HNO 3 ανά λίτρο διαλύματος με ρυθμό 0,407 l/m 2 . Η συγκέντρωση του διαλύματος κατά τη διάρκεια του πειράματος αυξήθηκε στη συνέχεια στα 30, 60 και 120 g HNO 3 ανά λίτρο για να προσδιοριστεί εάν οι ρυθμοί οξείδωσης και η συνολική διάλυση άλλαξαν. Η οξείδωση παρακολουθήθηκε με ανάλυση των εκροών της στήλης για σίδηρο και αρσενικό, τα οποία είναι αξιόπιστοι δείκτες του βαθμού οξείδωσης του πυρίτη και του αρσενοπυρίτη, και ως εκ τούτου της διάλυσης. Μετρήθηκε επίσης το pH των λυμάτων, το οποίο ήταν μικρότερο από 1, και οι τιμές του δυναμικού emf ή οξειδοαναγωγής, το οποίο ήταν υψηλότερο - 700 mV και έδειξε ένα εξαιρετικά οξειδωτικό περιβάλλον. Η στήλη λειτούργησε για περίπου 3 έως 4 εβδομάδες και ελήφθησαν τα ακόλουθα αποτελέσματα οξείδωσης και έκπλυσης. Στήλη 1

Ανάλυση πρώτων υλών,

Ανάλυση υπολειμμάτων,

Γενική οξείδωση/διάλυση,

Η οξείδωση του θείου ήταν 87,0% ενώ η οξείδωση και η διάλυση του αρσενικού ήταν 86,1% Ο ρυθμός διάλυσης του σιδήρου ήταν περίπου 65% έως 66%, ωστόσο το αδιάλυτο μέρος οφειλόταν κυρίως στην αδιαλυτότητα των ορυκτών οξειδίου του σιδήρου, που αντιπροσωπεύουν σημαντικό μέρος του συνολικού σιδήρου περιεχόμενο σε μετάλλευμα. Με βάση τα αποτελέσματα για το S 2-, μπορεί να υποτεθεί ότι ο σίδηρος που δεσμεύεται από πυρίτη και αρσενοπυρίτη θα πρέπει να διαλυθεί σε ποσότητες συγκρίσιμες με τις ποσότητες θειούχου θείου. Παράδειγμα 4 Τα οξειδωμένα υπολείμματα στήλης του παραδείγματος 3 παραπάνω διηθήθηκαν με νερό για να απομακρυνθούν τα υπολειμματικά διαλυτά θειικά άλατα και το νιτρικό οξύ μέχρις ότου το ρΗ του απόβλητου νερού ήταν τουλάχιστον 3,5. Το υπόλειμμα στη συνέχεια πλύθηκε με διέλευση ενός υδατικού διαλύματος κορεσμένου με άσβεστο μέσω της κλίνης για να εξουδετερωθούν τα ίχνη του υπολειπόμενου οξέος και να παρασκευαστεί ένα αλκαλικό περιβάλλον για το επόμενο στάδιο κυανίωσης. Το διάλυμα ασβέστη διηθήθηκε μέχρις ότου το ρΗ των αποβλήτων έφθασε περίπου στο 11,5. Ο συνολικός χρόνος πλύσης/εξουδετέρωσης ήταν περίπου 2 εβδομάδες. Η κατανάλωση ασβέστη ήταν 0,95 kg/mt μεταλλεύματος. Η σχετικά χαμηλή κατανάλωση ασβέστη έδειξε ότι δεν υπήρχε σημαντικός σχηματισμός γύψου στη στιβάδα του μεταλλεύματος, εξασφαλίζοντας έτσι καλή διαπερατότητα στη στήλη. Παράδειγμα 5 Τα εξουδετερωμένα υπολείμματα από το Παράδειγμα 4 παραπάνω διηθήθηκαν με αραίωση (1 g/l) με ένα υδατικό διάλυμα κυανιούχου νατρίου ρυθμισμένο σε ρΗ 11,5 με άσβεστο. Η διήθηση συνεχίστηκε για περίπου 3 εβδομάδες με ρυθμό περίπου 0,204 l/m2. Όταν η ανάλυση των εκροών της στήλης δεν έδειξε αλλαγή στη διάλυση του χρυσού, το υπόλειμμα της διήθησης πλύθηκε με νερό για να απομακρυνθεί το κυανίδιο που δεν αντέδρασε. Τα υπολείμματα απορρίφθηκαν από τη στήλη, ξηράνθηκαν και προετοιμάστηκαν για ανάλυση και άλλα πειράματα χαρακτηρισμού. Η διάλυση χρυσού ήταν 79,4% Η ανάκτηση χρυσού ήταν 78,5%

Η κατανάλωση κυανιούχου νατρίου ήταν 771,8 g ανά mt μεταλλεύματος. Παράδειγμα 6. Έχει εντοπιστεί η πηγή μιας μικρής ποσότητας χρυσού που δεν έχει ανακτηθεί. Ο περισσότερος αδέσμευτος χρυσός συνδέεται δομικά με τον αυτομορφικό πυρίτη και τον αρσενοπυρίτη, που εμφανίζονται σε θραύσματα πυκνού αδιαπέραστου φλεβικού χαλαζία. Αυτά τα σουλφίδια κυμαίνονται από εντελώς άθικτα έως εξαιρετικά υποβαθμισμένα έως εμφανή ίχνη. Τα θραύσματα του φλεβικού χαλαζία αποτελούν από 5 έως 10% των μεγάλων κλασμάτων, ο αριθμός τους μειώνεται στα λεπτά αλεσμένα σωματίδια. Ο χαλαζίας πυκνής φλέβας είναι αδιαπέραστος από οξειδωτικά μέσα ή οξέα. Η μικροσκοπική εξέταση αποκάλυψε άφθονες κοιλότητες στα πιο διαπερατά θραύσματα χαλαζίτη, τα οποία καταλαμβάνονται από αυτομορφικό πυρίτη και αρσενοπυρίτη. Δεν ανιχνεύθηκαν ελεύθερα σουλφίδια και αυτό επιβεβαιώθηκε με χημική ανάλυση, η οποία έδειξε ότι ουσιαστικά πλήρης οξείδωση και έκπλυση θειούχων είχε συμβεί κατά τη διάρκεια μιας έκπλυσης που μοιάζει με σωρό. Έχει διαπιστωθεί ότι η επικράτηση της μαρμαρυγίας μοσχοβίτης στο μετάλλευμα και η απουσία αυτογονικού χαλαζία παρέχει καλούς μικροσκοπικούς τριχοειδείς διαύλους και, ως εκ τούτου, συμβάλλει σε καλές ιδιότητες διάχυσης του διαλύματος, οι οποίες είναι απαραίτητες για την επιτυχή οξείδωση και έκπλυση του σωρού. Παράδειγμα 7 Δείγματα ακατέργαστου μεταλλεύματος και υπολείμματα στήλης από το Παράδειγμα 5 αναλύθηκαν ως προς το πορώδες, το εμβαδόν της επιφάνειας και το ειδικό βάρος για να δείξουν περαιτέρω τα αποτελέσματα της χημικής οξείδωσης. Τα αποτελέσματα φαίνονται στον Πίνακα 6. Οι αυξήσεις στην επιφάνεια και το πορώδες των υπολειμμάτων αντανακλούσαν την παρουσία κοιλοτήτων που σχηματίστηκαν λόγω της αποσύνθεσης θειούχων ορυκτών κατά τη διάχυση του διαλύματος μέσω των θραυσμάτων χαλαζίτη. Οι μειώσεις των ειδικών βαρών αντανακλούσαν την αποσύνθεση και την επακόλουθη έκπλυση και έκπλυση σωματιδίων θειούχου υψηλότερου ειδικού βάρους. Παράδειγμα 8 Για να αποδειχθεί περαιτέρω η αποτελεσματικότητα της χημικής οξείδωσης, επαναλήφθηκαν οι δοκιμές του παραδείγματος 5 παραπάνω, ωστόσο, χρησιμοποιήθηκε θειουρία ως έκπλυση χρυσού αντί για κυανιούχο νάτριο. Σε αυτή την περίπτωση, το στάδιο εξουδετέρωσης δεν συμπεριλήφθηκε στη διαδικασία, καθώς η θειουρία χρησιμοποιείται συνήθως σε όξινο περιβάλλον. Οι συνθήκες για την έκπλυση με θειουρία ήταν οι εξής:

Θειουρία 1,5 γρ./λ

Fe 2 (SO 4) 3 1,0 g/l

H 2 SO 4 έως ρΗ 1,5

Ρυθμός ροής 0,204 l/m.m 2

Αποτελέσματα έκπλυσης

Ανάλυση πρώτων υλών Au, g/mt 2,57

Ανάλυση υπολειμμάτων Au, g/mt 0,83

Διάλυση χρυσού, 67,6

Η θειουρία θα είναι ιδιαίτερα χρήσιμη ως παράγοντας έκπλυσης σε περιπτώσεις όπου η ορυκτολογία του μεταλλεύματος είναι τέτοια που η όξινη έκπλυση του χρυσού θα είναι ευεργετική. Παράδειγμα 9 Οι διαδικασίες οξείδωσης/κυανίωσης του Παραδείγματος 5 επαναλήφθηκαν σε ένα δείγμα μεταλλεύματος Α για να καταδειχθεί η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας σε μετάλλευμα που συνθλίβεται σε ονομαστικό μέγεθος 1,9 cm Όταν χρησιμοποιήθηκε μετάλλευμα διαστάσεων 1,9 cm, δεν χρησιμοποιήθηκε συνδετικό λόγω του μεγάλου μεγέθους δοκιμές διαπερατότητας μεταλλεύματος έδειξαν ότι δεν προέκυψε απόφραξη. Σε αυτό το παράδειγμα, χρησιμοποιήθηκε ένα πραγματικό ρεύμα διαλύματος διήθησης ΝΟ 3, η συγκέντρωση του οποίου αυξήθηκε από μια συγκέντρωση 60 g/L, που χρησιμοποιείται τυπικά σε πειράματα με μετάλλευμα που έχει μέγεθος σωματιδίων 0,64 cm, σε 120 g/L. Τα αποτελέσματα κατά τη χρήση μεταλλεύματος με μέγεθος 1,9 cm δίνονται στον Πίνακα 7. Η ανάκτηση χρυσού 82,3% ήταν συγκρίσιμη με την ανάκτηση που ελήφθη στα προηγούμενα παραδείγματα με το μετάλλευμα 0,64 cm. Η διάλυση θείου, σιδήρου και αρσενικού ήταν η ίδια όπως και στα προηγούμενα πειράματα. Τα ποσοστά διάλυσης χρυσού ήταν εξαιρετικά υψηλά, την πρώτη ημέρα της έκπλυσης κυανιδίου, η διάλυση του χρυσού ήταν περίπου 60 έως 70% Η κατανάλωση κυανιούχου νατρίου ήταν περίπου 0,45 kg ανά mt με βάση τον συνολικό χρόνο έκπλυσης, ωστόσο η κατανάλωση ήταν μικρότερη από 0,45 kg /mt κατά την πρώτη εβδομάδα έκπλυσης, όταν ο ρυθμός έκπλυσης χρυσού παρέμεινε ουσιαστικά αμετάβλητος. Δεν παρουσιάστηκε πρόβλημα διαπερατότητας και ο μέσος ρυθμός ροής κατά την κυανίωση διατηρήθηκε στον επιθυμητό ρυθμό των 0,204 l/m.m2. Παράδειγμα 10 Διεξήχθησαν χωριστές δοκιμές συσσωμάτωσης σε δείγμα 0,64 cm μεταλλεύματος Α, παρόμοιο με το παράδειγμα 3 για τον προσδιορισμό του ΗΝΟ 3 σε φάση λυμάτων και ατμού από τα στάδια συσσωμάτωσης και οξείδωσης σωρού (διήθηση). Οι φάσεις ατμού αναλύθηκαν σε οθόνη NOx για να μετρηθεί απευθείας ο όγκος και η σύνθεση του αερίου. Η αέρια φάση πλύθηκε επίσης με NaOH για ανάλυση ΝΟ 3. Η συνολική ποσότητα ΗΝΟ 3 που προστέθηκε στο πείραμα ήταν 150% της στοιχειομετρικής. Οι προκύπτουσες κατανομές HNO 3 δίνονται στον Πίνακα 8. Θεωρητικά, δεδομένου ότι το νιτρικό οξύ δεν καταναλώθηκε κατά την οξείδωση των σουλφιδίων, πιστεύεται ότι η μη καταγεγραμμένη ποσότητα HNO 3, 19,8% (% του συνολικού προστιθέμενου), υπήρχε με τη μορφή διαλυτού ΝΟ. Επομένως, είναι απαραίτητο να αφαιρεθεί ή να μετατραπεί ταυτόχρονα το NO σε NO 2 . Όλα τα αέρια NOx στη φάση ατμού μπορούν να ανακτηθούν σε νιτρικό οξύ και να ανακυκλωθούν στο στάδιο οξείδωσης, ενώ το νιτρικό οξύ στην υδατική φάση μπορεί επιλεκτικά να αφαιρεθεί από το ρεύμα με ανταλλαγή ιόντων ή ηλεκτροδιάλυση και να ανακυκλωθεί στο στάδιο διήθησης σωρού. Παράδειγμα 11 Μετά την απομάκρυνση του μεγαλύτερου μέρους των αποβλήτων νιτρικού οξέος και οξέος από τη στήλη του Παραδείγματος 3, το υγρό εξουδετερώθηκε με γάλα ασβέστη για να καταβυθιστεί το αρσενικό ως σταθερά αρσενικά άλατα ασβεστίου και σιδήρου. Λόγω της εξουδετέρωσης του θειικού σιδήρου και του υπολειμματικού θειικού οξέος, σχηματίστηκε επίσης γύψος στα λύματα. Τα πειράματα διεξήχθησαν με εξουδετέρωση σε ρΗ 4,5 και 11,5. Το στερεό διαχωρίστηκε με διήθηση και μετρήθηκε ο βαθμός σταθερότητας των τοξικών συστατικών του δείγματος. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα εκχυλιστικά περιείχαν λιγότερο από 0,1 mg/L As, το οποίο ήταν πολύ χαμηλότερο από το μέγιστο επίπεδο EPA των 52 mg/L. Κατά συνέπεια, το ίζημα μπορεί να εξαλειφθεί με σταθερό τρόπο, δηλ. δυνητικά αβλαβής μορφή. Παράδειγμα 12 Διεξήχθησαν αρκετές δοκιμές στήλης παρόμοιες με το πείραμα 5 σε δείγμα διαμέτρου 0,64 cm Ore A για να καταδειχθεί η επίδραση της προσθήκης ποικίλων ποσοτήτων νιτρικού οξέος κατά τη διάρκεια του αρχικού και προ-οξείδωσης σταδίων στην έκταση της οξείδωσης και ανάκτησης χρυσού. Οι ποσότητες του προστιθέμενου νιτρικού οξέος κυμαίνονταν από 25% έως 75% της στοιχειομετρικής απαίτησης. Τα αποτελέσματα της δοκιμής φαίνονται στον Πίνακα 9. Δεν φαίνεται να υπάρχει μεγάλη διαφορά στην ανάκτηση που θα μπορούσε να αποδοθεί στην ποσότητα του HNO 3 που προστέθηκε στο προκαταρκτικό στάδιο οξείδωσης. Αυτό το συμπέρασμα αντανακλά τα αποτελέσματα που επιτεύχθηκαν μετά από τυπικά 3 ή 4 εβδομάδες οξείδωσης διήθησης. Παράδειγμα 13 Διεξήχθησαν πρόσθετες δοκιμές σε στήλη καθοδικής ροής που έδειξαν ότι η συγκέντρωση νιτρικού οξέος του διαλύματος διήθησης κατά την οξείδωση του σωρού ήταν ένας σημαντικός παράγοντας στον έλεγχο των ρυθμών οξείδωσης και πλήρους διάλυσης, όπως φαίνεται από τα παρακάτω δεδομένα. Σε όλα τα πειράματα, η προσθήκη ΗΝΟ 3 χρησιμοποιήθηκε στο προκαταρκτικό στάδιο της οξείδωσης με νιτρικό οξύ σε ποσότητα 50% της στοιχειομετρικής ποσότητας (βλ. Πίνακα 10). Τα αποτελέσματα που φαίνονται στον Πίνακα 10 έδειξαν βελτιωμένη ανάκτηση χρυσού με αύξηση της συγκέντρωσης νιτρικού οξέος κατά τη διάρκεια της οξείδωσης στο σωρό (Παράδειγμα 14). Παράδειγμα 15 Διεξήχθη ειδική ανάλυση ιόντων υδρογόνου στο δείγμα σύνθεσης λυμάτων από το Παράδειγμα 3 παραπάνω, στο οποίο πραγματοποιήθηκαν δοκιμές στήλης στο δείγμα Α. Λήφθηκαν τα ακόλουθα αποτελέσματα:

Ποικιλίες Στήλη 1 (g/l)

Υπολογιζόμενες τιμές

Fe 2 (SO 4) 3 13.1

Ως HNO 3 92.9

Με τη μορφή H 2 SO 4 0,0

Ως HAsO 3 6.9

Συνολική ανάκτηση H+, 105

(υπολογιζόμενη τιμή/τιμή που ελήφθη με ανάλυση σύνθεσης). Το νιτρικό οξύ αντιπροσώπευε περίπου το 95% της συνολικής περιεκτικότητας σε ιόντα υδρογόνου ή της οξύτητας των οξειδωμένων λυμάτων στήλης. Το υπόλοιπο περιελάμβανε κυρίως αρσενικό οξύ (HAsO 3). Η περιεκτικότητα σε ελεύθερο θειικό οξύ ήταν αμελητέα. Είναι πιθανό ότι μια σημαντική ποσότητα του περιγραφόμενου ΗΝΟ 3 αντιπροσωπεύεται από διαλυτό ΝΟ. Αυτά τα είδη αζώτου είναι το κύριο προϊόν της αντίδρασης μεταξύ νιτρικού οξέος και θείου και το ΝΟ αναμένεται να παραμείνει σε διάλυμα λόγω της σχετικά υψηλής διαλυτότητάς του σε ΗΝΟ 3 . Παράδειγμα 14 Για να προσδιοριστεί εάν ο χρυσός είχε διαλυθεί κατά την οξείδωση του νιτρικού οξέος, δείγματα όξινων αποβλήτων από τις δοκιμές των Παραδειγμάτων 12 και 13 εξατμίστηκαν και το προκύπτον στερεό αναλύθηκε για να μετρηθεί η περιεκτικότητα του μεταλλεύματος σε ισοδύναμο βάσης σε χρυσό. Επιλέξαμε αυτή τη μέθοδο αντί για τη μέθοδο ατομικής απορρόφησης για να αυξήσουμε την αναλυτική ευαισθησία. Αποτελέσματα:

Test N Dissolution Au,

Παράδειγμα 16. Η αντίδραση της οξείδωσης στο σωρό με πυρίμαχο σουλφίδιο νιτρικό οξύ αξιολογήθηκε στο δείγμα Γ. Οι κύριες αναλύσεις των δειγμάτων ήταν οι εξής:

Au, ουγγιές/τόνο (g/mt) 0,073 (2,76)

Ag, ουγγιές/τόνο (g/mt) 0,88 (33,26)

ST, (ολικό θείο, συμπεριλαμβανομένου SO 4)% 10,9

C (δωρεάν), 0,24

Η συνολική περιεκτικότητα σε θείο αυτού του μεταλλεύματος ήταν 10,9% ή 6 φορές η ποσότητα στο προηγούμενο δείγμα του μεταλλεύματος Α. Η περιεκτικότητα σε άργυρο ήταν 33,28 g/m. t Το μετάλλευμα περιέχει μικρή ποσότητα ελεύθερου (οργανικού) άνθρακα και έχει μικρή ικανότητα προεπεξεργασίας. Διεξήχθησαν δοκιμές αναδευόμενης έκπλυσης παρόμοιες με το Παράδειγμα 1, ουσιαστικά δοκιμάζοντας την ανθεκτικότητα του μεταλλεύματος, με ανάκτηση χρυσού που κυμαίνονταν από περίπου 30% έως 36%. και η κατανάλωση CaO ήταν 6 kg ανά τόνο μεταλλεύματος και η κατανάλωση CaO ήταν 6 kg ανά τόνο μεταλλεύματος. Αυτό το δείγμα ήταν ευαίσθητο σε οξείδωση με νιτρικό οξύ, η οποία βασίζεται στα δεδομένα που δίνονται στον Πίνακα 11. Η απώλεια βάρους του μεταλλεύματος ήταν περίπου 26%, η οποία ήταν σύμφωνη με την ποσότητα πυρίτη (FeS2) που εκπλύθηκε από το μετάλλευμα. Η κυανίωση του νιτρικού υπολείμματος διέλυσε το 87,6% του χρυσού. Η κατανάλωση κυανιούχου νατρίου μειώθηκε αισθητά σε 2,2 kg ανά mt μεταλλεύματος και η κατανάλωση ασβέστη μειώθηκε σε 1,22 kg ανά mt μεταλλεύματος. Αυτές οι μειώσεις στο κόστος αποδίδονταν στην οξείδωση, διάλυση και έκπλυση θειούχων ορυκτών, τα οποία δρουν σαν κυάνιο. Παράδειγμα 17 Διπλότυπες δοκιμές οξειδωτικής έκπλυσης στήλης καθοδικής ροής (όπως οξείδωση σωρού) πραγματοποιήθηκαν στο Δείγμα Γ χρησιμοποιώντας συνθήκες παρόμοιες με το προηγούμενο Παράδειγμα 3. Η οξείδωση του σιδήρου ήταν ταχεία και μετά από περίπου 3 εβδομάδες ο ρυθμός διάλυσης του σιδήρου ήταν περίπου 77 % Η συνολική ποσότητα που προστέθηκε ήταν μόνο 1.7 της στοιχειομετρικής απαίτησης. Οι ανακτήσεις χρυσού ήταν 79% και 82% με βάση τις δοκιμές κυανίωσης που πραγματοποιήθηκαν σε φιάλη με διπλά υπολείμματα στήλης. Πραγματοποιήθηκαν δοκιμές κυανίωσης με ανάμιξη του δείγματος με ένα υδατικό διάλυμα κυανίου σε μια φιάλη για 48 ώρες. Αυτό αυξάνει τον βαθμό διάλυσης του χρυσού υπό συνθήκες σχεδόν ισορροπίας και παρέχει ένα γρήγορο μέσο ανάλυσης. Παράδειγμα 18 Διεξήχθησαν δοκιμές στο Δείγμα D, ένα μικτό μετάλλευμα θειούχου-οξειδίου. Αποτελέσματα ανάλυσης κεφαλής:

Au, g/mt 3,63

Ag, g/mt 6,43

Η σχετικά χαμηλή περιεκτικότητα σε θειούχα και η υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο αυτού του δείγματος αντανακλούσε την οξείδωση των θειούχων σιδήρου σε οξείδια του σιδήρου. Επομένως, μόνο οι υπόλοιπες ιχνοποσότητες θειούχου σιδήρου και αρσενικού πρέπει να οξειδωθούν. Διεξήχθησαν πειράματα CIL όπως στο παράδειγμα 1. Πειράματα HNO3 +CIL πραγματοποιήθηκαν όπως περιγράφεται στο παράδειγμα 1 για να προσδιοριστεί ο βαθμός αντοχής του μεταλλεύματος και η αποτελεσματικότητα της προέκπλυσης με νιτρικό οξύ. Οι δοκιμές έκπλυσης δίνονται στον Πίνακα 12. Το 85,4% της συνολικής περιεκτικότητας σε σουλφίδια οξειδώθηκε. Σε αυτή τη βάση, η διάλυση του σιδήρου και του αρσενικού θα αντιπροσωπεύει σχεδόν πλήρη μετατροπή των θειούχων συστατικών αυτών των συστατικών. Η ανάκτηση χρυσού αυξήθηκε μετά από οξείδωση νιτρικού οξέος από 56 σε 82,5% Η υψηλότερη διάλυση χρυσού στο CIL αντανακλούσε τη μερικώς οξειδωμένη γεωλογική φύση του δείγματος. Επομένως, το μετάλλευμα μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι κάπως πυρίμαχο. Το δείγμα D υποβλήθηκε σε οξείδωση στήλης και έκπλυση χρησιμοποιώντας τις ίδιες συνθήκες όπως για το αναφερθέν προηγούμενο παράδειγμα 3. Η ανάλυση των λυμάτων σιδήρου έδειξε ότι μετά από δύο ή τρεις ημέρες οξείδωσης διήθησης ο βαθμός διάλυσης του σιδήρου δεν άλλαξε. Η διάλυση αρσενικού ήταν 47% Η διάλυση χρυσού ήταν περίπου 79% με βάση τις δοκιμές κυανίωσης σε φιάλη που πραγματοποιήθηκαν σε υπολείμματα ασβεστίου. Παράδειγμα 19 Για να αποδειχθεί περαιτέρω η αποτελεσματικότητα της οξείδωσης νιτρικού οξέος, πραγματοποιήθηκαν επιβεβαιωτικές δοκιμές σε δείγμα μεταλλεύματος Ε. Αυτό το μετάλλευμα χαρακτηρίζεται από υψηλή περιεκτικότητα σε ανθρακικό υλικό, το οποίο συνήθως προκαλεί αντίσταση λόγω ισχυρών προεργασιών. Οι κύριες αναλύσεις του δείγματος είναι οι εξής:

Ag, g/mt μεταλλεύματος< 0,38

Γ βιολογικό , 0,51

Τα βασικά πειράματα έκπλυσης με ανάδευση, που πραγματοποιήθηκαν όπως στο παράδειγμα 1, έδειξαν ότι το μετάλλευμα έχει υψηλή ικανότητα για προκαταρκτική παραγωγή, αλλά είναι καλά ευαίσθητο στην οξείδωση με νιτρικό οξύ (βλ. Πίνακα 13). Μια στήλη παρόμοια με το Παράδειγμα 5 έδειξε ότι περίπου το 92,1% του σιδήρου διαλύθηκε στο στάδιο οξείδωσης μετά από μόνο 12 ημέρες, και πάνω από το 80% του χρυσού ανακτήθηκε στο στάδιο κυανίωσης στήλης μετά από μόνο 8 ημέρες. Η κατανάλωση κυανιούχου νατρίου ήταν μέτρια και ανερχόταν σε 0,82 kg/mt μεταλλεύματος. Αυτά τα πειράματα επιβεβαίωσαν ότι η ικανότητα προεργασίας του μεταλλεύματος μειώνεται σημαντικά και ότι ο οργανικός άνθρακας στο μετάλλευμα απενεργοποιείται ή παθητικοποιείται αποτελεσματικά κατά την οξείδωση με νιτρικό οξύ. Εάν το ανθρακικό υλικό δεν παθητικοποιηθεί, το μεγαλύτερο μέρος του χρυσού που διαλύεται κατά την κυανίωση θα επαναρροφηθεί αμέσως καθώς το διάλυμα έκπλυσης διεισδύει στο μετάλλευμα. Παράδειγμα 20 Για να προσδιοριστεί η επίδραση διαφόρων δόσεων νιτρικού οξέος στην έκταση και τον ρυθμό οξείδωσης των σουλφιδίων μόνο κατά το στάδιο της προοξείδωσης, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές όπως στο Παράδειγμα 3 στο οποίο μικρά δείγματα στερεών υπολειμμάτων από το στάδιο προοξείδωσης Τα ΗΝΟ 3 ελήφθησαν σε καθορισμένα χρονικά διαστήματα, πλύθηκαν με νερό και αναλύθηκαν για την περιεκτικότητα σε κύρια στοιχεία. Πραγματοποιήθηκαν επίσης δοκιμές φιάλης κυανίωσης στα υπολείμματα για να προσδιοριστεί η διαλυτότητα του χρυσού καθώς άλλαζε η κατάσταση οξείδωσης. Τα αποτελέσματα που δίδονται στον Πίνακα 14 ελήφθησαν. Οι ρυθμοί οξείδωσης ήταν σημαντικά υψηλότεροι όταν προστέθηκε ΗΝΟ 3 σε ποσότητα 100% της στοιχειομετρικής ποσότητας και ο βαθμός οξείδωσης δεν άλλαξε μετά από περισσότερο από μία ώρα. Οι πραγματικοί ρυθμοί οξείδωσης ήταν ιδιαίτερα εντυπωσιακοί για την έκπλυση σωρού μεγέθους θρυμματισμένου μεταλλεύματος< 0,64 см. Полное сульфидное окисление составило 50% и приблизительно 65% при использовании соответственно 50% и 100% количества HNO 3 от стехиометрического. Это подтверждает практичность использования стадии предварительного окисления с оборудованием, таким как роторные печи для обжига или их эквиваленты, которые являются идеальными для агломерации и для содержания NO x газа, который удаляют при таких высоких скоростях окисления. Данные по степени растворения золота, полученные в тестах при растворении в колбе приведены в табл.15. Степень растворения золота была значительно выше для тестов, в которых использовали HNO 3 в количестве 100% от стехиометрического, а скорости растворения соответствовали возрастающим скоростям сульфидного окисления. Пример 21. Для определения перспективы достижения по существу полного окисления на предварительной стадии окисления (т.е. вышеприведенный пример 20) и химического ограничения или истощения осуществляли контроль диффузионных свойств раствора рудных частиц путем проведения теста по предварительному окислению, в котором добавляли азотную кислоту в количестве 50% от стехиометрического и перемешивали в течение приблизительно 3-х ч. Данные анализа по выщелачиванию и сульфидному окислению получали в течение 3-х ч. После этого остаток тщательно промывали водой, частично высушили до содержания влаги 4% и затем вновь смешали с другой частью HNO 3 в количестве 50% от общего добавляемого. Данные анализа по выщелачиванию и сульфидному окислению были получены после второй стадии смешивания, которую проводили в течение от 0,5 до 19,5 ч. Данные по сульфидному окислению показывают, что на второй стадии сульфидное окисление увеличивалось от 62 до 77% после выдержки в течение 19,5 ч. Хотя окончательное окисление способствовало быстрым скоростям, наблюдаемым в предшествующих опытах по предварительному окислению, относительно незначительное увеличение на второй стадии указывало, что скорость окисления или выщелачивания в значительной степени контролировалась диффузией, т.е. зависела от скорости мобильности раствора через фрагменты руды. Таким образом, для обеспечения полного окисления серы важен временной фактор, т.е. будет достигаться 85 88% для этой рудной пробы. В тестах по цианированию в колбе извлечение золота при цианировании остатка, выдержанного в течение 19,5 ч, составило приблизительно 75% что согласовывалось со степенью сульфидного окисления 77%

ΑΠΑΙΤΗΣΗ

1. Υδρομεταλλουργική μέθοδος για την εξόρυξη ευγενών μετάλλων από πυρίμαχο θειούχο μετάλλευμα, συμπεριλαμβανομένης της επεξεργασίας του μεταλλεύματος με νιτρικό οξύ με απελευθέρωση αερίων NO x, που ακολουθείται από την αναγέννησή τους σε νιτρικό οξύ και την ανακύκλωση του νιτρικού οξέος στη διαδικασία και τη λήψη ενός εμπλουτισμένου προϊόντος μετάλλευμα σε ευγενή μέταλλα με επακόλουθη εκχύλιση ευγενών μετάλλων με επεξεργασία διαλύματος έκπλυσης, που χαρακτηρίζεται από το ότι πριν από την επεξεργασία με νιτρικό οξύ το αρχικό υλικό συνθλίβεται σε μέγεθος σωματιδίων τουλάχιστον 0,64 cm, το θρυμματισμένο μετάλλευμα επεξεργάζεται με ορυκτό οξύ για να ληφθεί οξειδωμένο μετάλλευμα και μια υγρή φάση με pH όχι μεγαλύτερο από 2, το προκύπτον οξειδωμένο μετάλλευμα υποβάλλεται πρώτα σε επεξεργασία με νιτρικό οξύ με κατανάλωση νιτρικού οξέος 5 200% της στοιχειομετρικά απαιτούμενης ποσότητας για την αλληλεπίδραση με τα σουλφίδια που περιέχονται στο οξειδωμένο μετάλλευμα, και στη συνέχεια με τοποθέτηση του προκύπτοντος προϊόντος μεταλλεύματος που περιέχει ευγενή μέταλλα με τη μορφή συσσωρευμένου διαπερατού στρώματος στην επιφάνεια μιας αδιαπέραστης δεξαμενής και στη συνέχεια το προκύπτον συσσωρευμένο στρώμα υποβάλλεται σε επεξεργασία με νιτρικό οξύ σε συνεχή ή διακοπτόμενη παροχή μέσω του στρώματος με διασπορά. Το προκύπτον υπολειμματικό όξινο υγρό που περιέχει νιτρικό οξύ διαχωρίζεται από το συσσωρευμένο διαπερατό στρώμα μεταλλεύματος, το στρώμα πλένεται με νερό για να αφαιρεθεί το διάλυμα νιτρικού οξέος από αυτό, διαχωρίζοντας την υγρή φάση που προκύπτει από το στρώμα μεταλλεύματος και το στρώμα μεταλλεύματος επεξεργάζεται συνεχώς ή διασκορπίζοντας κατά διαστήματα ένα διάλυμα που διοχετεύει ευγενή μέταλλα μέσω του στρώματος, το διάλυμα που προκύπτει διαχωρίζεται από το στρώμα μεταλλεύματος, τα ευγενή μέταλλα διαχωρίζονται από αυτό και ανάγεται. 2. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι το νιτρικό οξύ διαχωρίζεται από το υπολειμματικό όξινο υγρό που διαχωρίζεται από το διαπερατό στρώμα μεταλλεύματος και ανακυκλώνεται για επαναχρησιμοποίηση στην επεξεργασία του μεταλλεύματος. 3. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1 ή 2, που χαρακτηρίζεται από το ότι στο οξειδωμένο μετάλλευμα που έχει υποστεί επεξεργασία με νιτρικό οξύ προστίθεται ένα ανθεκτικό σε οξύ συνδετικό για να σχηματιστούν συσσωματώματα μεταλλεύματος ικανά να διατηρούν ένα πορώδες στρώμα μεταλλεύματος ενώ διατηρείται η επαφή μεταξύ του συνδετικού και του μεταλλεύματος για αρκετό χρόνο ώστε να παραμείνουν σχηματισμένα συσσωματώματα μεταλλευμάτων συγκεκριμένου σχήματος με την απελευθέρωση αερίων που περιέχουν ΝΟ x από το μετάλλευμα με την επακόλουθη αναγέννηση νιτρικού οξέος από αυτά. 4. Η μέθοδος σύμφωνα με οποιαδήποτε από τις αξιώσεις 1 έως 3, που χαρακτηρίζεται από το ότι το διαπερατό από σωρούς στρώμα, προτού υποβληθεί σε επεξεργασία με διάλυμα που εκπλένει ευγενή μέταλλα, υποβάλλεται σε επιπλέον επεξεργασία υπό αλκαλικές συνθήκες παρουσία ιόντων ασβεστίου, νατρίου ή μαγνησίου για να αυξήστε το pH του υγρού που διαχωρίζεται από το στρώμα σωρού σε τιμές τουλάχιστον 10. 5. Η μέθοδος σύμφωνα με οποιαδήποτε από τις αξιώσεις 1 έως 4, που χαρακτηρίζεται από το ότι το μετάλλευμα συνθλίβεται σε μέγεθος από 0,64 έως 1,9 cm. ως ανόργανο οξέα χρησιμοποιούν θειικό οξύ. 7. Μέθοδος σύμφωνα με οποιαδήποτε από τις παραγράφους. 1 6, που χαρακτηρίζεται από το ότι το μετάλλευμα επεξεργάζεται με υδατικό διάλυμα νιτρικού οξέος με συγκέντρωση 20-70%. 8. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι χρησιμοποιείται ένα υδατικό διάλυμα νιτρικού οξέος με συγκέντρωση 6 έως 20 wt. 9. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 4, που χαρακτηρίζεται από το ότι ως πηγή ιόντων ασβεστίου, νατρίου και μαγνησίου χρησιμοποιούνται στιβάδες μεταλλεύματος που περιέχουν Ca(OH)2, CaCO3, NaOH, Mg(OH)2. 10. Μέθοδος σύμφωνα με οποιαδήποτε από τις παραγράφους. 1 9, που χαρακτηρίζεται από το ότι χρησιμοποιείται διάλυμα κυανιούχου νατρίου ως διάλυμα που εκπλένει ευγενή μέταλλα. 11. Μέθοδος σύμφωνα με οποιαδήποτε από τις αξιώσεις 1 έως 10, χαρακτηριζόμενη από το ότι το διαπερατό από σωρούς στρώμα υφίσταται επεξεργασία σε κανονική θερμοκρασία και ατμοσφαιρική πίεση. 12. Η μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 2, που χαρακτηρίζεται από το ότι το νιτρικό οξύ διαχωρίζεται από το υπολειμματικό όξινο υγρό με διέλευση του τελευταίου μέσω μιας συσκευής ανταλλαγής ιόντων. 13. Η μέθοδος σύμφωνα με οποιαδήποτε από τις αξιώσεις 1 έως 11, χαρακτηριζόμενη από το ότι το υπολειμματικό όξινο υγρό, μετά τον διαχωρισμό από το διαπερατό στο σωρό στρώμα, διέρχεται μέσω στήλης άνθρακα με την προσρόφηση ευγενών μετάλλων διαλυμένων σε αυτήν και τον διαχωρισμό τους από άλλα μέταλλα.

Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι η εξέταση της οξείδωσης (αναγωγής) ως διαδικασίας παροχής (και αποδοχής) ηλεκτρονίων από άτομα ή ιόντα δεν αντικατοπτρίζει πάντα την πραγματική κατάσταση, καθώς σε πολλές περιπτώσεις δεν υπάρχει πλήρης μεταφορά ηλεκτρονίων, αλλά μόνο μετατόπιση το νέφος ηλεκτρονίων από το ένα άτομο στο άλλο.

Ωστόσο, για τη σύνταξη εξισώσεων για αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, δεν είναι απαραίτητο ποιος δεσμός σχηματίζεται - ιονικός ή ομοιοπολικός. Επομένως, για λόγους απλότητας, θα μιλήσουμε για την προσθήκη ή δωρεά ηλεκτρονίων, ανεξάρτητα από το είδος του δεσμού.

Προσδιορισμός στοιχειομετρικών συντελεστών στις εξισώσεις οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων.Κατά τη σύνθεση της εξίσωσης για μια αντίδραση οξειδοαναγωγής, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί ο αναγωγικός παράγοντας, ο οξειδωτικός παράγοντας και ο αριθμός των ηλεκτρονίων που δίνονται και λαμβάνονται. Κατά κανόνα, οι συντελεστές επιλέγονται χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε από τις δύο μεθόδους ηλεκτρονικό ισοζύγιο , ή μέθοδος ισορροπία ηλεκτρονίων-ιόντων (μερικές φορές η τελευταία ονομάζεται μέθοδος μισές αντιδράσεις ).

Ως παράδειγμα σύνταξης εξισώσεων για αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, εξετάστε τη διαδικασία οξείδωσης πυρίτη με πυκνό νιτρικό οξύ.

Πρώτα απ 'όλα, ας προσδιορίσουμε τα προϊόντα αντίδρασης. Το HNO 3 είναι ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας, επομένως το θείο θα οξειδωθεί στη μέγιστη κατάσταση οξείδωσης S 6+ και ο σίδηρος σε Fe 3+, ενώ το HNO 3 μπορεί να αναχθεί σε N0 ή NO 2. Θα επιλέξουμε ΟΧΙ:

Δεν γνωρίζουμε ακόμη πού θα βρίσκεται το H 2 O (στην αριστερή ή δεξιά πλευρά).

1. Εφαρμόστε πρώτα μέθοδος ισορροπίας ηλεκτρονίων-ιόντων (ημιαντιδράσεις). Αυτή η μέθοδος εξετάζει τη μεταφορά ηλεκτρονίων από ένα άτομο ή ιόν σε άλλο, λαμβάνοντας υπόψη τη φύση του μέσου (όξινο, αλκαλικό ή ουδέτερο) στο οποίο συμβαίνει η αντίδραση.

Κατά τη σύνταξη εξισώσεων για διεργασίες οξείδωσης και αναγωγής, για την εξίσωση του αριθμού των ατόμων υδρογόνου και οξυγόνου, εισάγονται είτε μόρια νερού είτε ιόντα υδρογόνου (ανάλογα με το μέσο) (αν το περιβάλλον είναι όξινο),ή μόρια νερού και ιόντα υδροξειδίου (αν το περιβάλλον είναι αλκαλικό).Αντίστοιχα, στα προϊόντα που προκύπτουν, στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης ηλεκτρονίων-ιόντων θα υπάρχουν ιόντα υδρογόνου και μόρια νερού (όξινο περιβάλλον) ή ιόντα υδροξειδίου και μόρια νερού (αλκαλικό περιβάλλον).

Αυτό είναι Όταν γράφουμε εξισώσεις ηλεκτρονίων-ιόντων, πρέπει να προχωρήσουμε από τη σύνθεση των ιόντων που υπάρχουν πραγματικά στο διάλυμα.Επιπροσθέτως, όπως και στην παρασκευή συντομευμένων ιοντικών εξισώσεων, οι ουσίες είναι ελάχιστα διαχωρισμένες, ελάχιστα διαλυτές ή απελευθερώνονται ως αέριο πρέπει να είναι γραμμένο σε μοριακή μορφή.

Ας εξετάσουμε την ημιαντίδραση οξείδωσης για την περίπτωσή μας. Το μόριο FeS 2 μετατρέπεται σε ιόν Fe 3+ (το Fe(NO 3) 3 διασπάται πλήρως σε ιόντα, αμελούμε την υδρόλυση) και δύο ιόντα SO 4 2 - (διάσταση H 2 SO 4 ):

Για να εξισορροπήσουμε το οξυγόνο, προσθέτουμε 8 μόρια H2O στην αριστερή πλευρά και 16 ιόντα H+ στη δεξιά πλευρά (όξινο περιβάλλον):

Το φορτίο στην αριστερή πλευρά είναι 0, το φορτίο στη δεξιά είναι +15, οπότε το FeS 2 πρέπει να δώσει 15 ηλεκτρόνια:

Ας εξετάσουμε τώρα τη μισή αντίδραση της αναγωγής του νιτρικού ιόντος:

Είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε 2 άτομα O από το NO 3. Για να το κάνετε αυτό, προσθέστε 4 ιόντα H 1+ (όξινο μέσο) στην αριστερή πλευρά και 2 μόρια H 2 O στη δεξιά πλευρά:

Για να εξισορροπήσουμε το φορτίο, προσθέτουμε 3 ηλεκτρόνια στην αριστερή πλευρά (φόρτιση + 3):

Τέλος έχουμε:

Μειώνοντας και τις δύο πλευρές κατά 16Η + και 8Η 2 Ο, λαμβάνουμε τη συντομευμένη ιοντική εξίσωση της αντίδρασης οξειδοαναγωγής:

Προσθέτοντας την κατάλληλη ποσότητα ιόντων NO 3 - και H + και στις δύο πλευρές της εξίσωσης, βρίσκουμε τη μοριακή εξίσωση της αντίδρασης:

Σημειώστε ότι ποτέ δεν χρειάστηκε να προσδιορίσετε την κατάσταση οξείδωσης των στοιχείων για να προσδιορίσετε τον αριθμό των ηλεκτρονίων που δίνονται και λαμβάνονται. Επιπλέον, λάβαμε υπόψη την επίδραση του περιβάλλοντος και προσδιορίσαμε αυτόματα ότι το H 2 O βρίσκεται στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης. Το σίγουρο είναι ότι αυτή η μέθοδος πολύ πιο συνεπής με τη χημική έννοια από την τυπική μέθοδο ηλεκτρονικής ισορροπίας,αν και το τελευταίο είναι κάπως πιο κατανοητό.

2. Ας εξισορροπήσουμε αυτήν την αντίδραση χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ηλεκτρονικό ισοζύγιο . Η διαδικασία ανάκτησης περιγράφεται:

Είναι πιο δύσκολο να συντάξετε ένα σχήμα οξείδωσης, καθώς δύο στοιχεία οξειδώνονται ταυτόχρονα - Fe και S. Μπορείτε να αντιστοιχίσετε μια κατάσταση οξείδωσης 2+ στο σίδηρο, 1- στο θείο και να λάβετε υπόψη ότι για ένα άτομο Fe υπάρχουν δύο άτομα S:

Είναι δυνατόν, ωστόσο, να παραιτηθούμε από τον προσδιορισμό των καταστάσεων οξείδωσης και να γράψουμε ένα διάγραμμα που να θυμίζει το διάγραμμα

Η δεξιά πλευρά έχει φορτίο +15, η αριστερή - 0, επομένως το FeS 2 πρέπει να δώσει 15 ηλεκτρόνια. Καταγράφουμε το συνολικό υπόλοιπο:

πέντε μόρια HNO 3 χρησιμοποιούνται για την οξείδωση του FeS 2 και άλλα τρία μόρια HNO 3 χρειάζονται για τον σχηματισμό του Fe(NO 3) 3:

Για να εξισορροπήσουμε το υδρογόνο και το οξυγόνο, προσθέτουμε δύο μόρια H2O στη δεξιά πλευρά:

Η μέθοδος ισορροπίας ιόντων ηλεκτρονίων είναι πιο καθολική σε σύγκριση με τη μέθοδο ηλεκτρονικής ισορροπίας και έχει ένα αναμφισβήτητο πλεονέκτημα στην επιλογή συντελεστών για πολλές αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, ιδιαίτερα εκείνες που περιλαμβάνουν οργανικές ενώσεις, στις οποίες ακόμη και η διαδικασία για τον προσδιορισμό των καταστάσεων οξείδωσης είναι πολύ περίπλοκη.

Σκεφτείτε, για παράδειγμα, τη διαδικασία οξείδωσης του αιθυλενίου που συμβαίνει όταν διέρχεται από ένα υδατικό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου. Ως αποτέλεσμα, το αιθυλένιο οξειδώνεται σε αιθυλενογλυκόλη HO-CH 2 -CH 2 -OH και το υπερμαγγανικό ανάγεται σε οξείδιο μαγγανίου (IV), επιπλέον, όπως θα είναι προφανές από την τελική εξίσωση ισορροπίας, σχηματίζεται επίσης υδροξείδιο του καλίου το σωστό:

Αφού κάνουμε τις απαραίτητες αναγωγές όμοιων όρων, γράφουμε την εξίσωση στην τελική της μοριακή μορφή

Τυπικά δυναμικά για αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.Η πιθανότητα οποιασδήποτε αντίδρασης οξειδοαναγωγής να συμβεί υπό πραγματικές συνθήκες οφείλεται σε διάφορους λόγους: θερμοκρασία, φύση του οξειδωτικού και αναγωγικού παράγοντα, την οξύτητα του περιβάλλοντος, τη συγκέντρωση των ουσιών που συμμετέχουν στην αντίδραση κ.λπ. Είναι δύσκολο να ληφθούν υπόψη όλοι αυτοί οι παράγοντες, αλλά αν θυμόμαστε ότι οποιαδήποτε αντίδραση οξειδοαναγωγής συμβαίνει με τη μεταφορά ηλεκτρονίων από έναν αναγωγικό παράγοντα σε έναν οξειδωτικό παράγοντα, μπορεί να καθοριστεί ένα κριτήριο για τη δυνατότητα μιας τέτοιας αντίδρασης.

Τα ποσοτικά χαρακτηριστικά των διεργασιών οξειδοαναγωγής είναι κανονικά δυναμικά οξειδοαναγωγής των οξειδωτικών και αναγωγικών παραγόντων (ή τυπικές δυνατότητεςηλεκτρόδια).

Για να κατανοήσουμε τη φυσικοχημική σημασία τέτοιων δυναμικών, είναι απαραίτητο να αναλυθούν οι λεγόμενες ηλεκτροχημικές διεργασίες.

10. Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής

Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής σε διαλύματα.

Οι χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν με μεταβολή του βαθμού οξείδωσης των στοιχείων που αποτελούν τις αντιδρώντες ουσίες ονομάζονται οξειδοαναγωγή.

Οξείδωση

- είναι η διαδικασία απελευθέρωσης ηλεκτρονίων από ένα άτομο, ένα μόριο ή ένα ιόν. Εάν ένα άτομο εγκαταλείψει τα ηλεκτρόνια του, αποκτά θετικό φορτίο: l - , δίνει 1 ηλεκτρόνιο και μετά γίνεται ουδέτερο άτομο:

Εάν ένα θετικά φορτισμένο ιόν ή άτομο εγκαταλείψει ηλεκτρόνια, τότε το μέγεθος του θετικού φορτίου του αυξάνεται ανάλογα με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που δίνονται:

Αναγωγή είναι η διαδικασία απόκτησης ηλεκτρονίων από ένα άτομο, μόριο ή ιόν.

Εάν ένα άτομο αποκτήσει ηλεκτρόνια, τότε μετατρέπεται σε αρνητικά φορτισμένο ιόν:

Εάν ένα θετικά φορτισμένο ιόν δέχεται ηλεκτρόνια, το φορτίο του μειώνεται:

ή μπορεί να πάει σε ένα ουδέτερο άτομο:

Μέσο οξείδωσης

αποδοχή ηλεκτρονίων. Αποκαταστάτης είναι ένα άτομο, μόριο ή ιόν, δωρίζοντας ηλεκτρόνια.

Οξειδωτής

κατά τη διάρκεια της αντίδρασης ανάγεται, ο αναγωγικός παράγοντας οξειδώνεται.

Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι η εξέταση της οξείδωσης (αναγωγής) ως διαδικασίας παροχής (και αποδοχής) ηλεκτρονίων από άτομα ή ιόντα δεν αντικατοπτρίζει πάντα την πραγματική κατάσταση, καθώς σε πολλές περιπτώσεις δεν υπάρχει πλήρης μεταφορά ηλεκτρονίων, αλλά μόνο μετατόπιση το νέφος ηλεκτρονίων από το ένα άτομο στο άλλο.

Ωστόσο, για τη σύνταξη εξισώσεων για αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, δεν είναι απαραίτητο ποιος δεσμός σχηματίζεται - ιονικός ή ομοιοπολικός. Επομένως, για λόγους απλότητας, θα μιλήσουμε για την προσθήκη ή δωρεά ηλεκτρονίων, ανεξάρτητα από το είδος του δεσμού.

Προσδιορισμός στοιχειομετρικών συντελεστών στις εξισώσεις οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων. Κατά τη σύνθεση της εξίσωσης για μια αντίδραση οξειδοαναγωγής, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί ο αναγωγικός παράγοντας, ο οξειδωτικός παράγοντας και ο αριθμός των ηλεκτρονίων που δίνονται και λαμβάνονται. Κατά κανόνα, οι συντελεστές επιλέγονται χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε από τις δύο μεθόδους ηλεκτρονικό ισοζύγιο

, ή μέθοδος ισορροπία ηλεκτρονίων-ιόντων (μερικές φορές η τελευταία ονομάζεται μέθοδος μισές αντιδράσεις ).

Ως παράδειγμα σύνταξης εξισώσεων για αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, εξετάστε τη διαδικασία οξείδωσης πυρίτη με πυκνό νιτρικό οξύ.

Πρώτα απ 'όλα, ας προσδιορίσουμε τα προϊόντα αντίδρασης.

HNO3 είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας, έτσι το θείο θα οξειδωθεί στη μέγιστη κατάσταση οξείδωσής του S 6+, και σίδηρος - σε Fe 3+, ενώ HNO 3 μπορεί να ανακτήσει έωςΝ0 ή ΟΧΙ 2. Θα επιλέξουμε N O:

Πού θα βρίσκεται

H2O (στην αριστερή ή δεξιά πλευρά), δεν γνωρίζουμε ακόμα.

1. Εφαρμόστε πρώτα μέθοδος ισορροπίας ιόντων ηλεκτρονίων

(ημιαντιδράσεις). Αυτή η μέθοδος εξετάζει τη μεταφορά ηλεκτρονίων από ένα άτομο ή ιόν σε άλλο, λαμβάνοντας υπόψη τη φύση του μέσου (όξινο, αλκαλικό ή ουδέτερο) στο οποίο συμβαίνει η αντίδραση.

Κατά τη σύνταξη εξισώσεων για διεργασίες οξείδωσης και αναγωγής, για την εξίσωση του αριθμού των ατόμων υδρογόνου και οξυγόνου, εισάγονται είτε μόρια νερού είτε ιόντα υδρογόνου (ανάλογα με το μέσο) (αν το περιβάλλον είναι όξινο),ή μόρια νερού και ιόντα υδροξειδίου (αν το περιβάλλον είναι αλκαλικό).Αντίστοιχα, στα προϊόντα που προκύπτουν, στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης ηλεκτρονίων-ιόντων θα υπάρχουν ιόντα υδρογόνου και μόρια νερού (όξινο περιβάλλον) ή ιόντα υδροξειδίου και μόρια νερού (αλκαλικό περιβάλλον).

Αυτό είναι Όταν γράφουμε εξισώσεις ηλεκτρονίων-ιόντων, πρέπει να προχωρήσουμε από τη σύνθεση των ιόντων που υπάρχουν πραγματικά στο διάλυμα.Επιπροσθέτως, όπως και στην παρασκευή συντομευμένων ιοντικών εξισώσεων, οι ουσίες είναι ελάχιστα διαχωρισμένες, ελάχιστα διαλυτές ή απελευθερώνονται ως αέριο πρέπει να είναι γραμμένο σε μοριακή μορφή.

Ας εξετάσουμε την ημιαντίδραση οξείδωσης για την περίπτωσή μας. Μόριο

FeS 2 μετατρέπεται σε ιόν Fe 3+ (F e(N O 3) 3 διασπάται πλήρως σε ιόντα, παραμελούμε την υδρόλυση) και δύο ιόντα SO 4 2 - (διάσταση H 2 SO 4):

Για να εξισορροπηθεί το οξυγόνο, προσθέστε 8 μόρια H στην αριστερή πλευρά

2 Ο, και προς τα δεξιά - 16 ιόντα Η+ (όξινο περιβάλλον):

Η χρέωση στην αριστερή πλευρά είναι 0, η χρέωση στη δεξιά πλευρά είναι +15, άρα

FeS 2 πρέπει να δώσει 15 ηλεκτρόνια:

Ας εξετάσουμε τώρα τη μισή αντίδραση της αναγωγής του νιτρικού ιόντος:

Πρέπει να αφαιρεθεί από

Ν Ο 3 2 άτομα O Για να το κάνετε αυτό, προσθέστε 4 ιόντα H στην αριστερή πλευρά 1+ (όξινο περιβάλλον) και προς τα δεξιά - 2 μόρια H 2 O:

Για να εξισορροπήσετε τη φόρτιση στην αριστερή πλευρά (φόρτιση

+3) προσθέστε 3 ηλεκτρόνια:

Τέλος έχουμε:

Μειώνοντας και τα δύο μέρη κατά 16H

+ και 8Η 2 Ω, παίρνουμε τη συντομευμένη ιοντική εξίσωση για την αντίδραση οξειδοαναγωγής:

Προσθέτοντας τον κατάλληλο αριθμό ιόντων και στις δύο πλευρές της εξίσωσης

ΟΧΙ 3 - και Η+ βρίσκουμε τη μοριακή εξίσωση της αντίδρασης:

Σημειώστε ότι ποτέ δεν χρειάστηκε να προσδιορίσετε την κατάσταση οξείδωσης των στοιχείων για να προσδιορίσετε τον αριθμό των ηλεκτρονίων που δίνονται και λαμβάνονται. Επιπλέον, λάβαμε υπόψη την επιρροή του περιβάλλοντος και προσδιορίσαμε αυτόματα ότι η H

2 Το O βρίσκεται στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης. Το σίγουρο είναι ότι αυτή η μέθοδος πολύ πιο συνεπής με τη χημική έννοια από την τυπική μέθοδο ηλεκτρονικής ισορροπίας,αν και το τελευταίο είναι κάπως πιο κατανοητό.

2. Ας εξισορροπήσουμε αυτήν την αντίδραση χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ηλεκτρονικό ισοζύγιο . Η διαδικασία ανάκτησης περιγράφεται:

Είναι πιο δύσκολο να συντάξετε ένα σχήμα οξείδωσης, καθώς δύο στοιχεία οξειδώνονται ταυτόχρονα -

Fe και S. Μπορούμε να αποδώσουμε μια κατάσταση οξείδωσης 2+ στο σίδηρο, 1- στο θείο και να λάβουμε υπόψη ότι υπάρχουν δύο άτομα S ανά άτομο Fe:

Είναι δυνατόν, ωστόσο, να παραιτηθούμε από τον προσδιορισμό των καταστάσεων οξείδωσης και να γράψουμε ένα διάγραμμα που να θυμίζει το διάγραμμα

Η δεξιά πλευρά έχει φορτίο +15, η αριστερή - 0, έτσι

FeS 2 πρέπει να δώσει 15 ηλεκτρόνια. Καταγράφουμε το συνολικό υπόλοιπο:

πέντε μόρια ΗΝΟ

3 πάει στην οξείδωση FeS2, και άλλα τρία μόρια HNO3 απαραίτητο για την εκπαίδευση Fe(N O 3) 3:

Για να εξισωθούν υδρογόνο και οξυγόνο, προσθέτουμε δύο μόρια Η στη δεξιά πλευρά

2 O:

Η μέθοδος ισοζυγίου ηλεκτρονίων είναι πιο καθολική σε σύγκριση με τη μέθοδο ηλεκτρονικής ισορροπίας και έχει ένα αναμφισβήτητο πλεονέκτημα στην επιλογή συντελεστών

σε πολλές αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, ιδιαίτερα αυτές που περιλαμβάνουν οργανικές ενώσεις, στις οποίες ακόμη και η διαδικασία για τον προσδιορισμό των καταστάσεων οξείδωσης είναι πολύ περίπλοκη.

Σκεφτείτε, για παράδειγμα, τη διαδικασία οξείδωσης του αιθυλενίου που συμβαίνει όταν διέρχεται από ένα υδατικό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου. Ως αποτέλεσμα, το αιθυλένιο οξειδώνεται σε αιθυλενογλυκόλη HO-

CH 2 - CH 2 -ΟΗ, και το υπερμαγγανικό ανάγεται σε οξείδιο του μαγγανίου (IV), επιπλέον, όπως θα είναι προφανές από την τελική εξίσωση ισορροπίας, σχηματίζεται και υδροξείδιο του καλίου στα δεξιά:

Αφού κάνουμε τις απαραίτητες αναγωγές όμοιων όρων, γράφουμε την εξίσωση στην τελική της μοριακή μορφή

Τυπικά δυναμικά για αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.

Η πιθανότητα οποιασδήποτε αντίδρασης οξειδοαναγωγής να συμβεί υπό πραγματικές συνθήκες οφείλεται σε διάφορους λόγους: θερμοκρασία, φύση του οξειδωτικού και αναγωγικού παράγοντα, την οξύτητα του περιβάλλοντος, τη συγκέντρωση των ουσιών που συμμετέχουν στην αντίδραση κ.λπ. Είναι δύσκολο να ληφθούν υπόψη όλοι αυτοί οι παράγοντες, αλλά αν θυμόμαστε ότι οποιαδήποτε αντίδραση οξειδοαναγωγής συμβαίνει με τη μεταφορά ηλεκτρονίων από έναν αναγωγικό παράγοντα σε έναν οξειδωτικό παράγοντα, μπορεί να καθοριστεί ένα κριτήριο για τη δυνατότητα μιας τέτοιας αντίδρασης.

Τα ποσοτικά χαρακτηριστικά των διεργασιών οξειδοαναγωγής είναι κανονικά δυναμικά οξειδοαναγωγής των οξειδωτικών και αναγωγικών παραγόντων (ή τυπικές δυνατότητεςηλεκτρόδια).

Για να κατανοήσουμε τη φυσικοχημική σημασία τέτοιων δυναμικών, είναι απαραίτητο να αναλυθούν οι λεγόμενες ηλεκτροχημικές διεργασίες.

Οι χημικές διεργασίες που συνοδεύονται από την εμφάνιση ηλεκτρικού ρεύματος ή προκαλούνται από αυτό ονομάζονται ηλεκτροχημικές.

Για να κατανοήσουμε τη φύση των ηλεκτροχημικών διεργασιών, ας εξετάσουμε αρκετές αρκετά απλές καταστάσεις. Ας φανταστούμε μια μεταλλική πλάκα βυθισμένη στο νερό. Υπό την επίδραση πολικών μορίων νερού, τα μεταλλικά ιόντα αποσπώνται από την επιφάνεια της πλάκας και περνούν ενυδατωμένα στην υγρή φάση. Το τελευταίο φορτίζεται θετικά και εμφανίζεται περίσσεια ηλεκτρονίων στη μεταλλική πλάκα. Όσο προχωρά η διαδικασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η χρέωση

, τόσο η πλάκα όσο και η υγρή φάση.

Λόγω της ηλεκτροστατικής έλξης των κατιόντων διαλύματος και της περίσσειας ηλεκτρονίων μετάλλων, εμφανίζεται ένα λεγόμενο διπλό ηλεκτρικό στρώμα στο όριο της φάσης, το οποίο αναστέλλει την περαιτέρω μετάβαση των μεταλλικών ιόντων στην υγρή φάση. Τέλος, έρχεται μια στιγμή που επιτυγχάνεται ισορροπία μεταξύ του διαλύματος και της μεταλλικής πλάκας, η οποία μπορεί να εκφραστεί με την εξίσωση:

ή λαμβάνοντας υπόψη την ενυδάτωση των ιόντων στο διάλυμα:

Η κατάσταση αυτής της ισορροπίας εξαρτάται από τη φύση του μετάλλου, τη συγκέντρωση των ιόντων του στο διάλυμα, τη θερμοκρασία και

πίεση.

Όταν ένα μέταλλο δεν βυθίζεται σε νερό, αλλά σε διάλυμα άλατος αυτού του μετάλλου, η ισορροπία, σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier, μετατοπίζεται προς τα αριστερά και όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση των μεταλλικών ιόντων στο διάλυμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση . Τα ενεργά μέταλλα, των οποίων τα ιόντα έχουν καλή ικανότητα να διοχετεύονται σε διάλυμα, θα είναι σε αυτή την περίπτωση αρνητικά φορτισμένα, αν και σε μικρότερο βαθμό από ό,τι στο καθαρό νερό.

Η ισορροπία μπορεί να μετατοπιστεί προς τα δεξιά εάν τα ηλεκτρόνια αφαιρεθούν από το μέταλλο με τον ένα ή τον άλλο τρόπο. Αυτό θα προκαλέσει τη διάλυση της μεταλλικής πλάκας. Αντίθετα, εάν τα ηλεκτρόνια τροφοδοτηθούν σε μια μεταλλική πλάκα από το εξωτερικό, τότε θα εναποτεθούν ιόντα σε αυτήν

από λύση.

Όταν ένα μέταλλο βυθίζεται σε ένα διάλυμα, σχηματίζεται ένα ηλεκτρικό διπλό στρώμα στη διεπιφάνεια. Η διαφορά δυναμικού που προκύπτει μεταξύ του μετάλλου και της περιβάλλουσας υγρής φάσης ονομάζεται δυναμικό ηλεκτροδίου. Αυτό το δυναμικό είναι χαρακτηριστικό της οξειδοαναγωγικής ικανότητας του μετάλλου με τη μορφή στερεάς φάσης.

Σε ένα απομονωμένο άτομο μετάλλου (μια κατάσταση μονοατομικού ατμού που εμφανίζεται σε υψηλές θερμοκρασίες και υψηλούς βαθμούς αραιότητας), οι ιδιότητες οξειδοαναγωγής χαρακτηρίζονται από μια άλλη ποσότητα που ονομάζεται δυναμικό ιονισμού. Δυναμικό ιοντισμού είναι η ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα απομονωμένο άτομο.

Η απόλυτη τιμή του δυναμικού του ηλεκτροδίου δεν μπορεί να μετρηθεί απευθείας. Ταυτόχρονα, δεν είναι δύσκολο να μετρηθεί η διαφορά δυναμικού ηλεκτροδίου που εμφανίζεται σε ένα σύστημα που αποτελείται από δύο ζεύγη μετάλλου-διαλύματος. Τέτοια ζεύγη ονομάζονται ημιστοιχεία . Συμφωνήσαμε να καθορίσουμε τα δυναμικά ηλεκτροδίων των μετάλλων σε σχέση με το λεγόμενο πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου, το δυναμικό του οποίου αυθαίρετα λήφθηκε ως μηδέν. Ένα τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου αποτελείται από μια ειδικά παρασκευασμένη πλάκα πλατίνας βυθισμένη σε διάλυμα οξέος με συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου 1 mol/l και πλυμένη με ρεύμα αερίου υδρογόνου σε πίεση 10

5 Pa, σε θερμοκρασία 25 °C.

Μια σειρά από τυπικά δυναμικά ηλεκτροδίων.

Εάν μια μεταλλική πλάκα βυθισμένη σε διάλυμα του άλατος της με συγκέντρωση μεταλλικών ιόντων ίση με 1 mol/l συνδεθεί σε ένα τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου, προκύπτει ένα γαλβανικό στοιχείο. Η ηλεκτροκινητική δύναμη αυτού του στοιχείου (EMF), μετρημένη στους 25 °C, χαρακτηρίζει τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου του μετάλλου,συνήθως ορίζεται ως E°.

Τα τυπικά δυναμικά των ηλεκτροδίων που δρουν ως αναγωγικοί παράγοντες σε σχέση με το υδρογόνο έχουν πρόσημο «-» και το σύμβολο «+» έχουν τα τυπικά δυναμικά ηλεκτροδίων που δρουν ως οξειδωτικά μέσα.

Τα μέταλλα διατεταγμένα με αύξουσα σειρά των τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων τους σχηματίζουν το λεγόμενο ηλεκτροχημική σειρά μετάλλων τάσης :Li, Rb, K, Va, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Ένας αριθμός τάσεων χαρακτηρίζει τις χημικές ιδιότητες των μετάλλων:

1. Όσο πιο αρνητικό είναι το δυναμικό του ηλεκτροδίου ενός μετάλλου, τόσο μεγαλύτερη είναι η αναγωγική του ικανότητα.

2. Κάθε μέταλλο είναι ικανό να εκτοπίζει (ανάγει) από διαλύματα αλάτων εκείνα τα μέταλλα που βρίσκονται μετά από αυτό στην ηλεκτροχημική σειρά τάσεων μετάλλων.

3. Όλα τα μέταλλα που έχουν αρνητικό τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου, δηλαδή βρίσκονται στην ηλεκτροχημική σειρά τάσεων μετάλλων στα αριστερά του υδρογόνου, είναι ικανά να το εκτοπίσουν από όξινα διαλύματα.

Όπως και στην περίπτωση του προσδιορισμού της τιμής E° των μετάλλων, οι τιμές E° των μη μετάλλων μετρώνται σε θερμοκρασία 25°C και σε συγκέντρωση όλων των ατομικών και μοριακών ειδών που εμπλέκονται στην ισορροπία ίση με 1 mol/ μεγάλο.

Η αλγεβρική τιμή του τυπικού δυναμικού οξειδοαναγωγής χαρακτηρίζει την οξειδωτική δραστηριότητα της αντίστοιχης οξειδωμένης μορφής. Να γιατί Η σύγκριση των τιμών των τυπικών δυναμικών οξειδοαναγωγής μας επιτρέπει να απαντήσουμε στην ερώτηση: συμβαίνει αυτή ή εκείνη η αντίδραση οξειδοαναγωγής;

Ένα ποσοτικό κριτήριο για την αξιολόγηση της πιθανότητας εμφάνισης μιας συγκεκριμένης αντίδρασης οξειδοαναγωγής είναι τη θετική τιμή της διαφοράς μεταξύ των τυπικών δυναμικών οξειδοαναγωγής των ημι-αντιδράσεων οξείδωσης και αναγωγής.

Ηλεκτρόλυση διαλυμάτων.

Το σύνολο των αντιδράσεων οξειδοαναγωγής που συμβαίνουν σε ηλεκτρόδια σε διαλύματα ή τήγματα ηλεκτρολυτών όταν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από αυτά ονομάζεται ηλεκτρόλυση.

Στην κάθοδο της πηγής ρεύματος, συμβαίνει η διαδικασία μεταφοράς ηλεκτρονίων σε κατιόντα από ένα διάλυμα ή τήγμα, επομένως η κάθοδος είναι ο «αναγωγικός παράγοντας».Επομένως, στην άνοδο, τα ηλεκτρόνια απομακρύνονται από τα ανιόντα η άνοδος είναι ο «οξειδωτικός παράγοντας».

Κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης, μπορούν να συμβούν ανταγωνιστικές διεργασίες τόσο στην άνοδο όσο και στην κάθοδο.

Όταν η ηλεκτρόλυση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας μια αδρανή (μη αναλώσιμη) άνοδο (για παράδειγμα, γραφίτη ή πλατίνα), κατά κανόνα ανταγωνίζονται δύο οξειδωτικές και δύο αναγωγικές διεργασίες:

στην άνοδο - οξείδωση ανιόντων και ιόντων υδροξειδίου,

στην κάθοδο - αναγωγή κατιόντων και ιόντων υδρογόνου.

Όταν η ηλεκτρόλυση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας μια ενεργή (αναλώσιμη) άνοδο, η διαδικασία γίνεται πιο περίπλοκη και οι ανταγωνιστικές αντιδράσεις στα ηλεκτρόδια είναι:

στην άνοδο - οξείδωση ανιόντων και ιόντων υδροξειδίου, ανοδική διάλυση του μετάλλου - το υλικό ανόδου.

στην κάθοδο - αναγωγή κατιόντων άλατος και ιόντων υδρογόνου, αναγωγή κατιόντων μετάλλων που λαμβάνονται με διάλυση της ανόδου.

Όταν επιλέγουμε την πιο πιθανή διεργασία στην άνοδο και την κάθοδο, θα πρέπει να προχωρήσουμε από τη θέση ότι η αντίδραση που απαιτεί τη μικρότερη ποσότητα ενέργειας θα προχωρήσει. Επιπλέον, για την επιλογή της πιο πιθανής διεργασίας στην άνοδο και την κάθοδο κατά την ηλεκτρόλυση διαλυμάτων αλάτων με αδρανές ηλεκτρόδιο, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι κανόνες:

Τα ακόλουθα προϊόντα μπορούν να σχηματιστούν στην άνοδο: α) κατά την ηλεκτρόλυση διαλυμάτων που περιέχουν ανιόντα F - , SO 4 2- , NΟ 3 - , RO 4 3 - , καθώς και αλκαλικά διαλύματα, απελευθερώνεται οξυγόνο. β) κατά την οξείδωση των ανιόντων Cμεγάλο - , V r - , ΕΓΩ-Χλώριο, βρώμιο και ιώδιο απελευθερώνονται αντίστοιχα.γ) κατά την οξείδωση των ανιόντων οργανικών οξέων, συμβαίνει η διαδικασία:

2. Κατά την ηλεκτρόλυση διαλυμάτων αλάτων που περιέχουν ιόντα που βρίσκονται στη σειρά τάσης στα αριστερά του Al

3+ , υδρογόνο απελευθερώνεται στην κάθοδο. εάν το ιόν βρίσκεται στη σειρά τάσης στα δεξιά του υδρογόνου, τότε το μέταλλο εναποτίθεται στην κάθοδο.

3. Κατά την ηλεκτρόλυση διαλυμάτων αλάτων που περιέχουν ιόντα που βρίσκονται στο εύρος τάσης μεταξύ

Al+ και Η+ , ανταγωνιστικές διαδικασίες τόσο της αναγωγής κατιόντων όσο και της έκλυσης υδρογόνου μπορούν να συμβούν στην κάθοδο.

Ας εξετάσουμε, ως παράδειγμα, την ηλεκτρόλυση ενός υδατικού διαλύματος χλωριούχου χαλκού σε αδρανή ηλεκτρόδια. Υπάρχουν ιόντα Cu στο διάλυμα

2+ και 2Cl - τα οποία, υπό την επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος, κατευθύνονται στα αντίστοιχα ηλεκτρόδια:

Στην κάθοδο απελευθερώνεται μεταλλικός χαλκός και στην άνοδο απελευθερώνεται αέριο χλώριο.

Αν στο εξεταζόμενο παράδειγμα ηλεκτρόλυσης διαλύματος

CuCl2 πάρτε μια χάλκινη πλάκα ως άνοδο, στη συνέχεια απελευθερώνεται χαλκός στην κάθοδο και στην άνοδο, όπου συμβαίνουν διεργασίες οξείδωσης, αντί να εκκενωθούν ιόντα Cμεγάλο - και την απελευθέρωση χλωρίου, συμβαίνει οξείδωση της ανόδου (χαλκός). Σε αυτή την περίπτωση, η ίδια η άνοδος διαλύεται και με τη μορφή ιόντων Cuμπαίνει σε λύση. Ηλεκτρόλυση CuCl2 με μια διαλυτή άνοδο μπορεί να γραφτεί ως εξής:

Η ηλεκτρόλυση των διαλυμάτων αλάτων με μια διαλυτή άνοδο ανάγεται στην οξείδωση του υλικού της ανόδου (διάλυσή της) και συνοδεύεται από τη μεταφορά μετάλλου από την άνοδο στην κάθοδο. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται ευρέως στον καθαρισμό (καθαρισμό) μετάλλων από ρύπους.

Ηλεκτρόλυση τήγματος. Για τη λήψη πολύ δραστικών μετάλλων (νάτριο, αλουμίνιο, μαγνήσιο, ασβέστιο κ.λπ.), τα οποία αλληλεπιδρούν εύκολα με το νερό, χρησιμοποιείται ηλεκτρόλυση λιωμένων αλάτων ή οξειδίων:

Εάν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από ένα υδατικό διάλυμα ενός άλατος ενός ενεργού μετάλλου και ενός οξέος που περιέχει οξυγόνο, τότε ούτε τα μεταλλικά κατιόντα ούτε τα ιόντα του υπολείμματος οξέος εκκενώνονται. Το υδρογόνο απελευθερώνεται στην κάθοδο,

και επάνω η άνοδος περιέχει οξυγόνο και η ηλεκτρόλυση καταλήγει στην ηλεκτρολυτική αποσύνθεση του νερού.

Η ηλεκτρόλυση των διαλυμάτων ηλεκτρολυτών είναι ενεργειακά πιο ευνοϊκή από τα τήγματα, αφού οι ηλεκτρολύτες - άλατα και αλκάλια - λιώνουν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες.

Ο νόμος του Faraday για την ηλεκτρόλυση.

Η εξάρτηση της ποσότητας της ουσίας που σχηματίζεται υπό την επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος από το χρόνο, την ισχύ του ρεύματος και τη φύση του ηλεκτρολύτη μπορεί να καθοριστεί με βάση μια γενικευμένη Ο νόμος του Faraday :

Οπου T -μάζα της ουσίας που σχηματίζεται κατά την ηλεκτρόλυση (g). E είναι η ισοδύναμη μάζα της ουσίας (g/mol). M είναι η μοριακή μάζα της ουσίας (g/mol). Π- τον αριθμό των ηλεκτρονίων που δίνονται ή λαμβάνονται.

I - ένταση ρεύματος (A); t- διάρκεια της διαδικασίας(Με); F - σταθερά Faraday,που χαρακτηρίζει την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για την απελευθέρωση 1 ισοδύναμης μάζας μιας ουσίας(F= 96.500 C/mol = 26,8 A×h/mol).

Πνευματικά δικαιώματα © 2005-2013 Xenoid v2.0

Η χρήση του υλικού του ιστότοπου είναι δυνατή με την επιφύλαξη ενεργού συνδέσμου.

Εισαγωγή

1. Ανασκόπηση βιβλιογραφικών πηγών και διατύπωση του ερευνητικού προβλήματος . 6

1.1. Κινητική της στερεάς διάλυσης 6

1.1.1. Βασικές αρχές της θεωρίας των διαδικασιών διάλυσης 6

1.1.2. Μέθοδοι για τη μελέτη της κινητικής διάλυσης 11

1.2. Κινητική διάλυσης και υδροχημικής οξείδωσης μεταλλικών χαλκογονιδίων. 16

1.2.1. Οξείδια 17

1.2.2. Σουλφίδια 30

1.2.2.1. Πυρίτης 36

1.2.2.2. Σφαληρίτης 55

1.3. Μέθοδοι για πειράματα προγραμματισμού και μαθηματική μοντελοποίηση της κινητικής των διαδικασιών διάλυσης 60

1.4. Δήλωση του ερευνητικού προβλήματος 69

2. Πειραματικό μέρος 71

2.1. Προετοιμασία ερευνητικών αντικειμένων 71

2.1.1. Πυρίτης 71

2.1.2. Σφαληρίτης 73

2.2. Παρασκευή και τυποποίηση οξειδωτικών διαλυμάτων 73

2.2.1. Νιτρικό οξύ 76

2.2.2. Υπεροξείδιο του υδρογόνου 77

2.2.3. Υποχλωριώδες νάτριο 79

2.3. Μέτρηση του ρυθμού των διεργασιών διάλυσης σουλφιδίου 82

2.4. Προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε μεταλλικά κατιόντα σε δείγματα 85

2.4.1. Προετοιμασία δείγματος και πέψη 85

2.4.2. Σίδηρος (III) 86

2.4.3. Ψευδάργυρος 88

2.5. Ταυτοποίηση στερεών προϊόντων αντίδρασης 90

2.6. Προσδιορισμός της διαλυτότητας νιτρικών μετάλλων σε διαλύματα νιτρικού οξέος 92

2.7. Απόκτηση κινητικών μοντέλων 93

3. Αποτελέσματα και συζήτηση 95

3.1. Πυρίτης σε οξειδωτικά διαλύματα. 95

3.1.1. Νιτρικό οξύ 95

3.1.2. Υπεροξείδιο του υδρογόνου 110

3.1.3. Υποχλωριώδες νάτριο 126

3.2. Σφαληρίτης σε οξειδωτικά διαλύματα 132

3.2.1. Νιτρικό οξύ 132

3.2.2. Υπεροξείδιο του υδρογόνου 146

3.2.3. Υποχλωριώδες νάτριο 164

Συμπέρασμα και συμπεράσματα 188

Κατάλογος πηγών που χρησιμοποιήθηκαν 192

Εφαρμογές 237

Εισαγωγή στην εργασία

Η μελέτη της κινητικής και του μηχανισμού των διαδικασιών διάλυσης είναι απαραίτητη για τη βελτιστοποίηση των γνωστών και την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών για την εξόρυξη μετάλλων από πρώτες ύλες μεταλλεύματος.

Η διάλυση είναι μια πολύπλοκη ετερογενής διαδικασία πολλαπλών σταδίων. Η θεωρητική περιγραφή του είναι δυνατή μόνο σε αρκετά απλές περιπτώσεις. Οι διάφορες πειραματικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη της διάλυσης κρυσταλλικών ουσιών διαφέρουν ως προς την κατάσταση της στερεάς φάσης και τις συνθήκες υδροδυναμικής αλληλεπίδρασης. Τα πιο σωστά κινητικά δεδομένα για τη διάλυση στερεών μπορούν να ληφθούν με τη μέθοδο του περιστρεφόμενου δίσκου, η οποία εξασφαλίζει ίση προσβασιμότητα της επιφάνειας όσον αφορά τη διάχυση και τη δυνατότητα υπολογισμού της ροής διάχυσης των αντιδραστηρίων στη ζώνη αλληλεπίδρασης ή των προϊόντων αντίδρασης στον όγκο της λύσης. Αυτή η μέθοδος έκανε το μεγαλύτερο μέρος της δουλειάς.

Η σημαντικότερη κατεύθυνση της φυσικής και χημικής έρευνας στην υδρομεταλλουργία είναι η αναζήτηση αντιδραστηρίων και ο προσδιορισμός των κινητικών παραμέτρων των διεργασιών διάλυσης για την επιλογή τεχνολογικών τρόπων εξόρυξης μετάλλων από πρώτες ύλες μεταλλεύματος. Η εργασία προσδιορίζει τα κινητικά μοτίβα υδροχημικής οξείδωσης των σουλφιδίων που είναι κοινά στα μεταλλεύματα -πυρίτης και φαληρίτης- παρουσία νιτρικού οξέος, υπεροξειδίου του υδρογόνου και υποχλωριώδους νατρίου σε ένα ευρύ φάσμα παραγόντων επιρροής.

Για να περιγραφεί η εξάρτηση των ρυθμών διάλυσης αυτών των θειούχων ενώσεων από τη συγκέντρωση του αντιδραστηρίου, το pH, τη θερμοκρασία, την ένταση της ανάδευσης και τη διάρκεια της αλληλεπίδρασης, κατασκευάστηκαν κινητικά μοντέλα. Εφόσον για έναν περιστρεφόμενο δίσκο είναι γνωστή η γενική μορφή της εξάρτησης του ρυθμού διάλυσης από καθέναν από τους αναφερόμενους παράγοντες, η τεχνική εκτέλεσης ενός πλήρους παραγοντικού πειράματος και λήψης

5 υπολογισμοί πολυωνύμων, τα οποία στη συνέχεια μετατράπηκαν σε κινητικά μοντέλα, επιτρέποντας τη φυσικοχημική ερμηνεία τους.

Οι εξαρτήσεις των ειδικών ρυθμών διάλυσης του πυρίτη και του φαληρίτη από τις παραμέτρους που επηρεάζουν παρουσία αυτών των οξειδωτικών παραγόντων έχουν μελετηθεί για πρώτη φορά χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του περιστρεφόμενου δίσκου. Τα νέα κινητικά μοντέλα που προκύπτουν ισχύουν για μεγάλο εύρος αλλαγών στις παραμέτρους που επηρεάζουν και καθιστούν δυνατό τον υπολογισμό της ποσότητας μετάλλου που διέρχεται στο διάλυμα ανά μονάδα επιφάνειας μιας κρυσταλλικής ένωσης για οποιονδήποτε συνδυασμό συγκέντρωσης αντιδραστηρίου, pH, θερμοκρασίας, ανάδευσης την ένταση και τη διάρκεια της αλληλεπίδρασης.

Καθορίζονται οι λεπτομέρειες του μηχανισμού των διεργασιών που μελετήθηκαν, η φύση των ενδιάμεσων στερεών προϊόντων, οι λόγοι και οι συνθήκες σχηματισμού τους, καθώς και η φύση της επίδρασης στην κινητική διάλυσης. Προτείνονται θερμοδυναμικά τεκμηριωμένα σχήματα του μηχανισμού αλληλεπίδρασης που αντιστοιχούν στις παρατηρούμενες κινητικές εξαρτήσεις.

Η εργασία πραγματοποιήθηκε στο Τμήμα Χημείας του Τεχνικού Πανεπιστημίου του Tver State. Το περιεχόμενό του αντιστοιχεί στις «Κατευθύνσεις προτεραιότητας της θεμελιώδης έρευνας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών» (Παράρτημα 4 στην εντολή του Προεδρείου της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών με ημερομηνία 2 Δεκεμβρίου 1996 Αρ. 10103-449) στο μέρος 2.1.5. Επιστημονική βάση για αποτελεσματική επεξεργασία ανανεώσιμων και μη παραδοσιακών χημικών πρώτων υλών και 2.2.3. Ανάπτυξη διεργασιών εξοικονόμησης πόρων και φιλικών προς το περιβάλλον για την ολοκληρωμένη επεξεργασία των πρώτων υλών μεταλλεύματος και των απορριμμάτων τους.

Τα αποτελέσματα της εργασίας παρουσιάζουν ενδιαφέρον για τη φυσική χημεία των διεργασιών υδροχημικής οξείδωσης και διάλυσης θειούχων και υδρομεταλλουργικών τεχνολογιών.

Μέθοδοι προγραμματισμού πειραμάτων και μαθηματική μοντελοποίηση της κινητικής των διεργασιών διάλυσης

Ας εξετάσουμε γενικά ζητήματα οξείδωσης πυρίτη. Το ενδιαφέρον για την κινητική και τον μηχανισμό της οξείδωσης του πυρίτη οφείλεται τόσο στο γεγονός ότι είναι το πιο κοινό σουλφίδιο όσο και στη δυνατότητα χρήσης του FeS2 για τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική και χημική ενέργεια, ως ανοδικός αποπολωτής στην παραγωγή υδρογόνου και μια κάθοδος σε μπαταρίες υψηλής ενεργειακής πυκνότητας. Η οξείδωση του πυρίτη σε υδατικά διαλύματα έχει αποτελέσει αντικείμενο εκτεταμένης έρευνας στην εξορυκτική μεταλλουργία (όπως ο διαχωρισμός χρυσού από πυρίμαχα μεταλλεύματα), την επεξεργασία άνθρακα, τη γεωχημεία και το σχηματισμό όξινων υδάτων εξόρυξης. Επιπλέον, η οξείδωση του πυρίτη είναι μια σημαντική διαδικασία στους γεωχημικούς κύκλους του θείου και του σιδήρου.

Ένας βολικός τρόπος παρουσίασης περιοχών σταθερών καταστάσεων ανάλογα με το δυναμικό οξειδοαναγωγής και το pH του διαλύματος - Τα διαγράμματα Pourbaix για το σύστημα "Fe-S-H2O" δίνονται στις εργασίες (Εικ. 1.2). Η επίδραση του pH στην κατάσταση της επιφάνειας του πυρίτη συζητείται στην εργασία. Οι θερμοδυναμικοί υπολογισμοί έδειξαν ότι οι πιθανές αντιδράσεις οξείδωσης του πυρίτη με το σχηματισμό H2S, HS και S2" είναι μετασταθερές, αφού δεν μπορούν να πραγματοποιηθούν εντός των ορίων της ηλεκτροχημικής σταθερότητας του νερού. Με επαρκή ποσότητα οξυγόνου στο διάλυμα, το κύριο προϊόν της οξείδωσης του πυρίτη είναι το ιόν SC 42 Η ανάλυση του προκύπτοντος διαγράμματος Pourbaix "Eh - pH" για το σύστημα "FeS2 - O2 - H20" έδειξε ότι σε υψηλές τιμές Eh το κυρίαρχο προϊόν της οξείδωσης του πυρίτη είναι ο Fe. (ΟΗ)3 Σε λιγότερο θετικές (ή πιο αρνητικές) τιμές ORP, μπορεί να σχηματιστεί FeC03 (μέχρι pH 8) ή Fe(OH) 2 (σε pH 8,6). θα πρέπει να αυξάνεται με την αύξηση του pH και η απελευθέρωση στοιχειακού θείου μπορεί να συμβεί μόνο σε pH 1,5 Ένα φιλμ προϊόντων οξείδωσης βρίσκεται στην πρόσφατα εκτεθειμένη επιφάνεια πυρίτη από ένα εσωτερικό πυκνό στρώμα ανθρακικού ή θειούχου ένυδρου άλατος και ένα εξωτερικό πορώδες στρώμα. Fe(OH)3, γεγονός που καθιστά δύσκολη την πρόσβαση του ηλεκτρολύτη στην επιφάνεια του FeS2. Με βάση το διάγραμμα Pourbaix, συνήχθη το συμπέρασμα ότι η εντατική διάλυση αυτού του φιλμ αρχίζει σε pH 1,5-1,7. Σε pH 0,5, ο πυρίτης εκτίθεται με στοιχειακό θείο που σχηματίζεται στην επιφάνειά του.

Οι εργασίες παρέχουν ανασκοπήσεις της κινητικής της οξείδωσης του πυρίτη. Η εργασία συνέβαλε επίσης στην προώθηση της κατανόησης αυτών των αντιδράσεων.

Είναι γενικά αποδεκτό ότι η διάλυση του πυρίτη υπό όξινες και οξειδωτικές συνθήκες είναι μια ηλεκτροχημική διαδικασία, η οποία μπορεί να περιγραφεί από τις ακόλουθες συνοπτικές εξισώσεις:

Από την εξίσωση (1.45) προκύπτει ότι η οξείδωση του πυρίτη σε θειικά ιόντα περιλαμβάνει συνολική μεταφορά 15 ηλεκτρονίων. Δεδομένου ότι οι αντιδράσεις μεταφοράς ηλεκτρονίων συνήθως περιορίζονται σε ένα ή το πολύ δύο ηλεκτρόνια, η διαδικασία περιλαμβάνει πολλά στάδια. Ορισμένοι ερευνητές προτείνουν ότι τα τελικά προϊόντα της αντίδρασης - θειούχα και θειικά ιόντα - μπορούν να σχηματιστούν μέσω ενδιάμεσων μορφών: S03, S203 και Sn06 (n = 4 6). Η απουσία ενδιάμεσων σουλφοξυανιόντων παρουσία Fe(III) δείχνει ότι το Fe(III) οξειδώνει τα σουλφοξυανιόντα γρήγορα.

Σε εργασίες που βασίζονται στη θεωρία των μοριακών τροχιακών, συνήχθη το συμπέρασμα ότι ο σχηματισμός θειοθειικών μπορεί να είναι το πρώτο στάδιο της οξείδωσης των ατόμων θείου στον πυρίτη. Παρουσία πυρίτη, το θειοθειικό μπορεί να οξειδωθεί καταλυτικά σε τετραθειονικό Είναι επίσης γνωστό ότι τα ιόντα Fe3+ έχουν την ικανότητα να μετατρέπουν γρήγορα το θειοθειικό.

Οι συγγραφείς των έργων υπέθεσαν ότι αντί για στοιχειακό θείο, σχηματίζεται ως μετασταθερό προϊόν ο πυρίτης Fei_xS2 με έλλειψη σιδήρου, ο οποίος αναδιατάσσεται περαιτέρω σε στοιχειακό θείο και σταθερό σουλφίδιο. Fei+J,S2 Fei+y-x&2 + Fe2+ + 2xyo.. Ηλεκτροχημικά πειράματα που πραγματοποιήθηκαν στο , έδειξαν ότι σε έναν μη υδατικό διαλύτη, δεν παρατηρείται σημαντικό ανοδικό ρεύμα στο ηλεκτρόδιο πυρίτη. Με βάση αυτό, οι συγγραφείς κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι κατά την αποσύνθεση του πυρίτη σε υδατικό διάλυμα, η ημιαντίδραση (1.44) δεν συμβαίνει. Η ανάλυση επιφάνειας με φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων ακτίνων Χ έδειξε ότι τα προϊόντα της αντίδρασης διάλυσης πυρίτη περιλαμβάνουν ουσίες όπως στοιχειακό θείο, πολυσουλφίδια και οξείδια σιδήρου και θείου. Τα φάσματα Raman έδειξαν ότι τόσο το στοιχειακό θείο όσο και τα πολυσουλφίδια σχηματίζονται στην επιφάνεια του οξειδωμένου πυρίτη. Στις εργασίες μελετήθηκαν και οι επιφάνειες του πυρίτη μετά τις αντιδράσεις του με υδατικά διαλύματα, με τη μέθοδο της φωτοηλεκτρονικής φασματοσκοπίας ακτίνων Χ.

Παρασκευή και τυποποίηση οξειδωτικών διαλυμάτων

Στην εργασία μελετήθηκε η κινητική της αλληλεπίδρασης της σκόνης FeS2 με διαλύματα Η2Ο2 σε υπερχλωρικό οξύ. Η διάλυση του πυρίτη συμβαίνει στο κινητικό καθεστώς (Eact = 57 kJ-mol"). Ο ρυθμός συγκέντρωσης H2O2 ήταν κοντά στην πρώτη τάξη. Η αλλαγή στο [HCl4] και [ClCl4] δεν είχε καμία επίδραση στο W. Η εισαγωγή του FTT Τα ιόντα στο σύστημα αντίδρασης δίνουν ένα ελαφρύ θετικό αποτέλεσμα (IF - [Ґ]), ενώ η προσθήκη ιόντων S042- οδηγεί στην προσρόφησή τους και στην αναστολή της διαδικασίας (W 4 2).

Στην εργασία αυτή μελετήθηκε η κινητική της οξείδωσης κονιοποιημένου πυρίτη με υπεροξείδιο του υδρογόνου σε διάλυμα HC1. Η διαδικασία λαμβάνει χώρα στο κινητικό καθεστώς (EaiiT = 65 kJ-mol-1· γραμμική εξάρτηση της σταθεράς ταχύτητας από την αντίστροφη ακτίνα των σωματιδίων· τάξη σε H2O2 1,32). Βρέθηκε απουσία εξάρτησης WOT[H], ενώ τα ιόντα SG είχαν αρνητική επίδραση στον ρυθμό.

Ο κονιοποιημένος πυρίτης οξειδώθηκε με υπεροξείδιο του υδρογόνου σε διαλύματα φωσφορικού οξέος. Το κινητικό καθεστώς έχει καθιερωθεί (El. = 57 kJ mol-1, γραμμική εξάρτηση της σταθεράς ταχύτητας από την αντίστροφη ακτίνα των σωματιδίων, πρώτης τάξης στο υπεροξείδιο του υδρογόνου). Τα φωσφορικά ιόντα έχουν ανασταλτική επίδραση στη διαδικασία οξείδωσης του πυρίτη.

Στη βιβλιογραφία υπάρχουν πληροφορίες για άλλες ουσίες των οποίων η αλληλεπίδραση με την επιφάνεια του πυρίτη προκαλεί επιβράδυνση της διαδικασίας διάλυσής του: ακετυλακετόνη, χουμικά οξέα, λιγνοσουλφονικά αμμώνια, οξαλικό οξύ, πυριτικό νάτριο, ελαϊκό νάτριο, οξικά ιόντα, ουρία, πουρίνη, /-ριβόζη, κλπ. .

Ας συζητήσουμε την οξείδωση του πυρίτη με διαλύματα νιτρικού οξέος. Οι συγγραφείς εξέτασαν τη συμπεριφορά του συνθετικού FeS, του φυσικού πυρροτίτη Fe7Ss, του πυρίτη FeS2 και άλλων θειούχων μετάλλων όταν εκτέθηκαν σε νιτρικό οξύ. Τα κατώτερα σουλφίδια σχημάτισαν κυρίως στοιχειακό θείο, ενώ ο πυρίτης και ο χαλκοπυρίτης σχημάτισαν θειικά ιόντα.

Στην εργασία μελετήθηκε η κινητική της διάλυσης της σκόνης πυρίτη σε νιτρικό οξύ. Τα δισουλφιδικά ιόντα από FeS οξειδώθηκαν σε θειικά ιόντα και στοιχειακό θείο και το μεγαλύτερο μέρος του θείου στο διάλυμα ήταν σε μορφή SC 2. Ο ρυθμός αντίδρασης δεν εξαρτιόταν από την ένταση της ανάδευσης. Οι τιμές που βρέθηκαν του φαινομένου Ea1GG ήταν 52 kJ-mol-1 σε C = 25% και 25 kJ-mol-1 στο 10%.

Η ανοδική οξείδωση του πυρίτη σε 0,22 Μ HNO3 στους 26-80 C μελετήθηκε με ογκομετρία. Η αναλογία του FeS2 που οξειδώθηκε σε S, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία, μειώθηκε με την αύξηση του δυναμικού από 70% στα q 0,82 V σε 0% στα 9 1"5 V.

Στην εργασία υποδεικνύεται η δυνατότητα εντατικοποίησης της διαδικασίας διάλυσης πυρίτη και μαρκασίτη σε νιτρικό οξύ μέσω της χρήσης ενέργειας μικροκυμάτων. Τα αποτελέσματα της μελέτης της συμπεριφοράς του πυρροτίτη νικελίου-σιδηρού σε θερμό νιτρικό οξύ παρουσιάζονται στο.

Ας εξετάσουμε την οξείδωση του πυρίτη με άλλα οξειδωτικά μέσα. Κατά την οξείδωση του FeS2 και του FeS με διοξείδιο του μαγγανίου σε pH = 8, τα μόνα προϊόντα οξείδωσης του FeS ήταν στοιχειακά ιόντα θείου και θειικών, ενώ για: Τα FeS2 βρέθηκαν κυρίως ιόντα SO4, καθώς και θειοθειικά, τριθειονικά, τετραθειονικά και πενταθειονικά ιόντα ως ενδιάμεσα ιόντα οξειδώθηκαν από το διοξείδιο του μαγγανίου σε τετραθειονικά, ενώ τα υπόλοιπα ενδιάμεσα οξειδώθηκαν απευθείας σε SO4. Τα προϊόντα της αντίδρασης υποδεικνύουν ότι η οξείδωση του FeS2 προχωρά με τον λεγόμενο μηχανισμό «θειοθειικού» και του FeS από τον μηχανισμό «πολυσουλφιδίου».

Για την αντίδραση οξείδωσης FeS2, οι τιμές ρυθμού που υπολογίστηκαν από τις ποσότητες θείου και σιδήρου που μεταφέρθηκαν στο διάλυμα αποδείχθηκαν ίσες με 1,02 και 1,12 nmol-m 2 s-1, αντίστοιχα. Δεδομένου ότι αυτές οι τιμές βρίσκονται στο ίδιο εύρος με τους προηγουμένως δημοσιευμένους ρυθμούς οξείδωσης πυρίτη από ιόντα Fe3+, καθώς και επειδή τα ιόντα σιδήρου είναι γνωστά ως οξειδωτικό του πυρίτη, οι συγγραφείς συμπεραίνουν ότι ακόμη και παρουσία MnO2, ιόντων Fe + μπορεί να είναι οξειδωτικοί παράγοντες για e$2 και FeS. Στην επιφάνεια του θειούχου σιδήρου, τα ιόντα Fe + ανάγονται σε Fe2+, τα οποία στη συνέχεια οξειδώνονται με διοξείδιο του μαγγανίου και πάλι σε Fe3+. Παρά τη χαμηλή διαλυτότητα του σιδήρου σιδήρου σε ουδέτερο περιβάλλον, η βιβλιογραφία δείχνει ότι μπορεί ωστόσο να χρησιμεύσει ως οξειδωτικός παράγοντας εάν παραμείνει προσροφημένος στην επιφάνεια του πυρίτη. Έτσι, το ζεύγος οξειδοαναγωγής Fe3+/Fe2+ εξασφαλίζει τη μεταφορά ηλεκτρονίων μεταξύ των επιφανειών δύο στερεών ενώσεων. Οι εργασίες παρέχουν πληροφορίες για την πιθανή συμμετοχή άλλων ζευγών οξειδοαναγωγής (Fe /Fe$2 και MnOa/Fe) κατά τη διάλυση του πυρίτη παρουσία διοξειδίου του μαγγανίου σε όξινο περιβάλλον.

Τα αποτελέσματα μιας μελέτης της κινητικής της οξείδωσης του κονιοποιημένου πυρίτη με διχρωμικό κάλιο σε διάλυμα θειικού οξέος παρουσιάζονται στην εργασία. Η αντίδραση προχωρά στο κινητικό καθεστώς, όπως αποδεικνύεται από την απουσία εξάρτησης του ρυθμού από την ένταση της ανάδευσης και Eshcr = 43 kJ-mol"1. Οι πειραματικές παραγγελίες για τα αντιδραστήρια είναι 0,52 για το διχρωμικό και 0,85 για το θειικό οξύ, αντίστοιχα .

Στην εργασία προτάθηκε ένας μηχανισμός που εξηγεί την αύξηση του ρυθμού οξείδωσης του πυρίτη σε ουδέτερο περιβάλλον παρουσία διττανθρακικών ιόντων. Η κινητική της οξείδωσης του πυρίτη σε διαλύματα ανθρακικού νατρίου περιγράφεται στην εργασία και στα διαλύματα υδροξειδίου του νατρίου στην επικοινωνία.

Η συμπεριφορά του πυρίτη σε διαλύματα υποχλωριώδους νατρίου μελετήθηκε με τη μέθοδο του περιστρεφόμενου δίσκου στην εργασία. Έχει διαπιστωθεί ότι είναι πρακτικά ανεξάρτητο από [Η] σε pH 7. Σε ασθενώς αλκαλικό περιβάλλον (pH = 8-5-9), παρατηρείται απότομη πτώση της ταχύτητας και σε pH 9, η απουσία εξάρτησης από Σημειώνεται και πάλι W στο pH. Έχουν προταθεί εξισώσεις που περιγράφουν τη διαδικασία οξείδωσης FeS2 με διάλυμα NaOCl σε ισχυρά όξινο (pH 3) και αλκαλικό μέσο (pH 8). Σε pH = 6, λήφθηκε ένα κινητικό μοντέλο, από το οποίο ακολουθεί το K298 - 1,48-10 dm3 cm 2-s 9 και Eact = 27,5 kJ-mol. Η παρατηρούμενη σειρά αντίδρασης στο NaOCl είναι ίση με τη μονάδα, και όσον αφορά τη συχνότητα περιστροφής του δίσκου - (-0,5), η οποία είναι τυπική για τις διαδικασίες διάχυσης. Ο υπολογισμός των ροών διάχυσης έδειξε ότι το περιοριστικό στάδιο είναι η απομάκρυνση των προϊόντων αντίδρασης από την επιφάνεια του ορυκτού. Σε pH 8, ο ρυθμός οξείδωσης είναι ευθέως ανάλογος με την τετραγωνική ρίζα της διάρκειας του πειράματος. Λήφθηκε η εξάρτηση του ρυθμού από τη θερμοκρασία (Eac1 = 10,5 kJ-mol"1), τη συγκέντρωση υποχλωριώδους (W C) και τη συχνότητα περιστροφής του δίσκου (W co0).Σε pH S, ο ρυθμός της διεργασίας περιορίζεται από την εσωτερική διάχυση του αντιδραστηρίου ή του προϊόντος στους πόρους του φιλμ της νέας φάσης α -Είος, που σχηματίζεται στην επιφάνεια του ορυκτού.

Στην εργασία αυτή μελετήθηκε η ηλεκτροοξείδωση του πυρίτη σε διαλύματα NaCl. Η οξείδωση του πυρίτη πραγματοποιήθηκε σε έναν ηλεκτρολύτη γεμάτο με διάλυμα NaCl 10% σε θερμοκρασία 35-40 C. Η τρέχουσα απόδοση της διαδικασίας οξείδωσης πυρίτη με ηλεκτροχημικά παραγόμενο υποχλωριώδες άλας έφτασε το 97%.

Μελετήθηκε η κινητική αναγωγής ενός υδατικού διαλύματος χλωρίου σε pH = 2 και 4 σε ένα ηλεκτρόδιο περιστρεφόμενου δίσκου από πυρίτη. Σε αυτό το εύρος pH, το CI2 (aq) υπάρχει με τη μορφή HOCI και η διαλυτότητα του Fe (III) μειώνεται. Η αναγωγή του διαλυμένου χλωρίου σε δυναμικό 0,6 V (σε σχέση με Ν.Κ.Ε.), σε pH = 2, συμβαίνει πολύ λίγο. Η παρατηρούμενη απόκλιση από την εξίσωση του Lewin για πυκνότητα ρεύματος ελεγχόμενη από μεταφορά σε δυναμικό 0,5 V (σε σχέση με n.e.) γίνεται σημαντική σε χαμηλές ταχύτητες δίσκου.

Προσδιορισμός της διαλυτότητας νιτρικών μετάλλων σε διαλύματα νιτρικού οξέος

Η προετοιμασία των επιλεγμένων δειγμάτων για ανάλυση συνίστατο στην αφαίρεση οξειδωτικού παράγοντα που δεν αντέδρασε από αυτά, ενώ ταυτόχρονα μετατράπηκαν σε μια μορφή κατάλληλη για προσδιορισμό. Για να γίνει αυτό, επιλεγμένα δείγματα διαλύματος τοποθετήθηκαν σε ανθεκτικά στη θερμότητα κύπελλα χημικών και εξατμίστηκαν μέχρι ξηρού σε αμμόλουτρο. Το προκύπτον στερεό υπόλειμμα διατηρήθηκε στη θερμοκρασία του λουτρού για 2-5 λεπτά μέχρις ότου εξαφανιστούν τα ορατά σημάδια της αντίδρασης αποσύνθεσης, μετά την οποία τα κύπελλα απομακρύνθηκαν από το λουτρό και αφέθηκαν να κρυώσουν ελαφρά. Στη συνέχεια, ένας επακριβώς μετρημένος όγκος διαλύματος υδροχλωρικού οξέος 2 Ν (βαθμού αντιδραστηρίου) και απεσταγμένου νερού προστέθηκαν στα δείγματα σε μικρές δόσεις, εξασφαλίζοντας πλήρη διάλυση του υπολείμματος. Το προκύπτον διάλυμα μεταφέρθηκε ποσοτικά σε ογκομετρικές φιάλες για ανάλυση.

Σε περιπτώσεις όπου τα επιλεγμένα δείγματα περιείχαν αιωρούμενα σωματίδια (π. εξάτμιση σε ένα αμμόλουτρο μέχρι να σχηματιστεί λευκός καπνός. Επιπλέον, λόγω της οξείδωσης των κολλοειδών ακαθαρσιών: πυκνού H2S04, τα διαλύματα έγιναν διαφανή και άχρωμα. Εάν η προστιθέμενη ποσότητα θειικού οξέος δεν ήταν αρκετή για να εξαλειφθεί πλήρως η ωχρότητα του δείγματος, η διαδικασία επαναλήφθηκε. Εάν, ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης με θειικό οξύ, το διάλυμα αποκτούσε κίτρινο χρώμα, προστέθηκαν σε αυτό 5-10 cm πυκνού διαλύματος H2O2 και εξατμίστηκαν ξανά μέχρι να αποσυντεθεί πλήρως το υπεροξείδιο του υδρογόνου (χωρίς 02 φυσαλίδες) και εμφανίστηκε λευκός καπνός . Στη συνέχεια τα κύπελλα αφαιρέθηκαν από το λουτρό και αφέθηκαν να κρυώσουν. Λίγο απεσταγμένο νερό και ένας επακριβώς μετρημένος όγκος ενός διαλύματος αμμωνίας 10% (κατά βάρος) σε περίσσεια προστέθηκαν στο προκύπτον διάλυμα μέχρις ότου εμφανιστεί μια χαρακτηριστική πικάντικη οσμή. Μετά από αυτό, τα κύπελλα τοποθετήθηκαν ξανά σε ένα λουτρό άμμου και εξατμίστηκαν μέχρις ότου ο όγκος του διαλύματος σε αυτά έγινε ελάχιστος (σχεδόν μέχρι να κατακρημνιστούν οι κρύσταλλοι). Στη συνέχεια τα κύπελλα αφαιρέθηκαν από το λουτρό και το περιεχόμενό τους, μετά την ψύξη, διαλύθηκε σε ελάχιστο όγκο απεσταγμένου νερού και μεταφέρθηκε ποσοτικά σε ογκομετρικές φιάλες για ανάλυση.

Ταυτόχρονα, διεξήχθη ένα πείραμα Blank, εξατμίζοντας μια ποσόστωση απεσταγμένου νερού σε ένα λουτρό άμμου και υποβάλλοντάς το στη διαδικασία επεξεργασίας που περιγράφηκε παραπάνω κατά την ανάλυση της περιεκτικότητας σε μεταλλικά κατιόντα στα δείγματα.

Η συγκέντρωση κατιόντων Fe + στο διάλυμα προσδιορίστηκε φωτομετρικά από το χρώμα του συμπλόκου με σουλφοσαλικυλικό οξύ.

Το σουλφοσαλικυλικό (2-υδροξυ-5-σουλφοβενζοϊκό) οξύ παράγει τρία διαφορετικά χρωματισμένα σύμπλοκα με ιόντα Fe3+, τα οποία διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη σύνθεση. Σε pH = 2-3, υπάρχει στο διάλυμα ένα σύμπλοκο κόκκινου-ιώδους με αναλογία σιδήρου: αντιδραστήριο 1:1. Σε pH = 4-7, κυριαρχεί ένα καστανοπορτοκαλί σύμπλοκο με αναλογία συστατικών 1:2. Σε pH = 8-10, το κίτρινο σύμπλοκο είναι σταθερό με αναλογία συστατικών 1:3. Το ιώδες σύμπλοκο, σταθερό σε όξινο περιβάλλον, είναι μη ευαίσθητο (ο συντελεστής γραμμομοριακής εξάλειψης είναι 2,6 × 10 στα Χ = 490 nm). Επομένως, για τον προσδιορισμό του Fe3+, χρησιμοποιήθηκε ένα κίτρινο σύμπλοκο που είναι σταθερό σε αλκαλικό περιβάλλον. Το μέγιστο απορρόφησης αυτού του συμπλόκου είναι στην περιοχή των 420-430 nm και ο συντελεστής γραμμομοριακής απόσβεσης είναι 5,8-103. Τα διαλύματα του συμπλόκου σουλφοσαλικυλικού σιδήρου (III) είναι αρκετά σταθερά.

Η τεχνική του φωτομετρικού προσδιορισμού ήταν η εξής. Το διάλυμα που λήφθηκε μετά την αποσύνθεση του δείγματος, που δεν περιείχε περισσότερο από 300 μg Fe(IH), μεταφέρθηκε σε ογκομετρική φιάλη 50 cm3. Στη συνέχεια προστέθηκαν εκεί 2 cm3 2 Ν. Διάλυμα H2S04 (μέχρι pH = 2-3), 5 cm3 διαλύματος σουλφοσαλικυλικού οξέος 10% (κατά βάρος) και 5-10 cm3 υδατικού διαλύματος αμμωνίας 5% (κατά βάρος) (έως pH = 9). Τα περιεχόμενα της φιάλης φέρθηκαν στο σημάδι με απεσταγμένο νερό, αναμίχθηκαν και μετά από 5-10 λεπτά η οπτική πυκνότητα του προκύπτοντος κίτρινου διαλύματος μετρήθηκε σε φασματοφωτόμετρο KFK-3 σε κυψελίδες πάχους 1 cm σε μήκος κύματος 425 nm ( μπλε φίλτρο).

Προτείνεται η χρήση απεσταγμένου νερού ως διάλυμα αναφοράς. Για την αποφυγή συστηματικών σφαλμάτων που σχετίζονται με την πιθανή παρουσία ιόντων σιδήρου στα αντιδραστήρια που χρησιμοποιήθηκαν, χρησιμοποιήθηκε ως διάλυμα αναφοράς ένα διάλυμα «μηδέν», το οποίο είχε υποβληθεί σε πλήρη διαδικασία επεξεργασίας σύμφωνα με την παραπάνω μέθοδο, αλλά δεν περιείχε ιόντα σιδήρου.

Για την κατασκευή ενός γραφήματος βαθμονόμησης, ένα πρότυπο διάλυμα άλατος Fe(III) με συγκέντρωση ιόντων σιδήρου 1 mg cm-3 παρασκευάστηκε σύμφωνα με τη μέθοδο. Για να γίνει αυτό, 8,6350 g στυπτηρίας σιδήρου αμμωνίου NFLtFetSO 12H20 (χημικώς καθαρής ποιότητας) διαλύθηκαν σε ογκομετρική φιάλη 1 dm3 και προστέθηκαν 5 cm3 πυκνού θειικού οξέος. Το περιεχόμενο της φιάλης φέρθηκε στο σημάδι με απεσταγμένο νερό υπό ανάδευση. Διαλύματα εργασίας με συγκέντρωση ιόντων σιδήρου 20 μg-cm-3 παρασκευάστηκαν την ημέρα του πειράματος με αραίωση 5 cm ενός τυπικού διαλύματος σιδήρου (III) με απεσταγμένο νερό σε ογκομετρική φιάλη στα 250 cm3.

Σφαληρίτης σε οξειδωτικά διαλύματα

Η λαμβανόμενη τιμή ενέργειας ενεργοποίησης σε συνδυασμό με τις καθιερωμένες τάξεις ταχύτητας σε C και Co επιβεβαιώνει το συμπέρασμα σχετικά με την αυτοκαταλυτική φύση της αλληλεπίδρασης του σφαιρερίτη με το νιτρικό οξύ, που συμβαίνει σε C 13 mol-dm: σε ένα μικτό, κοντά στο κινητικό καθεστώς.

Η εξίσωση (3.48) σάς επιτρέπει να απεικονίσετε την επίδραση στο W των πιο σημαντικών παραγόντων: C(NZH)z), G και co. Στο Σχ. Τα σχήματα 3.16 και 3.17 δείχνουν τις επιφάνειες του ρυθμού διάλυσης του φαληρίτη ανάλογα με τον συνδυασμό των τιμών των C, G και w, C, αντίστοιχα. Από αυτά προκύπτει ότι η αύξηση του C και του T, καθώς και η μείωση του co, οδηγούν σε μονοτονική αύξηση του W), ως αποτέλεσμα της οποίας, για το μελετημένο εύρος των παραμέτρων που επηρεάζουν, η υψηλότερη τιμή του ρυθμού ( 1,57-10 mol-dm -s) επιτυγχάνεται σε μέγιστες τιμές συγκέντρωσης και θερμοκρασίας και την ελάχιστη τιμή της συχνότητας περιστροφής του δίσκου (αντίστοιχα, σε C = 12,02 mol-dm 3, T = 333 K και συν - 1,6 s -1). Από αυτά τα σχήματα είναι σαφές ότι ο βαθμός επίδρασης αυτών των παραγόντων στην τιμή του W μειώνεται στη σειρά: T C co.

Σύγκριση των κινητικών παραμέτρων των διεργασιών διάλυσης πυρίτη και φαλερίτη σε νιτρικό οξύ στο εύρος συγκέντρωσης που αντιστοιχεί στον αύξοντα κλάδο της εξάρτησης W= f)