Поведение пустой породы.
При выщелачивании сырья, содержащего минералы основных металлов в кислых средах возрастает расход кислоты. Растворение кремнезема в основной среде при высоких температурах увеличивает расход растворителя и ухудшает фильтрование полученных пульп. Оксиды и ферриты Fe плохо растворимы, поэтому при выщелачивании недоизвлекаются и остаются в кеке.
Термодинамика процесса выщелачивания.
Процесс выщелачивания твердого многокомпанентного сырья: MeXn+nHA=MeAn+nHX, т.е. из при взаимодействии растворителя с исходным твердым компонентом образуется в хорошо растворимое соединение. Если реакция идет с уменьшением энергии Гиббса, то она протекает самопроизвольно в прямом направлении. Если с увеличением – самопроизвольно она протекать не будет, т.е. данный элемент выбранным реагентом выщелачиваться не будет. Реакция идет до тех пор, пока энергия Гиббса не становится равной 0, т.е. наступает термодинамическое равновесие, и пока раствор не станет насыщенным по извлекаемому компаненту.
Термодинамика простого растворения.
Различают выщелачивание с химической реакцией и простое растворение. При простом, Ме переходит в раствор в соединении, в котором присутствовал в исходной руде. При выщелачивании с химической реакцией металл в составе мало растворимого соединения переходит в хорошо растворимое соединение. В процессах простого растворения участвуют вещества в твердом состоянии образующие ионную кристаллическую решетку, а в растворе присутствующие в виде гидротированных ионов, поэтому изменение энергии Гиббса определяется энергиями кристаллической решетки и гидратации ионов.
Энергия кристаллической решетки. Определяется как энергия выделяющаяся при соединении газообразных ионов с образованием 1 моля твердого вещества: M+г+ X-г ? MXтв. Энергию кристаллической решетки вычисляю на основании заряда ионов, расстояние между ними, расположение их в ячейке, их числа. Ukp=287,2-(Zk?Za)/(rk+ra)?[1-0,345/(rk+ra)+0,0087(rk+ra).
Иногда кристаллическую решетку проще определить косвенным методом, используя термохимический цикл Борна-Габбера. При его составлении рассматривается энергия, соответствующая переходу кристаллов в газообразные ионы, затем в газообразные атомы и снова в твердые кристаллы. Энергетические эффекты цикла связаны между собой.Q=Uo+I+E+S+1/2D. Знаки этих эффектов: выделяемая энергия – отрицательная, а поглощаемая – положительная. Энергия кристаллической решетки равна изменению энтальпии при образовании твердого вещества из ионных газов.
Энергия гидратации ионов. Когда растворение не сопровождается химической реакцией, происходит сольватация. Если в качестве растворителя используют воду, то такое взаимодействие называют гидротацией. Особенность воды сольватировать ионы вещества это большая величина диэлектрической проницаемости. Эта мера способности вещества ориентировать свои молекулы в электрическом поле. Диполи воды, образуя вокруг ионов на поверхности растворяемого кристалла гидратную оболочку, ослабляют ионную связь. Вследствие этого происходит диссоциация. Для расчета гидротации ионов щелочных металлов и галогенов используют уравнение Мещенко: ?H = 1017,4 ? Z / (ru + 1,93 ± 0,25)2. Из него следует, что энтальпия гидратации растет с увеличением заряда ионов, и уменьшается с увеличением радиуса ионов.
Растворимость солей.
Зависит от природы вещества, растворители и его состава и температуры. Существует зависимость между растворимости соли и энергией Гиббса растворения:
?RTlna = ??G±раств = ??H±раств + T?S±раств
Расчет растворимости по этому уравнению возможен для малорасворимых соединений. Зависимость растворимости соли от радиуса иона:
1. В ряду солей с данным ионом растворимость определяется отношением rk и ra.
2. Растворимость зависит от абсолютных значений размеров ионов.
3. Растворимость соли зависит от заряда катиона и аниона.
Термодинамика процесса выщелачивания, сопровождающегося химической реакцией.
В общем виде реакция выщелачивания: aAтв + bBр-р + dDр-р = lLр-р + mMр-р + nNтв
А – соединение выщелачиваемого металла в исходном материале
В – основной реагент
D - компонент раствора в реакции выщелачивания
L - основной продукт реакции содержащий выщелачиваемый металл, переходящий в раствор
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.