МN – образующиеся при выщелачивании растворимое и твердое вещество
Kc=[L]l[M]m/[B]b[D]d
Таким образом если Кс стремится к бесконечности, то реакция практически не обратима и избыток реагента не нужен. Если Кс стремится к нулю, то надо бесконечно большой расход реагента и более термодинамически благоприятная реакция выщелачивания.
Экспериментальное определение Кс:
aA+bB=dD+gG
Kp=Kc?(?Dd??Gg)/(?Aa??Bb)
Для экспериментального определения Кс надо взять некоторое количество исходных веществ и при постоянной температуре фиксировать во времени концентрации конечных и исходных веществ до установления равновесия.
Если Кр const, ? - зависят от концентрации веществ, следовательно, Кс определенная экспериментально зависит от начальных концентраций реагирующих веществ. Кр = Кс при очень малых концентраций.
Для расчета ?S и ?Н надо экспериментально определить Кр. lnKp=??Ho/RT+?So/R
Методы расчета Кр.
Значение Кр можно найти по известным величинам: ?G, ?Н, ?S.
?GTo=?RTlnKp; ?GTo=?H298o?T?S298o; ?H298o=??H298oпрод???H298oисх; ?S298o=??S298oпрод???S298oисх.
При больших отрицательных ?G Кр очень велика и реакция практически не обратима. Большие положительные ?G значит, что Кр очень мала и реакция практически не идет.
О направлении реакции надо судить по ?G: ?GT=?GTo+RTlnq
q - по форме совпадает с выражением Кр, но в него входят начальные или текущие активности продуктов и исходных веществ.
Реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении при ?G меньше нуля и в обратном при ?G больше нуля.
Применяя избыток реагента и высокие концентрации реагирующих веществ, либо снижая концентрацию продуктов реакции можно направить реакцию в нужном направлении.
Расчет Кр реакций с образованием малорастворимых твердых продуктов.
Если образуется нерастворимый продукт, то произведение активности ионов, на которые диссоциирует малорастворимое соединение = произведению растворимости этого соединения.
LCaWO4 = aCa2+ ? aWO42В кислой среде реакция диссоциации соединения в водной среде с образованием гидроксида:
Men+ + nH2O = Me(OH)n + nH+
lg[Men+] = lg[Me(OH)n] ?nlgKp ? npH
Из уравнения:
1. При выщелачивании многокомпонентного сырья с ограниченным количеством растворителя в раствор будут переходить и концентрироваться элементы, для которых произведения растворимости имеет наибольшее значение.
2. Количество катионов Ме, переходящее в раствор, можно регулировать изменением pH раствора.
Расчет Кр по значениям электрохимических потенциалов.
При выщелачивании используют окислительно-восстановительные реакции. Во всякой реальной системе окисление одного сопровождается восстановление другого. Для оценки возможности протекания окислительно-восстановительных реакций используют окислительно-восстановительные потенциалы. Если активность не равна единице, то потенциал рассчитывают по уравнению Нернста: ? = ?o + RT / nF ? ln([A(m+n)+] / [Am+]). Из уравнения видно, что потенциал и глубина протекания процесса можно менять, изменяя концентрации реагирующих веществ.
Кинетика процессов выщелачивания.
Кинетика х/р – это учение о скорости х/р и зависимости скорости от различных факторов.
Скорость выщелачивания – это количество вещества, переходящее в раствор в единицу времени, либо расход реагента в единицу времени. Зависит от концентрации реагентов, скорости перемешивания, поверхности твердой фазы, изменяется в ходе выщелачивания.
В общем виде: ? ? S = dG/d?, где
G – количество выщелачиваемого вещества в твердой фазе,
? – поток выщелачивания (удельная скорость выщелачивания),
S – это поверхность взаимодействия.
Общее уравнение потока выщелачивания.
Наиболее полная модель гетерогенного процесса соответствует растворению, протекающему с обменной реакцией, в которой образуется новая твердая фаза.
I - слой раствора, толщиной ?1, примыкающий к поверхности твердых частиц.
II – слой твердого продукта реакции, толщиной ?2.
III – непрореагировавшая часть твердого вещества.
Со, Со – концентрация реагента и продукта в растворе,
С1, С1 – концентрация реагента и продукта на границе раствор – твердая фаза,
С2, С2 - концентрация реагента и продукта на поверхности ядра.
Стадии процесса выщелачивания:
1. Диффузионный перенос реагента В к поверхности твердой фазы через слой жидкости.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.