Галд тэсвэртэй сульфидын хүдрээс үнэт металл гаргаж авах гидрометаллургийн арга. "Хүхрийн аналитик хими" номыг татаж авах (1.9Mb) Пиритийн азотын хүчилд уусгах

Анхны "алт"-ын нитрат уусгаж, дараа нь үүссэн бялууг хайлуулах аргыг ашиглан гидрометаллургийн шинэ технологийг боловсруулах судалгааг Холбинскийн уурхайн гүний алт агуулсан баяжмалын ("алтны толгой") хоёр дээж дээр хийсэн. Бурятзолото ХК.

Судалгааны үр дүнд “Алтан толгой”-г нитрат уусгах аргаар боловсруулах технологийг турших, нэвтрүүлэх ажлыг “Бурятзолото” ХК-д хийх санал тавьсан. Энэхүү технологийг нэвтрүүлснээр гахайг шарах, хайлуулах хөдөлмөр их шаардсан үйл ажиллагаа байхгүй, хорт хий ялгарахгүй, үнэт металлын алдагдлыг (2-3 хувиар) бууруулж, “алтан толгой” боловсруулах зардал хоёр дахин багасна. .

Алт баяжуулах үйлдвэрүүдэд алт агуулсан хүдрийг гравитацийн аргаар баяжуулах явцад "алтны толгой" (цаашид ГГ гэх) гэж нэрлэгддэг алт агуулсан баялаг баяжмалыг гаргаж авдаг. алт, мөнгөний 50% хүртэл олборлох боломжтой. Боловсруулсан анхны хүдрийн найрлагаас хамааран энэхүү хүндийн хүчний баяжмал нь сульфид (пирит, арсенопирит, гален, сфалерит гэх мэт), техноген хаягдал (металл төмөр, хар тугалга, зэс), төмөр, цахиур, хөнгөн цагааны исэл зэргийг агуулдаг. - 50% хүртэл. GL дэх алтны массын хувь нь дүрмээр бол 1-10% байна. Энэхүү баяжмал нь цианиджилтад маш тэсвэртэй, учир нь алт нь харьцангуй том бөгөөд сульфид, кварцтай нягт холбоотой байдаг. Үнэт металл олборлох явцад алдагдлыг бууруулахын тулд том, галд тэсвэртэй алттай бүтээгдэхүүнийг нунтаглах үе болон алтны хүдрийг гравитацийн аргаар баяжуулах эхний үе шатанд тусгаарлаж, дараа нь гравитацийн боловсруулалт хийсний дараа тэдгээрийг тусдаа технологийн аргаар боловсруулдаг. мөчлөг.

Одоогийн байдлаар нүүрстөрөгчийн давхар ислийг боловсруулахад үндсэн үйл ажиллагаа нь 500-700 хэмийн температурт баяжмалыг исэлдүүлэн шарах технологи ашиглаж байна. Дараа нь үүссэн үнсийг хар тугалганы хайлш (werkblei) болгон хайлуулна. мөн өндөр температурт (850-900 ° C) нунтаглана. Заримдаа үнсийг (бага хэмжээний өнгөт металлтай) шууд алт-мөнгөний хайлш болгон хайлуулдаг. Ерөнхийдөө шарах үйл ажиллагааг ашиглах технологи нь хөдөлмөрийн өндөр эрчимтэй, хүхэр, хүнцэл, хар тугалганы хорт хий ялгаруулж, алт агуулсан үйлдвэрлэлийн бүтээгдэхүүн (тоос, шаар, хаягдал дусал) их хэмжээгээр үйлдвэрлэдэг. үүнээс нэмэлт алт олборлох ёстой. Энэ бүхэн нь үнэт металлын мэдэгдэхүйц технологийн болон механик алдагдалд хүргэдэг.

Таталцлын нөлөөнд тэсвэртэй алт агуулсан баялаг баяжмалыг боловсруулахад хүчиллэг технологи ирээдүйтэй бөгөөд үүний дагуу анхны баяжмалыг (OC) азотын хүчлийн уусмалаар боловсруулж, хатуу тунадас (бялуу) хайлуулдаг. Энэхүү технологи нь хөдөлмөр их шаарддаг галын ажиллагааг арилгах, хорт хий ялгаруулахаас урьдчилан сэргийлэх, үнэт металлын алдагдлыг бууруулах боломжийг олгодог.

Хүчиллэг технологийг ашиглан Бурятзолото ХК-ийн Холбинскийн уурхайн "алтны толгой" хоёр дээж дээр судалгаа хийсэн.

GR дээжийн нэг онцлог шинж чанар нь тэдгээрт сульфид давамгайлж, зэсийн зонхилох хэмжээ бүхий төмрийн зэс болох техноген хаягдал байгаа явдал юм. Дээж №1-д сульфидын массын эзлэх хувь 60% -иас дээш, түүний дотор 35% гален. Дээж No2-д пирит зонхилох - 80% -иас дээш, галена - 6.0%. 1-р дээж дэх алт, мөнгөний массын эзлэх хувь 14.52% ба 3.76%; түүвэр No2 - 4.34% ба 1.36%.

Ашигт малтмалын нэлээд төвөгтэй найрлагатай, техноген хаягдал агуулсан ийм таталцлын баяжмал нь тэсвэр тэвчээр ихтэй байдаг тул үйлдвэрт нүүрстөрөгчийн давхар ислийг боловсруулах одоо байгаа технологи нь хөдөлмөр их шаардсан гурван үйл ажиллагааг багтаасан болно: 700-900 хэмд шарах (6 жилийн турш). цаг), Werkblei ашиглан хүдрийн дулааны зууханд хайлуулах ба купелляц . Хайлш руу үнэт металлыг шууд олборлох нь 96% -иас хэтрэхгүй. Үүссэн дундын бүтээгдэхүүн (хатуу хий цэвэршүүлэх бүтээгдэхүүн, шаар, зуухнаас гарсан эвдэрсэн тоосго, дусал дуслын эвдэрсэн хаягдал) нь түүхий эд боловсруулах технологид (ихэвчлэн цианиджилтын өмнө нунтаглах зориулалттай) буцаж ирдэг. Эдгээр дундаас үнэт металлын олборлолтын зэрэглэл тогтоогдоогүй байна.

Нитрат уусгах замаар нүүрстөрөгчийн давхар ислийг боловсруулах технологийн схемийг Зураг дээр үзүүлэв.

Азотын хүчил нь хүчтэй исэлдүүлэгч бодис бөгөөд сульфидуудтай харилцан үйлчлэхэд усанд уусдаг нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Үл хамаарах зүйл бол уусдаггүй хар тугалгын сульфат үүсгэхийн тулд задардаг галена юм. Голдуу төмөр, зэсээр илэрхийлэгддэг техноген хаягдал нь бүрэн шийдэлд ордог. GL-ийн нитрат уусгасны дараа (NAL) ихэнх хольц, хатуу бүтээгдэхүүнийг агуулсан уусмалыг гаргаж авдаг бөгөөд үүнд үнэт металл, уусдаггүй исэл (гол төлөв цахиур, төмрийн исэл), хар тугалганы сульфат (исэлдсэн хэлбэрээр хар тугалга) төвлөрдөг. Үүссэн хатуу бүтээгдэхүүнийг (бялуу) уусмалаас салгаж, хатааж, хайлуулж, алт-мөнгөний хайлш гаргаж авдаг.

Уусгасны үр дүнд тодорхой хэмжээний мөнгө (10%) уусмалд орж болно. Үүнийг гаргаж авахын тулд бялууг салгасны дараа уусмалд ширээний давс хийж, уусмалаас мөнгийг уусдаггүй хлорид хэлбэрээр гаргаж авдаг бөгөөд үүнийг алт агуулсан бялуутай хамт эсвэл тусад нь хайлуулж болно. 98-99% металлын масстай мөнгө.

“Алтан толгой”-н дээжийг нитрат уусгаж, үүссэн бялууг хайлуулах туршилтын үр дүн дараах байдалтай байна.

1. Холбинскийн уурхайд шарах, хайлуулах, нунтаглах зэрэг хөдөлмөр их шаарддаг, өндөр температурт үйлдлүүдийг халж, улмаар гахайн махыг шарж, хайлуулах явцад хорт хий ялгарахаас урьдчилан сэргийлэх боломж.

2. Хайлсан бүтээгдэхүүний (бялуу) массыг мэдэгдэхүйц бууруулах (1-р дээжийн хувьд хоёр дахин, 2-р дээжийн хувьд тав дахин), үүний дагуу шаарын хэмжээг бууруулж, ембүү рүү үнэт металлын олборлолтыг нэмэгдүүлэх. болон дунд зэргийн эвдрэлийг арилгах: дуслын эвдрэл, тоосго. Хүлээгдэж буй үнэт металлын олборлолт 2-3% байна.

3. “Алт толгой” ACR процесст мөнгө 8% хүртэл уусдаг. Уусмал руу мөнгөний олборлолтыг багасгахын тулд ACR нөхцлийг боловсруулж, санал болгосон. Үүний зэрэгцээ уусмал руу мөнгө олборлох нь бараг 30 дахин буурсан байна.

4. Дээж No1-ийн AKV “алтан толгой”-н хатаасан бялууг мэдэгдэж байгаа цэнэг (сод, бор, кварц) ашиглан хайлсны дараа алт, мөнгөний нийт массын эзлэх хувь 90%-тай тэнцэх хайлш гаргаж авсан. Туршилтын цэнэг ашиглан AKV "алтан толгой" №2 дээжийн бялууг хайлсны дараа алт, мөнгөний нийт массын эзлэх хувь 95-99% -ийн хайлшийг олж авав.

5. ЦГ-д их хэмжээний галена агуулагдах нь ACR-ийн дараа хар тугалга нь арилжааны алт-мөнгөний хайлш руу мэдэгдэхүйц шилжиж, эцсийн бүтээгдэхүүний чанарыг бууруулдаг. Судалгааны явцад 25% хүртэл хар тугалга агуулсан бялуу хайлуулах алт, мөнгөний нийт массын эзлэх хувь 95-99% байх алт мөнгөний хайлш гаргах нөхцөлийг тодорхойлж, цэнэгийг сонгосон.

6. Нүүрстөрөгчийн давхар ислийг азотын хүчлээр уусгах судалгаа (дээж No2) нь 500-550 г/л агууламжтай азотын хүчлийн уусмалаар уусгахад пиритийн бүрэн задралд (97% -иас дээш) хүрдэг болохыг харуулсан (үзнэ үү). хүснэгт). Энэ нь пирит (90% -иас дээш) нь харьцангуй том ангилалд (хасах 0.5 + 0.25 мм) багтдаг бөгөөд задрахад илүү хатуу нөхцөл шаардагддагтай холбоотой юм.

Холбинскийн уурхайн мэдээлснээр, шарсан технологид зориулж 1 кг нүүрстөрөгчийн давхар ислийг (дээж No1) боловсруулах тусгай зардал нь 93.6 рубль юм. Нэг дээжийн нитрат уусгах технологийн тодорхой зардал нь 44.9 рубль, өөрөөр хэлбэл. боловсруулсан гидрометаллургийн технологийг ашиглан нүүрстөрөгчийн давхар ислийг боловсруулах зардлыг хоёр дахин бууруулдаг.

Буриадзолото ХК-ийн Холбинскийн уурхайн хүндийн хүчний сульфид агуулсан алт агуулсан баяжмалын ("алтны толгой") хоёр дээж дээр анхны МГ-ийн нитрат уусгаж, дараа нь үүссэн бялууг хайлуулах замаар гидрометаллургийн шинэ технологи боловсруулах судалгаа хийсэн.

Сульфид (80% хүртэл), техноген хаягдал (16% хүртэл) агуулсан галд тэсвэртэй хүндийн хүчний баяжмалыг уусгах нөхцөлийг тодорхойлсон. Мөнгөний уусгал багатай ACR-ийн нөхцлийг тодорхойлсон. ACR-ийн дараа бялуу (хатуу бүтээгдэхүүн) нь анхны CG-ээс өндөр (2-5 дахин) үнэт металлын агууламжтай байдаг. Алт, мөнгөний нийт массын эзлэх хувь 96-99% -тай хайлш гаргахын тулд хайлуулах нөхцөлийг боловсруулсан.

Нүүрстөрөгчийн давхар ислийг боловсруулах гидрометаллургийн технологийн санал болгож буй техник, эдийн засгийн үнэлгээг хийсэн. Аж ахуйн нэгжид нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шарж боловсруулах технологитой харьцуулахад боловсруулсан гидрометаллургийн технологийг ашиглан нүүрстөрөгчийн давхар ислийг боловсруулах зардал хоёр дахин буурсан байна.

3G дээжийн ACV үед пиритийн задралын зэрэг No2

Оршил

1. Уран зохиолын эх сурвалжийг тоймлох, судалгааны асуудлыг тодорхойлох . 6

1.1. Хатуу уусалтын кинетик 6

1.1.1. Уусах үйл явцын онолын үндсэн зарчим 6

1.1.2. Уусах кинетикийг судлах арга 11

1.2. Металлын халькогенидын уусалтын кинетик ба гидрохимийн исэлдэлт. 16

1.2.1. Оксид 17

1.2.2. Сульфид 30

1.2.2.1. Пирит 36

1.2.2.2. Сфалерит 55

1.3. Туршилтыг төлөвлөх, уусалтын үйл явцын кинетикийн математик загварчлалын арга 60

1.4. Судалгааны асуудлын мэдэгдэл 69

2. Туршилтын 71-р хэсэг

2.1. Судалгааны объект бэлтгэх 71

2.1.1. Пирит 71

2.1.2. Сфалерит 73

2.2. Исэлдүүлэгч уусмал бэлтгэх, стандартчилах 73

2.2.1. Азотын хүчил 76

2.2.2. Устөрөгчийн хэт исэл 77

2.2.3. Натрийн гипохлорит 79

2.3. Сульфидын уусалтын процессын хурдыг хэмжих 82

2.4. Дээж дэх металлын катионуудын агууламжийг тодорхойлох 85

2.4.1. Дээж бэлтгэх, задлах 85

2.4.2. Төмөр(III) 86

2.4.3. Цайр 88

2.5. Хатуу урвалын бүтээгдэхүүнийг тодорхойлох 90

2.6. Азотын хүчлийн уусмал дахь металлын нитратуудын уусах чадварыг тодорхойлох 92

2.7. Кинетик загваруудыг олж авах 93

3. Үр дүн, хэлэлцүүлэг 95

3.1. Исэлдүүлэгч уусмал дахь пирит. 95

3.1.1. Азотын хүчил 95

3.1.2. Устөрөгчийн хэт исэл 110

3.1.3. Натрийн гипохлорит 126

3.2. Исэлдүүлэгч уусмал дахь сфалерит 132

3.2.1. Азотын хүчил 132

3.2.2. Устөрөгчийн хэт исэл 146

3.2.3. Натрийн гипохлорит 164

Дүгнэлт, дүгнэлт 188

Ашигласан эх сурвалжийн жагсаалт 192

Хэрэглээ 237

Ажлын танилцуулга

Уусах үйл явцын кинетик ба механизмыг судлах нь хүдрийн түүхий эдээс металл олборлох шинэ технологийг хөгжүүлэх, мэдэгдэж буйг оновчтой болгоход зайлшгүй шаардлагатай.

Уусах нь олон үе шаттай нарийн төвөгтэй үйл явц юм. Түүний онолын тайлбар нь маш энгийн тохиолдолд л боломжтой юм. Талстлаг бодисын уусалтыг судлахад ашигладаг янз бүрийн туршилтын аргууд нь хатуу фазын төлөв байдал, гидродинамик харилцан үйлчлэлийн нөхцлөөр ялгаатай байдаг. Хатуу бодисын уусалтын талаархи хамгийн зөв кинетик өгөгдлийг эргэлдэгч дискний аргаар олж авах боломжтой бөгөөд энэ нь тархалтын хувьд гадаргуугийн тэгш хүртээмжийг хангаж, урвалжуудын харилцан үйлчлэлийн бүс эсвэл урвалын бүтээгдэхүүнийг эзлэхүүн дэх тархалтын урсгалыг тооцоолох боломжийг олгодог. шийдлийн. Энэ арга нь ажлын ихэнх хэсгийг хийсэн.

Гидрометаллургийн физик-химийн судалгааны хамгийн чухал чиглэл бол хүдрийн түүхий эдээс металл гаргаж авах технологийн горимыг сонгохын тулд урвалж хайх, уусгах үйл явцын кинетик параметрүүдийг тодорхойлох явдал юм. Энэхүү ажил нь хүдэрт түгээмэл байдаг сульфидын гидрохимийн исэлдэлтийн кинетик зүй тогтлыг тодорхойлдог - пирит ба сфалерит - азотын хүчил, устөрөгчийн хэт исэл, натрийн гипохлорит зэрэг олон хүчин зүйлд нөлөөлдөг.

Эдгээр сульфидын нэгдлүүдийн уусах хурд нь урвалжийн концентраци, рН, температур, хутгах эрч хүч, харилцан үйлчлэлийн үргэлжлэх хугацаа зэргээс хамаарлыг тодорхойлохын тулд кинетик загваруудыг бүтээсэн. Эргэдэг дискний хувьд татан буулгах хурд нь жагсаасан хүчин зүйл тус бүрээс хамаарах ерөнхий хэлбэрийг мэддэг тул хүчин зүйлийн бүрэн туршилт хийж, олж авах арга техник юм.

Олон гишүүнтийн 5 тооцоолол, дараа нь кинетик загвар болгон хувиргаж, физик-химийн тайлбар хийх боломжтой болсон.

Эдгээр исэлдүүлэгч бодисууд байгаа үед пирит ба сфалеритийн уусалтын тодорхой хурдын нөлөөллийн параметрүүдээс хамаарлыг эргэдэг дискний аргаар анх удаа судалж байна. Үүссэн шинэ кинетик загварууд нь нөлөөлөх параметрүүдийн өргөн хүрээний өөрчлөлтөд хүчинтэй бөгөөд урвалжийн концентраци, рН, температур, хутгахын аль ч хослолын хувьд талст нэгдлийн гадаргуугийн нэгж тутамд уусмал руу орох металлын хэмжээг тооцоолох боломжтой болгодог. харилцан үйлчлэлийн эрч хүч, үргэлжлэх хугацаа.

Судалгаанд хамрагдсан процессын механизм, завсрын хатуу бүтээгдэхүүний шинж чанар, тэдгээрийн үүсэх шалтгаан, нөхцөл, түүнчлэн уусалтын кинетикт үзүүлэх нөлөөллийн шинж чанарыг нарийвчлан тодорхойлсон болно. Ажиглагдсан кинетик хамааралд харгалзах харилцан үйлчлэлийн механизмын термодинамикаар үндэслэлтэй схемүүдийг санал болгож байна.

Уг ажлыг Тверийн Улсын Техникийн Их Сургуулийн Химийн тэнхимд гүйцэтгэсэн. Түүний агуулга нь "ОХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн суурь судалгааны тэргүүлэх чиглэл" (ОХУ-ын ШУА-ийн Тэргүүлэгчдийн 1996 оны 12-р сарын 2-ны өдрийн 10103-449 тоот тушаалын 4-р хавсралт) 2.1.5-д нийцэж байна. Сэргээгдэх болон уламжлалт бус химийн түүхий эдийг үр ашигтай боловсруулах шинжлэх ухааны үндэслэл, 2.2.3. Хүдрийн түүхий эд, түүний хаягдлыг цогцоор нь боловсруулах нөөц хэмнэлттэй, байгаль орчинд ээлтэй үйл явцыг хөгжүүлэх.

Ажлын үр дүн нь сульфидын гидрохимийн исэлдэлт, уусгах үйл явцын физик хими, гидрометаллургийн технологид сонирхолтой байдаг.

Туршилтыг төлөвлөх арга, татан буулгах үйл явцын кинетикийн математик загварчлал

Пирит исэлдэлтийн ерөнхий асуудлуудыг авч үзье. Пирит исэлдэлтийн кинетик ба механизмыг сонирхож байгаа нь энэ нь хамгийн түгээмэл сульфид бөгөөд FeS2-ийг нарны энергийг цахилгаан болон химийн энерги болгон хувиргах, устөрөгч үйлдвэрлэхэд анод деполяризатор болгон ашиглах боломжтой байдагтай холбоотой юм. өндөр эрчим хүчний нягтралтай батерей дахь катод. Усан уусмал дахь пиритийн исэлдэлт нь олборлох металлургийн (галд тэсвэртэй хүдрээс алтыг ялгах гэх мэт), нүүрс боловсруулах, геохими, хүчиллэг уул уурхайн ус үүсгэх зэрэгт өргөн хүрээний судалгааны сэдэв байсаар ирсэн. Нэмж дурдахад пиритийн исэлдэлт нь хүхэр, төмрийн геохимийн мөчлөгт чухал үйл явц юм.

Уусмалын исэлдэлтийн потенциал ба рН-ээс хамааран тогтвортой төлөв байдлын мужуудыг танилцуулах тохиромжтой арга - "Fe-S-H2O" системийн Pourbaix диаграммыг ажилд өгсөн болно (Зураг 1.2). Пиритийн гадаргуугийн төлөв байдалд рН-ийн нөлөөллийг уг ажилд авч үзсэн болно. Термодинамикийн тооцоогоор пиритийн H2S, HS, S2" үүсэх боломжтой исэлдэлтийн урвалууд нь усны цахилгаан химийн тогтвортой байдлын хүрээнд явагдах боломжгүй тул метаставтай болохыг харуулсан. Уусмал дахь хүчилтөрөгчийн хангалттай хэмжээний, пиритийн исэлдэлтийн гол бүтээгдэхүүн нь SC 42 ион бөгөөд "FeS2 - O2 - H20" системийн "Eh - рН" диаграммын дүн шинжилгээ нь Eh-ийн өндөр утгын үед пиритийн исэлдэлтийн зонхилох бүтээгдэхүүн нь Fe болохыг харуулж байна. (OH)3. Бага эерэг (эсвэл илүү сөрөг) ORP утгууд дээр FeC03 (рН 8 хүртэл) эсвэл Fe(OH)2 (рН 8.6-д) үүсч болно рН нэмэгдэхийн хэрээр элементийн хүхрийн ялгаралт нь зөвхөн сульфид карбонат эсвэл сульфидын гидратын дотоод нягт давхаргаас исэлдэлтийн бүтээгдэхүүнээс бүрддэг. Fe(OH)3 нь электролитийг FeS2 гадаргуу руу нэвтрэхэд хүндрэл учруулдаг. Pourbaix диаграмм дээр үндэслэн энэ хальсыг эрчимтэй уусгах нь рН 1.5-1.7-ээс эхэлдэг гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. РН 0.5 үед пирит нь түүний гадаргуу дээр үүссэн элементийн хүхэрээр илэрдэг.

Баримт бичгүүдэд пиритийн исэлдэлтийн кинетикийн тоймыг оруулсан болно. Ажил нь эдгээр урвалын талаархи ойлголтыг ахиулахад хувь нэмэр оруулсан.

Хүчиллэг ба исэлдүүлэх нөхцөлд пиритийг уусгах нь цахилгаан химийн процесс гэдгийг ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрдөг бөгөөд үүнийг дараах хураангуй тэгшитгэлээр тодорхойлж болно.

(1.45) тэгшитгэлээс харахад пиритийг сульфатын ион болгон исэлдүүлэхэд нийт 15 электрон шилжинэ. Электрон дамжуулах урвал нь ихэвчлэн нэг буюу хамгийн ихдээ хоёр электроноор хязгаарлагддаг тул процесс нь хэд хэдэн үе шаттай байдаг. Хэд хэдэн судлаачид эцсийн урвалын бүтээгдэхүүн болох хүхэр ба сульфатын ионууд нь S03, S203, Sn06 (n = 4 6) завсрын хэлбэрүүдээр үүсгэгддэг гэж үздэг. Fe(III)-ийн дэргэд завсрын сульфоксианионууд байхгүй байгаа нь Fe(III) нь сульфоксианионуудыг хурдан исэлдүүлдэг болохыг харуулж байна.

Молекул орбиталуудын онол дээр үндэслэсэн бүтээлүүдэд тиосульфат үүсэх нь пирит дэх хүхрийн атомын исэлдэлтийн эхний үе шат байж магадгүй гэж дүгнэсэн. Пирит байгаа тохиолдолд тиосульфатыг катализатороор исэлдүүлэн тетратионат болгох боломжтой. Мөн Fe3+ ионууд тиосульфатыг тетратионат болгон хувиргах чадвартай байдаг.

Энэхүү бүтээлийн зохиогчид хүхрийн элементийн оронд төмрийн дутагдалтай пирит Fei_xS2 нь хувирамтгай бүтээгдэхүүн болж, улмаар элементийн хүхэр, тогтвортой сульфид болж өөрчлөгддөг гэж үздэг; Fei+J,S2 Fei+y-x&2 + Fe2+ + 2xe.. -д хийгдсэн цахилгаан химийн туршилтууд нь усан бус уусгагчд пирит электрод дээр мэдэгдэхүйц анод гүйдэл ажиглагддаггүй болохыг харуулсан. Үүний үндсэн дээр зохиогчид пиритийг усан уусмалд задлах явцад хагас урвал (1.44) үүсдэггүй гэж дүгнэжээ. Рентген фотоэлектрон спектроскопийн гадаргуугийн шинжилгээгээр пиритийн уусах урвалын бүтээгдэхүүнд хүхэр, полисульфид, төмөр, хүхрийн исэл зэрэг бодисууд багтдаг. Раманы спектр нь исэлдсэн пиритын гадаргуу дээр элементийн хүхэр ба полисульфидүүд хоёулаа үүсдэг болохыг харуулсан. Рентген туяаны фотоэлектрон спектроскопийн аргыг ашиглан усан уусмалтай урвалд орсны дараа пиритын гадаргууг мөн уг ажилд судалсан.

Исэлдүүлэгч уусмал бэлтгэх, стандартчилах

Уг ажилд FeS2 нунтаг болон перхлорт хүчил дэх H2O2 уусмалын харилцан үйлчлэлийн кинетикийг судалсан. Пиритийн уусалт нь кинетик горимд явагддаг (Эакт = 57 кЖ-моль"). H2O2 концентрацийн хурд нь эхний зэрэгтэй ойролцоо байв. [HCl4] ба [ClCl4]-ийн өөрчлөлт нь W-д ямар ч нөлөө үзүүлээгүй. FTT-ийг нэвтрүүлэх ионуудыг урвалын системд оруулах нь бага зэрэг эерэг нөлөө үзүүлдэг (IF - [Ґ]), харин S042- ионыг нэмэх нь тэдгээрийг шингээж, процессыг дарангуйлахад хүргэдэг (W 4 2).

Энэ ажилд нунтаг пиритийг HC1-ийн уусмал дахь устөрөгчийн хэт исэлээр исэлдүүлэх кинетикийг судалсан. Үйл явц нь кинетик горимд явагддаг (EaiiT = 65 кЖ-моль-1; бөөмсийн харилцан радиус дахь хурдны тогтмолын шугаман хамаарал; H2O2 дахь дараалал 1.32). WOT[H]-ийн хамаарал байхгүй байсан бол SG ионууд хурдад сөргөөр нөлөөлсөн.

Нунтаг пиритийг фосфорын хүчлийн уусмалд устөрөгчийн хэт исэлээр исэлдүүлсэн. Кинетик горимыг тогтоосон (Эл. = 57 кДж моль-1; тоосонцоруудын харилцан радиус дахь хурдны тогтмолын шугаман хамаарал; устөрөгчийн хэт исэл дэх эхний эрэмбэ). Фосфатын ионууд нь пиритийн исэлдэлтийн процессыг дарангуйлдаг.

Пиритын гадаргуутай харилцан үйлчлэлцэх нь түүний уусах үйл явцыг удаашруулдаг бусад бодисуудын тухай уран зохиолд байдаг: ацетилацетон, гумин хүчил, аммонийн лигносульфонат, оксалийн хүчил, натрийн силикат, натрийн олеат, ацетат ион, мочевин, пурин, /-рибоз гэх мэт.

Пиритийг азотын хүчлийн уусмалаар исэлдүүлэх талаар ярилцъя. Зохиогчид азотын хүчилд өртөх үед синтетик FeS, байгалийн пирротит Fe7Ss, пирит FeS2 болон бусад металлын сульфидын зан чанарыг туршиж үзсэн. Доод сульфид нь элементийн хүхэр зонхилсон бол пирит, халькопирит нь сульфатын ионуудыг үүсгэсэн.

Уг ажилд пиритийн нунтагыг азотын хүчилд уусгах кинетикийг судалсан. FeSs-ийн дисульфидын ионууд нь сульфатын ион болон элементийн хүхэр болж исэлдэж, уусмал дахь хүхрийн ихэнх хэсэг нь SC 2- хэлбэртэй байв. Урвалын хурд нь хутгах эрчмээс хамаардаггүй. Илэрхий Ea1GG-ийн олдсон утга нь C = 25% үед 52 кЖ-моль-1, 10% -д 25 кЖ-моль-1 байв.

26-80 С-т 0.22 М HNO3 дахь пиритийн анод исэлдэлтийг воламперометрийн аргаар судалсан. Температураас үл хамааран S болж исэлдсэн FeS2-ийн эзлэх хувь q 0.82 В-д 70% -иас 9 1"5 В-д 0% болж өсөхөд буурсан.

Богино долгионы энергийг ашиглан пирит, марказитыг азотын хүчилд уусгах процессыг эрчимжүүлэх боломжийг уг ажилд тусгасан болно. Халуун азотын хүчил дэх никель-төмрийн пирротитын зан төлөвийг судалсан үр дүнг энд үзүүлэв.

Пиритийг бусад исэлдүүлэгч бодисуудтай исэлдүүлэхийг авч үзье. рН = 8-д FeS2 ба FeS-ийг манганы давхар исэлтэй исэлдэх үед FeS исэлдэлтийн цорын ганц бүтээгдэхүүн нь хүхэр ба сульфатын ионууд байсан бол; FeS2 голчлон SO4 ионууд, түүнчлэн тиосульфат, тритионат, тетратионат, пентатионатын ионууд нь манганы давхар ислээр исэлдэж тетратионат болсон бол үлдсэн завсрын бүтээгдэхүүнүүд нь шууд SO4 болж исэлдсэн. Урвалын бүтээгдэхүүн нь FeS2-ийн исэлдэлт нь "тиосульфат" гэж нэрлэгддэг механизмаар, FeS нь "полисульфид" механизмаар явагддаг болохыг харуулж байна.

FeS2 исэлдэлтийн урвалын хувьд уусмалд шилжүүлсэн хүхэр, төмрийн хэмжээнээс тооцсон хурдны утга нь тус тус 1.02 ба 1.12 нмоль-м 2 с-1-тэй тэнцүү байна. Эдгээр утгууд нь Fe3+ ионуудын пиритийн исэлдэлтийн хурдтай ижил мужид байгаа бөгөөд төмрийн ионууд пиритийн исэлдүүлэгч гэдгээрээ алдартай тул MnO2, Fe + ионууд байгаа ч гэсэн зохиогчид дүгнэж байна. e$2 ба FeS-ийн исэлдүүлэгч бодис байж болно. Төмрийн сульфидын гадаргуу дээр Fe + ионууд Fe2+ болж буурч, дараа нь манганы давхар ислээр дахин Fe3+ болж исэлддэг. Төмрийн төмрийг төвийг сахисан орчинд уусгах чадвар багатай ч пиритын гадаргуу дээр шингэсэн хэвээр байвал исэлдүүлэгч бодис болж чадна гэдгийг уран зохиол харуулж байна. Ийнхүү Fe3+/Fe2+ исэлдэлтийн хос нь хоёр хатуу нэгдлийн гадаргуугийн хооронд электронуудын тээвэрлэлтийг хангадаг. Энэхүү бүтээлүүд нь хүчиллэг орчинд манганы давхар исэл байлцуулан пиритийг уусгах явцад бусад исэлдэлтийн хосууд (Fe /Fe$2 ба MnOa/Fe) оролцох боломжийн талаар мэдээлэл өгдөг.

Хүхрийн хүчлийн уусмал дахь нунтаг пиритийг калийн бихроматаар исэлдүүлэх кинетикийн судалгааны үр дүнг тус бүтээлд үзүүлэв. Урвал нь кинетик горимд явагддаг нь хутгуурын эрчмээс хурд нь Eshcr = 43 кЖ-моль"1 хамааралгүй гэдгээр нотлогддог. Туршилтын урвалжуудын захиалга нь бихроматын хувьд 0.52, хүхрийн хүчлийн хувьд 0.85 байна. .

Бикарбонатын ионуудын дэргэд саармаг орчинд пиритийн исэлдэлтийн хурд нэмэгдэж байгааг тайлбарлах механизмыг уг ажилд санал болгосон. Натрийн карбонатын уусмал дахь пиритийн исэлдэлтийн кинетикийг уг ажилд, натрийн гидроксидын уусмал дахь харилцаа холбоог тайлбарласан болно.

Натрийн гипохлоритын уусмал дахь пиритын төлөв байдлыг эргэлдэгч дискний аргаар судалсан. Энэ нь рН 7-д [H]-ээс бараг хамааралгүй болох нь тогтоогдсон. Сул шүлтлэг орчинд (рН = 8-5-9) хурд огцом буурч, рН 9-д хамаарал байхгүй болно. рН дээрх W-ийг дахин тэмдэглэв. Хүчтэй хүчиллэг (рН 3) болон шүлтлэг орчинд (рН 8) NaOCl уусмалаар FeS2-ийн исэлдэлтийн процессыг тодорхойлсон тэгшитгэлийг санал болгосон. РН = 6 үед кинетик загварыг олж авсан бөгөөд үүнээс K298 - 1.48-10 дм3 см 2-с 9 ба Eact = 27.5 кЖ-моль. NaOCl-д ажиглагдсан урвалын дараалал нь нэгдмэл байдалтай тэнцүү бөгөөд дискний эргэлтийн давтамжийн хувьд - (-0.5) нь тархалтын процессын хувьд ердийн зүйл юм. Тархалтын урсгалын тооцоолол нь хязгаарлах үе шат нь эрдсийн гадаргуугаас урвалын бүтээгдэхүүнийг зайлуулах явдал юм. рН 8-д исэлдэлтийн хурд нь туршилтын үргэлжлэх хугацааны квадрат язгууртай шууд пропорциональ байна. Температурын хурд (Eac1 = 10.5 кЖ-моль"1), гипохлоритын концентраци (W C), дискний эргэлтийн давтамж (W co0) зэргээс хамаарлыг олж авсан. рН S үед процессын хурд нь дотоод тархалтаар хязгаарлагддаг. эрдсийн гадарга дээр үүсэх шинэ фазын a -Eios-ийн хальсны нүхэнд байгаа урвалж буюу бүтээгдэхүүний .

Энэхүү ажилд NaCl уусмал дахь пиритийн цахилгаан исэлдэлтийг судалсан. Пирит исэлдэлтийг 35-40 С-ийн температурт 10% NaCl уусмалаар дүүргэсэн электролизерт хийсэн. Электрохимийн аргаар үүссэн гипохлориттой пиритийн исэлдэлтийн процессын одоогийн үр ашиг 97% хүрсэн.

Пиритээр хийсэн эргэдэг дискний электрод дээр рН = 2 ба 4-ийн усан хлорын уусмалыг багасгах кинетикийг судалсан. Энэ рН-ийн мужид CI2 (aq) нь HOCI хэлбэрээр байх ба Fe(III)-ийн уусах чадвар буурдаг. 0.6 В потенциалтай (N.K.E.-тэй харьцуулахад), рН = 2 үед ууссан хлорын бууралт маш бага тохиолддог. Тээврийн удирдлагатай гүйдлийн нягтын хувьд Левиний тэгшитгэлээс ажиглагдсан хазайлт нь 0.5 В-ийн потенциалтай (n.e.-тэй харьцуулахад) бага дискний хурдтай үед мэдэгдэхүйц болж байна.

Азотын хүчлийн уусмал дахь металлын нитратуудын уусах чадварыг тодорхойлох

Сонгосон дээжийг шинжилгээнд бэлтгэх нь тэдгээрээс урвалд ороогүй исэлдүүлэгч бодисыг зайлуулж, нэгэн зэрэг тодорхойлоход тохиромжтой хэлбэрт хувиргах явдал юм. Үүнийг хийхийн тулд сонгосон уусмалын дээжийг халуунд тэсвэртэй химийн аяганд хийж, элсэн ваннд хуурай болтол ууршуулна. Үүссэн хатуу үлдэгдлийг ванны температурт задралын урвалын харагдах шинж тэмдгүүд арилах хүртэл 2-5 минутын турш байлгасны дараа аягануудыг ваннаас гаргаж аваад бага зэрэг хөргөнө. Дараа нь нарийн хэмжсэн 2 н давсны хүчлийн уусмал (урвалжийн зэрэг) болон нэрмэл усыг дээж дээр жижиг хэсгүүдэд нэмж, үлдэгдлийг бүрэн уусгана. Үүссэн уусмалыг дүн шинжилгээ хийхийн тулд хэмжээст колбонд хийнэ.

Сонгосон дээжинд түдгэлзүүлсэн тоосонцор (жишээлбэл, коллоид хүхэр) агуулагдах тохиолдолд задрахаас өмнө 1-2 см-ийн агууламжтай хүхрийн хүчил (урвалжийн зэрэг) нэмж, дараа нь "нойтон үнслэг" гэж нэрлэдэг. цагаан утаа үүсэх хүртэл элс банн дээр ууршилт. Түүнээс гадна коллоид хольц: концентрацитай H2S04-ийн исэлдэлтийн улмаас уусмал нь тунгалаг, өнгөгүй болсон. Хэрэв нэмсэн хүхрийн хүчлийн хэмжээ нь дээжийн цайваржилтыг бүрэн арилгахад хангалтгүй байвал процедурыг давтан хийнэ. Хэрэв хүхрийн хүчилтэй харилцан үйлчлэлийн үр дүнд уусмал шар өнгөтэй болсон бол түүнд 5-10 см концентрацитай H2O2 уусмал нэмж устөрөгчийн хэт исэл бүрэн задарч (02 бөмбөлөг байхгүй) цагаан утаа гарч иртэл дахин ууршуулна. . Дараа нь аягануудыг ваннаас гаргаж аваад хөргөнө. Үүссэн уусмалд бага зэрэг нэрмэл ус, нарийн хэмжсэн хэмжээнээс хэтэрсэн аммиакийн 10% (жингийн) уусмалыг өвөрмөц хурц үнэр гарч ирэх хүртэл нэмнэ. Үүний дараа аягануудыг дахин элсэн ваннд хийж, доторх уусмалын хэмжээ хамгийн бага болтол (бараг талстууд тунадасжих хүртэл) ууршуулна. Дараа нь аягануудыг ваннаас гаргаж аваад хөргөсний дараа тэдгээрийн агууламжийг хамгийн бага хэмжээгээр нэрмэл усанд уусгаж, дүн шинжилгээ хийхийн тулд хэмжээст колбонд хийнэ.

Үүний зэрэгцээ нэрмэл усыг элсэн ваннд ууршуулж, ижил төстэй үйл ажиллагааны үр дүнд олж авсан уусмал нь "тэг" уусмал болж хувирсан дээж дэх металлын катионуудын агуулгыг шинжлэх үед.

Уусмал дахь Fe + катионуудын концентрацийг сульфосалицилийн хүчилтэй цогцолборын өнгөөр ​​фотометрийн аргаар тодорхойлно.

Сульфосалицилийн (2-гидрокси-5-сульфобензой) хүчил нь найрлагын хувьд бие биенээсээ ялгаатай Fe3+ ионтой гурван өөр өнгийн цогцолбор үүсгэдэг. РН = 2-3 үед уусмалд төмөр: урвалжийн харьцаа 1: 1-ийн харьцаатай улаан ягаан өнгийн цогцолбор байдаг. РН = 4-7-д 1: 2-ийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харьцаатай хүрэн улбар шар өнгийн цогцолбор давамгайлдаг. РН = 8-10 үед 1: 3-ийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харьцаатай шар өнгийн цогцолбор тогтвортой байна. Нил ягаан өнгийн цогцолбор, хүчиллэг орчинд тогтвортой, мэдрэмжгүй (молийн унтрах коэффициент нь X = 490 нм-д 2.6 × 10). Тиймээс Fe3+-ийг тодорхойлохын тулд шүлтлэг орчинд тогтвортой шар өнгийн цогцолборыг ашигласан. Энэ цогцолборын шингээлтийн дээд хэмжээ нь 420-430 нм мужид, молийн уналтын коэффициент нь 5.8-103 байна. Төмрийн (III) сульфосалицилатын цогцолборын уусмал нь нэлээд тогтвортой байдаг.

Фотометрийн тодорхойлох техник нь дараах байдалтай байв. 300 мкг-аас ихгүй Fe(IH) агуулсан дээжийг задласны дараа олж авсан уусмалыг 50 см3 хэмжээст колбонд шилжүүлэв. Дараа нь тэнд 2 см3 2 N нэмсэн. H2S04 уусмал (рН = 2-3 хүртэл), 5 см3 10% (жингээр) сульфосалицилийн хүчлийн уусмал, 5-10 см3 5% (жингээр) аммиакийн усан уусмал (рН = 9 хүртэл). Колбоны агуулгыг нэрмэл усаар тэмдэглээд авчирч, хольж, 5-10 минутын дараа үүссэн шар уусмалын оптик нягтыг 425 нм долгионы урттай 1 см зузаантай кюветт бүхий KFK-3 спектрофотометрээр хэмжинэ. цэнхэр шүүлтүүр).

Нэрмэл усыг жишиг уусмал болгон ашиглахыг санал болгож байна. Ашигласан урвалжуудад төмрийн ион агуулагдах боломжтой системчилсэн алдаанаас зайлсхийхийн тулд дээрх аргын дагуу бүрэн боловсруулалт хийсэн боловч төмрийн ион агуулаагүй "тэг" уусмалыг жишиг уусмал болгон ашигласан.

Тохируулгын график байгуулахын тулд 1 мг см-3 төмрийн ионы концентрацитай Fe(III) давсны стандарт уусмалыг аргын дагуу бэлтгэсэн. Үүнийг хийхийн тулд 8.6350 г төмрийн аммонийн хөнгөн цагаан NFLtFetSO 12H20 (химийн цэвэр агуулгатай) 1 дм3 хэмжээст колбонд уусгаж, 5 см3 концентрацитай хүхрийн хүчил нэмсэн. Колбоны агуулгыг хутгах явцад нэрмэл усаар тэмдэглэнэ. 20 мкг-см-3 төмрийн ионы концентрацитай ажлын уусмалыг туршилт хийх өдөр 5 см хэмжээтэй стандарт төмрийн (III) уусмалыг нэрмэл усаар хэмжээст колбонд 250 см3 хүртэл шингэлж бэлтгэсэн.

Исэлдүүлэгч уусмал дахь сфалерит

Идэвхжүүлэх энергийн олж авсан утга нь C ба Co дахь хурдны тогтоосон дараалалтай хослуулан сфалеритийн азотын хүчилтэй харилцан үйлчлэлийн автокаталитик шинж чанарын талаархи дүгнэлтийг баталж байна: C 13 моль-дм: холимог, кинетик горимд ойрхон. .

Тэгшитгэл (3.48) нь хамгийн чухал хүчин зүйлүүдийн W-д үзүүлэх нөлөөг төсөөлөх боломжийг олгодог: C(NZH)z), G ба co. Зураг дээр. Зураг 3.16 ба 3.17-д C, G ба w, C-ийн утгуудын хослолоос хамааран сфалеритийн уусах хурдны гадаргууг харуулав. Үүнээс үзэхэд C ба T-ийн өсөлт, түүнчлэн ко-ийн бууралт нь W-ийн монотон өсөлтөд хүргэдэг), үүний үр дүнд нөлөөлж буй параметрүүдийн судлагдсан хүрээний хувьд хурдны хамгийн өндөр утга ( 1.57-10 моль-дм -с) нь концентраци ба температурын хамгийн их утга ба дискний эргэлтийн давтамжийн хамгийн бага утгад (тус тусад нь C = 12.02 моль-дм 3, T = 333 К ба co - 1.6 сек) хүрдэг. -1). Эдгээр тоо баримтаас харахад W-ийн утгад эдгээр хүчин зүйлсийн нөлөөллийн зэрэг нь цувралд буурч байгаа нь тодорхой байна: T C co.

W = f2 ба 2.5 М HNO3 хамаарлын өсөх салбартай харгалзах концентрацийн мужид пирит ба сфалеритыг азотын хүчилд уусгах үйл явцын кинетик үзүүлэлтүүдийн харьцуулалт. 130-160 ° C температурт автоклавт боловсруулсан. Температурын хамгийн бага утга нь дэгдэмхий NO үүсэх мөчтэй тохирч байна. Хамгийн их температурт (160 ° C) автоклав дахь уурын даралт 1200 кПа хүрдэг. Процессын нийт үргэлжлэх хугацаа 4 цаг байна. Үүссэн тунадасны уусах чадварыг HNO3 (рН = 4 үед) шалгахад 4 цагийн эмчилгээний дараа уусмал дахь As-ийн концентраци 1.6 мг/л байна.

Энэхүү бүтээлд висмут, никель, кобальт, зэс, цайр зэрэг ашигтай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулсан Ag-As-аар баялаг флотацийн ба гравитацийн баяжмалыг (мөнгөний агууламж 0.8-аас 31.5 кг/т) нитрат боловсруулах аргыг тодорхойлсон. Баяжмалын хольцыг HNO3 уусмалаар (баяжмалын жингийн 124% хүчлийн зарцуулалт) 125 ° C температурт, хүчилтөрөгчийн даралт 1 МПа; F:T=6:1, D 30 минутын турш. Энэ тохиолдолд хүнцэл, төмөр зэрэг агуулагдах металлын 95-99% нь уусмал руу ордог. Үүссэн уусмалуудаас дараахь зүйлийг дараалан тунадасжуулна: хлорид хэлбэрээр мөнгө (NaCl-ийг нэвтрүүлэх замаар); висмут оксихлорид-гидроксид; төмрийн хүнцлийн тунадас (уусмалыг аммиакаар саармагжуулах нь: рН = 0.4-0.8 ба 0.8-1.8 хүртэл) ба никель, кобальт, шохой, шнек сульфидын холимог (уусмалыг аммонийн сульфатаар рН = 5 болгон боловсруулах) -7). AgCl-ийг 600 0С-ийн содоор шохойжуулснаар өндөр цэвэршилттэй металл мөнгөний нунтаг гаргаж авсан. Бусад хатуу бүтээгдэхүүнийг стандарт аргаар боловсруулж, цэвэр металл авахыг зөвлөж байна. Лагийг ялгасны дараа олж авсан нитратын уусмалыг бордоо болгон ашиглахыг санал болгож байна. Хурдасыг химийн металлургийн аргаар боловсруулах явцад мөнгө болон бусад металлын олборлолтын түвшин 99% хүрдэг.