Պիրիտի լուծարումը ազոտական թթուում: Ստոյխիոմետրիկ գործակիցների ընտրություն ovr

13.12.2018

Պիրիտի միակ լուծիչը նորմալ պայմաններում (այսինքն՝ նորմալ ջերմաստիճանի և մթնոլորտային ճնշման դեպքում) ազոտաթթունն է, որը ռեակցիայի միջոցով քայքայում է FeSi-ն։

FeS2 + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + 2S + NO(r) + 2H2O:

Որոշակի պայմաններում (ջեռուցում, լրացուցիչ օքսիդացնող նյութերի օգտագործում և այլն), ազոտական թթուում պիրիտի լուծարման գործընթացը կարող է շարունակվել ծծմբի մասնակի օքսիդացումով մինչև սուլֆատներ և ծծմբաթթու.

2FeS2 + 10HNO3 = Fe2(SO4)3 + H2SO4 + 10NO + 4H2O:

Նմանապես, մյուս սուլֆիդները լուծվում են ազոտաթթվի մեջ՝ այս պայմաններում առաջացնելով ջրում լուծվող աղեր՝ նիտրատներ, սուլֆատներ և այլն։

Այսպիսով, ազոտաթթուն կարելի է համարել որպես սուլֆիդային միներալների կոլեկտիվ լուծիչ և, հետևաբար, կարող է օգտագործվել այս հանքանյութերի հետ կապված ոսկին ամբողջությամբ բացելու համար։

Իր ցածր լուծելիության պատճառով վերը նշված ռեակցիաներից առաջացած ազոտի օքսիդը հիմնականում անցնում է գազային փուլ և օդի կամ թթվածնի առկայության դեպքում օքսիդանում է NO2 երկօքսիդի։ Վերջինս ունի զգալիորեն ավելի բարձր լուծելիություն ջրում և ջրային լուծույթներում։ Սա բարենպաստ պայմաններ է ստեղծում ազոտական թթվի վերականգնման համար (3NO2(r) + H2O -> 2HNO3 + NO(r)): որը կարող է վերադարձվել սուլֆիդների տարրալվացման տեխնոլոգիական գործընթացին։

Այս օրինաչափությունները կազմում են ԱԱՊ գործընթացի հիմքը, որը կարող է իրականացվել հետևյալ տարբերակների տեսքով.

1. Նիտրոքս (NITROX) - պրոցես, որի առանձնահատկությունն է սուլֆիդների տարրալվացումը ազոտաթթվով օդի առկայության դեպքում մթնոլորտային ճնշման տակ և միջուկը 1-2 ժամ տաքացնելը մինչև 80-90 ° C: Այս տարբերակը ապահովում է երկաթի ամբողջական օքսիդացում: , մկնդեղ, սուլֆիդ ծծումբ և գունավոր մետաղներ (ներառյալ արծաթը), որոնք առկա են հումքի մեջ: Գործընթացի առավելությունը ոչ ավտոկլավային ռեժիմն է։ Բացի այդ, ռեակցիայի գոտում մթնոլորտային թթվածնի հետ գազային NO-ի միացումը հնարավորություն է տալիս խուսափել գազի արտանետումներից այն սարքերից, որտեղ տեղի է ունենում FCC գործընթացը: Այս տարբերակի թերությունը պետք է համարել տարրական ծծմբի զգալի քանակի ձևավորումը, ինչը բացասաբար է անդրադառնում ցիանիդացման միջոցով KKB-ի մնացորդներից ոսկու հետագա արդյունահանման վրա: Ծծմբի բացասական ազդեցությունը վերացնելու համար խորհուրդ է տրվում KKB-ի ոսկեբեր մնացորդները ենթարկել տաք կրաքարի մշակման կամ թրծման:

Արտոնագրում դիտարկվում է մի տարբերակ, որտեղ նիտրատի և օքսիդացման գործընթացն իրականացվում է միջուկով օդի փրփրելով, ինչի արդյունքում տարերային ծծմբի մասնիկները և նրանց կողմից գրավված ոսկին լողում և հեռացվում են միջուկի մակերևույթից։ փրփուրի ձևը. Ստացված խտանյութը, որի մեջ անցնում է ոսկու մինչև 80%-ը, մշակվում է թթվածնային պայթյունով պտտվող վառարանում։ Որպես այլընտրանք, ծծումբը հանվում է խտանյութից հալման միջոցով:

2. Արսենո (ARSENO) - գործընթաց, որը ներառում է ազոտային թթու, այլ ոչ թե ազոտաթթու, HNO2, որը, ըստ այս տարբերակի մշակողների, ապահովում է տարրալվացման ավելի բարձր կինետիկա, քան HNO3-ը որպես սուլֆիդների լուծիչ: Գործընթացի քիմիան որոշվում է ռեակցիաների հավասարակշռությամբ

2NO2(r) + H2O<=>HNO2 + HNO3,

3HNO2<=>HNO3 + 2NO(r) + H2O:

Պահպանելով համեմատաբար բարձր NO մասնակի ճնշում՝ վերջին ռեակցիայի հավասարակշռությունը տեղափոխվում է ձախ։ Մեկ այլ տարբերություն այս տարբերակի և նիտրոքսի գործընթացի միջև թթվածնի օգտագործումն է չափավոր ավելցուկային ճնշման դեպքում (մոտ 5 կՊա): Ցելյուլոնի ջերմաստիճանը պահպանվում է 80-90 °C մակարդակում։

Այս ռեժիմի պայմանների համադրությունը ապահովում է սուլֆիդի օքսիդացման շատ բարձր արագություն (լվացման ժամանակը 15 րոպե), ինչի արդյունքում լուծույթներից կեղտերի նստեցման գործընթացները ժամանակ չունեն նկատելի չափով զարգանալու և ամբողջ երկաթը, սուլֆատային ծծումբը: իսկ մկնդեղը մնում է լուծույթի մեջ: Սա, իր հերթին, հնարավորություն է տալիս փոքր եկամտաբերությամբ CCM մնացորդներում հասնել ոսկու կոնցենտրացիայի բարձր աստիճանի, ինչը նշանակալի դրական գործոն է այդ արտադրատեսակների հետագա հիդրոմետալուրգիական մշակման համար:

Ինչպես նախորդ տարբերակում, սուլֆիդի օքսիդացման գործընթացն ուղեկցվում է տարրական ծծմբի արտազատմամբ, և դրա չեզոքացման հետ կապված բոլոր խնդիրները մնում են ամբողջությամբ:

Արսենոյի գործընթացի սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է նկ. 6.1.

Այս տեխնոլոգիայի տարատեսակներից է NMS Technolngy-ի կողմից մշակված աղի լուծույթներով սուլֆիդների ազոտաթթվով և ոսկու տարրալվացման միաժամանակյա օքսիդացման գործընթացը: Համակցված օքսիդացում-լվացման գործընթացն իրականացվում է խողովակային ռեակտորում։

3. Redox (REDOX) - գործընթաց, որը արսենո գործընթացի բարձր ջերմաստիճանի տարբերակն է:

Եթե վերը նկարագրված առաջին երկու KKB մեթոդները մշակվել են որպես սուլֆիդների օքսիդացման ավտոկլավային մեթոդների այլընտրանք, ապա ռեդոքս գործընթացը ավտոկլավային գործընթացի տարբերակներից մեկն է, որտեղ սուլֆիդային հանքանյութերը տարրալվացվում են ազոտի օքսիդների մասնակցությամբ: ջերմաստիճանը 180 °C և ավելի բարձր: Այս պայմաններում հնարավոր կլինի խուսափել տարերային ծծմբի առաջացման հետ կապված տհաճ հետեւանքներից։ Լուծույթներից մկնդեղի (երկաթի արսենատի տեսքով) և սուլֆիտի ծծմբի (գիպսի) մեկուսացման համար խորհուրդ է տրվում տարրալվացման ռեակտոր մտցնել կրաքար:

KKB գործընթացը փորձարկվել է արտերկրում Հյուսիսային Ամերիկայում և Ավստրալիայում մեծ քանակությամբ ոսկու հանքաքարերի և հանքաքարի խտանյութերի վրա: Չինաստան. Փորձարկման արդյունքները և դրանց հիման վրա կատարված տեխնիկատնտեսական հաշվարկները վկայում են գործընթացի որոշակի հեռանկարի մասին։

KKB-ի տեխնոլոգիական հնարավորությունները կարելի է ցույց տալ «Irgiredmet» ինստիտուտում երեք տեսակի սուլֆիդային ոսկի պարունակող խտանյութերի ուսումնասիրությունների արդյունքներով (Աղյուսակներ 6.1 և 6.2):

Լաբորատոր փորձերը ցույց են տվել սուլֆիդների հիդրոմետալուրգիական օքսիդացման հնարավորությունը ազոտաթթվով (թթվածնի անցումով) համեմատաբար մեղմ պայմաններում՝ 40-80 °C ջերմաստիճան։ HNO3 կոնցենտրացիան 20-100 գ/լ. տարրալվացման տևողությունը 2-6 ժամ Թթվածնի սպառումը մոտ է սուլֆիդների օքսիդացման համար պահանջվող ստոիխիոմետրիկ քանակին. 100 Պա ռեակտորում:

Ոսկու և արծաթի արդյունահանումը KKB մնացորդների ցիանացման ժամանակ (կրի կամ կրաքար-սոդայի լուծույթներով նախնական մշակումից հետո) կազմում է համապատասխանաբար 93,6-94,8 և 86,4-90,4% (Աղյուսակ 6.2): Միևնույն ժամանակ, ալկալային բուժման կիրառման ազդեցությունը կազմել է լրացուցիչ արդյունահանվող ոսկու 2-6% և արծաթի 10-20%:

Լաբորատոր ուսումնասիրությունների արդյունքների հիման վրա որոշվել է խտանյութերի հիդրոմետալուրգիական մշակման ռացիոնալ սխեման (նկ. 6.2), որը փորձարկվել է կիսաարդյունաբերական մասշտաբով Իրգիրեդմետի փորձնական գործարանում։

Խտանյութերը տարրալվացվել են շարունակական շահագործման միավորում, որը բաղկացած է 4 տիտանի ռեակտորից՝ յուրաքանչյուրը 10 դմ3 հզորությամբ: Տեղադրման արտադրողականությունը 10-15 կգ/ժ է։ Ընդհանուր առմամբ վերամշակվել է 700 կգ խտանյութ։ Ստացված միջուկը ենթարկվել է խտացման և զտման։ Շրջանառության մեջ լուծույթի 60-70%-ն օգտագործվել է սկզբնական նյութի ցողունացման համար, մնացած լուծույթը, ինչպես նաև լվացող լուծույթները չեզոքացրել են կրաքարի կախույթով և թափել պոչամբար։ Ռեակտիվների ընդհանուր սպառումը 1 տոննա խտանյութի համար կազմել է կգ՝ 160 HNO3, 150 CaO; 60 Na2CO3, 500 m3 O2. Կրաքար-սոդայի մշակումն իրականացվել է պարբերական հիմունքներով 70-80 °C ջերմաստիճանում։ W:T=2:1. տեւողությունը 3 ժամ Այս գործողության համար նատրիումի կարբոնատի և կալցիումի օքսիդի սպառումը կազմել է համապատասխանաբար 60 և 30 կգ 1 տոննա խտանյութի դիմաց:

Լայմ-սոդայի տորթերի ցիանիդացումն իրականացվել է 2 փուլով (յուրաքանչյուրը 24 ժամ) նատրիումի ցիանիդի 2 գ/լ կոնցենտրացիայով: Ցիանիդի սպառումը կազմել է 4,6 կգ 1 տոննա խտանյութի դիմաց։

Ոսկու և արծաթի արդյունահանումը ցիանիդի լուծույթում կազմել է 92,0 և 73,6%: ցիանիդացման տորթերի մնացորդային պարունակությունը համապատասխանաբար 5,1 և 11,3 գ/գ է։

KKB տեխնոլոգիայի արդյունաբերական օգտագործման օրինակ է Սինոլայի գործարանը (Կանադա), որը մշակում է քվարցի հանքաքարերը ոսկի կրող երկաթի սուլֆիդներով, որոնք ցրված են քվարցի մեջ։ Գործարանի արտադրողականությունը կազմում է օրական 6000 տոննա հանքաքար։ Ոսկու պարունակությունը օրիգինալ 2,5 գ/տ. Մանրացված մինչև 60% դասի մինուս 0,08 մմ նուրբությունը, հանքաքարը 2 ժամ 85°C ջերմաստիճանում ենթարկվում է օքսիդացման ազոտաթթվով, սուլֆիդների օքսիդացման աստիճանը հասնում է 95%-ի: Օքսիդացված միջուկը կրաքարով չեզոքացնելուց հետո ուղարկվում է ցիանացման՝ «CIP» մեթոդով։ Ոսկու արդյունահանումը կազմում է 92%։ Սուլֆիդների օքսիդացման ժամանակ արձակված ազոտի օքսիդը մտնում է ազոտաթթվի վերականգնման ցիկլը։

Ազոտական թթվի բարձր ջերմաստիճանի տարրալվացման տարբերակ (օդոքս պրոցես) մնացորդների հետագա ցիանիդացմամբ փորձարկվել է արտերկրում՝ կապված Ձյունի լճի հանքավայրում ոսկի պարունակող հանքաքարերի մշակումից (Մանիտոբա, ԱՄՆ) մկնդեղի հնացած աղբավայրերի հետ: 1949-ից 1958 թթ 11,9 գ/տ ոսկի պարունակող շուրջ 300 հազար տոննա նման աղբավայրեր են կուտակվել։ 25,1% երկաթ, 23,0% մկնդեղ, 14,6% ծծումբ։ Հիմնական հանքային բաղադրիչներն են արսենոպիրիտը (47,1%) և պիրրոտիտը (11,8%)։ Ոսկին հրակայուն վիճակում է և կապված է արսենոպիրիտի հետ։ Այն բացելու համար մշակվել է ավտոկլավային օքսիդացման գործընթաց՝ օգտագործելով հետևյալ ռեժիմը՝ ջերմաստիճանը 190-210 °C; ճնշում 1,6-2,3 ՄՊա՝ pH<1; eh=650-700 мВ; плотность пульпы 10-20 %; концентрация HNO3 60-230 г/л. При цианировании продуктов автоклавной обработки достигнуто извлечение золота на уровне 97-98 °/о, что на 75 % выше, чем при прямом цианировании. Осаждение золота из растворов рекомендуется производить сорбцией на активированный уголь. Общее извлечение золота по рекомендуемой технологии составляет 91,5 %. Технология апробирована в полупромышленных масштабах. При производительности завода 350 т отвалов в сутки капиталовложения оценены в 6,5 млн.долл., а эксплуатационные затраты - 3990 долл. на 1 кг золота.

Փաստաթղթերը նկարագրում են Բակիրչիկի հանքավայրի (Ղազախստան) գլանափաթեթներից մեկուսացված ոսկի-մկնդեղի խտանյութերի ռեդոքս գործընթացի արդյունաբերական փորձարկումների արդյունքները: Փորձարկումներն իրականացվել են 15 կգ/ժ հզորությամբ փորձնական կայանում 3 ամիս, տարրալվացման 200 °C ջերմաստիճանում։ Ազոտական թթվի օքսիդացման արգասիքներից ոսկու արդյունահանումն իրականացվել է ցիանացման եղանակով՝ ըստ CIP մեթոդի։ Փորձարկման արդյունքները գնահատելիս օքսիդացման կարճ տեւողությունը (մոտ 10 րոպե) եւ մկնդեղի, երկաթի արսենատի քիմիապես կայուն փոփոխության ձեւավորումը նշվում են որպես ռեդոքս գործընթացի դրական կողմեր: Նշվեց նաև, որ սկզբնական խտանյութերում առկա սորբցիոն ակտիվ ածխածինը բացասաբար է ազդում ցիանացման գործընթացի վրա՝ զգալիորեն նվազեցնելով ոսկու արդյունահանումը: Այս առումով առաջարկվում է հանքաքարի ֆլոտացիայի կոնցենտրացիայի բարելավված ռեժիմ, ինչը հնարավորություն է տալիս ածխածնի հիմնական զանգվածը տեղափոխել պոչամբարներ: Նույն նպատակով ստացված ոսկի-մկնդեղի խտանյութն առաջարկվում է լրացուցիչ գրավիտացիոն զտման ենթարկել կոնցենտրացիայի աղյուսակների վրա, իսկ արդեն վերամաքրված խտանյութն ուղարկել ազոտաթթվի մշակման: Դրա շնորհիվ ձեռք է բերվել ոսկու բարձր վերականգնում հիդրոմետալուրգիական ցիկլում (96%)։ Այնուամենայնիվ, ինքնահոս-ֆլոտացիոն հանքաքարի հարստացման գործընթացում մետաղների կորուստների ավելացումը (ներառյալ ածխածին պարունակող միջուկներով) թույլ չի տալիս մեզ միանշանակ առաջարկել այս տեխնոլոգիան արդյունաբերական ներդրման համար:

Բազմաթիվ ուսումնասիրություններով հաստատվում է մկնդեղի քիմիապես ուժեղ և, հետևաբար, պակաս թունավոր ձևափոխությունների առաջացման փաստը (պիրիտ-արսենոպիրիտ հանքաքարերի և խտանյութերի օքսիդացման գործընթացի ընթացքում): Այս հիման վրա մշակվել է բարձր թունավոր մկնդեղի եռօքսիդը սկորոդիտ FeAsO4*2H2O-ի վերածելու մեթոդ: 0,25M As2O3, 0,5M Fe(NO3)]2 և 2,5M HNO3 պարունակող միջուկ: մշակվում է ավտոկլավում 130-160 ° C ջերմաստիճանում: Ջերմաստիճանի նվազագույն արժեքը համապատասխանում է ցնդող NO-ի առաջացման պահին: Առավելագույն ջերմաստիճանում (160 °C) գոլորշիների ճնշումը ավտոկլավում հասնում է 1200 կՊա: Գործընթացի ընդհանուր տևողությունը 4 ժամ է, ստացված նստվածքի լուծելիությունը HNO3-ում (pH=4-ում) ստուգելը ցույց է տվել, որ մշակումից 4 ժամ հետո As-ի կոնցենտրացիան լուծույթում կազմել է 1,6 մգ/լ։

Փաստաթուղթը նկարագրում է Ag-As-ով հարուստ ֆլոտացիոն և ինքնահոս խտանյութերի (արծաթի պարունակությունը 0,8-ից մինչև 31,5 կգ/տ) ազոտաթթվով մշակման մեթոդ, որտեղ բիսմուտը, նիկելը, կոբալտը, պղինձը և ցինկը առկա են որպես հարակից օգտակար բաղադրիչներ: Խտանյութերի խառնուրդը խորհուրդ է տրվում տարրալվացնել HNO3 լուծույթով (թթվային սպառումը 124% խտանյութի զանգվածով) 125 °C ջերմաստիճանում, թթվածնի ճնշումը 1 ՄՊա; W:T=6:1, D 30 րոպե: Այս դեպքում առկա մետաղների 95-99%-ը, այդ թվում՝ մկնդեղն ու երկաթը, անցնում են լուծույթի մեջ։ Ստացված լուծույթներից հաջորդաբար նստեցվում են՝ արծաթը՝ քլորիդի տեսքով (Նախագծելով NaCl); բիսմութ օքսիքլորիդ-հիդրօքսիդ; երկաթ-մկնդեղի նստվածք (լուծույթի չեզոքացում ամոնիակով, համապատասխանաբար՝ մինչև pH=0,4-0,8 և 0,8-1,8) և նիկելի, կոբալտի, մակերեսային և պտուտակային սուլֆիդների խառնուրդ (լուծույթի մշակում ամոնիումի սուլֆատով pH=5-ով. -7): Բարձր մաքրության մետաղական արծաթի փոշին ստացվել է 600°C ջերմաստիճանում AgCl-ը սոդայի հետ կալցինացնելով։ Այլ պինդ մթերքների վերամշակումը խորհուրդ է տրվում իրականացնել ստանդարտ մեթոդներով՝ նաև մաքուր մետաղների արտադրությամբ։ Որպես պարարտանյութ առաջարկվում է օգտագործել տիղմի առանձնացումից հետո ստացված ազոտաթթվի լուծույթը։ Արծաթի և այլ մետաղների արդյունահանման աստիճանը նստվածքների քիմիական-մետալուրգիական մշակման ժամանակ հասնում է 99%-ի։

Պետք է հիշել, որ օքսիդացումը (վերականգնումը) որպես ատոմների կամ իոնների կողմից էլեկտրոններ նվիրաբերելու (և ընդունելու) գործընթաց դիտարկելը միշտ չէ, որ արտացոլում է իրական իրավիճակը, քանի որ շատ դեպքերում տեղի է ունենում էլեկտրոնների ոչ թե ամբողջական փոխանցում, այլ միայն տեղաշարժ. էլեկտրոնային ամպը մի ատոմից մյուսը:

Այնուամենայնիվ, ռեդոքսային ռեակցիաների հավասարումները կազմելու համար կարևոր չէ, թե այս դեպքում ինչպիսի կապ է ձևավորվում՝ իոնային, թե կովալենտ։ Ուստի պարզության համար կխոսենք էլեկտրոնների ավելացման կամ նվիրատվության մասին՝ անկախ կապի տեսակից։

Ստոյխիոմետրիկ գործակիցների որոշում ռեդոքսային ռեակցիաների հավասարումներում. Redox ռեակցիայի հավասարումը կազմելիս անհրաժեշտ է որոշել վերականգնող նյութը, օքսիդացնող նյութը և տրված և ստացված էլեկտրոնների քանակը։ Որպես կանոն, գործակիցներն ընտրվում են կամ մեթոդով էլեկտրոնային հաշվեկշիռ , ցանկացած մեթոդ էլեկտրոն-իոնային հավասարակշռություն (երբեմն վերջինս կոչվում է մեթոդ կես ռեակցիաներ ).

Որպես ռեդոքս ռեակցիաների հավասարումներ կազմելու օրինակ դիտարկենք պիրիտի օքսիդացման գործընթացը խտացված ազոտական թթվով։

Առաջին հերթին մենք սահմանում ենք ռեակցիայի արտադրանքները. HNO 3-ը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, ուստի ծծումբը կօքսիդացվի մինչև S 6+ օքսիդացման առավելագույն աստիճան, իսկ երկաթը մինչև Fe 3+, մինչդեռ HNO 3-ը կարող է կրճատվել մինչև NO կամ NO 2: Մենք կընտրենք ՈՉ.

Որտեղ է գտնվելու H 2 O (ձախ կամ աջ կողմում), մենք դեռ չգիտենք:

1. Նախ դիմեք էլեկտրոն-իոնային հաշվեկշռի մեթոդ (կես ռեակցիաներ): Այս մեթոդը հաշվի է առնում էլեկտրոնների անցումը մեկ ատոմից կամ իոնից մյուսը՝ հաշվի առնելով այն միջավայրի բնույթը (թթվային, ալկալային կամ չեզոք), որտեղ տեղի է ունենում ռեակցիան։

Օքսիդացման և նվազեցման գործընթացների համար հավասարումներ կազմելիս ջրածնի և թթվածնի ատոմների թիվը հավասարեցնելու համար ներմուծվում են կամ ջրի մոլեկուլներ և ջրածնի իոններ (կախված միջավայրից) (եթե միջավայրը թթվային է),կամ ջրի մոլեկուլներ և հիդրօքսիդի իոններ (եթե միջավայրը ալկալային է):Համապատասխանաբար, ստացված արտադրանքներում էլեկտրոնային-իոնային հավասարման աջ կողմում կլինեն ջրածնի իոններ և ջրի մոլեկուլներ (թթվային միջավայր) կամ հիդրօքսիդի իոններ և ջրի մոլեկուլներ (ալկալային միջավայր):

այսինքն. Էլեկտրոն-իոնային հավասարումներ գրելիս պետք է ելնել լուծույթում իրականում առկա իոնների կազմից:Բացի այդ, ինչպես կրճատ իոնային հավասարումների պատրաստման ժամանակ, նյութերը վատ են տարանջատվում, վատ են լուծվում կամ արտազատվում գազի տեսքով։ պետք է գրվի մոլեկուլային տեսքով:

Դիտարկենք մեր դեպքում օքսիդացման կես ռեակցիան: FeS 2 մոլեկուլը վերածվում է Fe 3+ իոնի (Fe (NO 3) 3 ամբողջությամբ տարանջատվում է իոնների, մենք անտեսում ենք հիդրոլիզը) և երկու SO 4 2 - իոնների (H 2 SO 4-ի տարանջատում).

Թթվածինը հավասարեցնելու համար ձախ կողմում ավելացրեք 8 H 2 O մոլեկուլ, իսկ աջ կողմում՝ 16 H + իոն (թթվային միջավայր).

Ձախ կողմի լիցքը 0 է, աջ կողմի լիցքը +15 է, ուստի FeS 2-ը պետք է հրաժարվի 15 էլեկտրոնից.

Դիտարկենք այժմ նիտրատ իոնի վերականգնողական կես ռեակցիան.

Անհրաժեշտ է NO 3-ից հեռացնել 2 O ատոմ: Դա անելու համար ձախ կողմում ավելացրեք 4 H 1+ իոն (թթվային միջավայր), իսկ աջ կողմում 2 H 2 O մոլեկուլ.

Լիցքը հավասարեցնելու համար ձախ կողմում ավելացրեք 3 էլեկտրոն (լիցք + 3).

Վերջապես մենք ունենք.

Երկու մասերը նվազեցնելով 16H + և 8H 2 O-ով, մենք ստանում ենք ռեդոքս ռեակցիայի կրճատված իոնային հավասարումը.

Հավասարման երկու կողմերին ավելացնելով NO 3 - և H + իոնների համապատասխան քանակությունը՝ մենք գտնում ենք մոլեկուլային ռեակցիայի հավասարումը.

Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ դուք երբեք ստիպված չեք եղել որոշել տարրերի օքսիդացման վիճակը՝ որոշելու համար տրված և ստացված էլեկտրոնների քանակը: Բացի այդ, մենք հաշվի առանք շրջակա միջավայրի ազդեցությունը և ինքնաբերաբար որոշեցինք, որ H 2 O-ը հավասարման աջ կողմում է: Կասկած չկա, որ այս մեթոդը շատ ավելի համահունչ է քիմիական իմաստին, քան ստանդարտ էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդը,չնայած վերջինս որոշ չափով ավելի հեշտ է հասկանալի։

2. Այս ռեակցիան մեթոդով հավասարեցնում ենք էլեկտրոնային հաշվեկշիռ . Վերականգնման գործընթացը նկարագրված է.

Օքսիդացման սխեման կազմելն ավելի դժվար է, քանի որ երկու տարր օքսիդացվում են միանգամից՝ Fe և S։ Կարող եք երկաթին նշանակել 2+ օքսիդացման աստիճան, ծծմբին՝ 1, և հաշվի առնել, որ մեկ Fe-ում կա երկու S ատոմ։ ատոմ:

Այնուամենայնիվ, դա հնարավոր է անել առանց օքսիդացման վիճակները որոշելու և գրել սխեմային նմանվող սխեմա.

Աջ կողմն ունի +15 լիցք, ձախը՝ 0, ուստի FeS 2-ը պետք է հրաժարվի 15 էլեկտրոնից։ Գրեք ընդհանուր մնացորդը.

հինգ HNO 3 մոլեկուլ օգտագործվում է FeS 2-ը օքսիդացնելու համար, և ևս երեք HNO 3 մոլեկուլ անհրաժեշտ է Fe(NO 3) 3 ձևավորման համար.

Ջրածինը և թթվածինը հավասարեցնելու համար աջ կողմում ավելացրեք երկու H 2 O մոլեկուլ.

Էլեկտրոն-իոնային հավասարակշռության մեթոդն ավելի բազմակողմանի է, քան էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդը և ունի անհերքելի առավելություն գործակիցների ընտրության հարցում շատ ռեդոքս ռեակցիաներում, մասնավորապես, օրգանական միացությունների մասնակցությամբ, որոնցում նույնիսկ օքսիդացման վիճակների որոշման կարգը շատ է։ բարդ.

Դիտարկենք, օրինակ, էթիլենի օքսիդացման գործընթացը, որը տեղի է ունենում, երբ այն անցնում է կալիումի պերմանգանատի ջրային լուծույթով։ Արդյունքում, էթիլենը օքսիդացվում է էթիլենգլիկոլի HO-CH 2 -CH 2 -OH, իսկ պերմանգանատը վերածվում է մանգանի (IV) օքսիդի, բացի այդ, ինչպես պարզ կլինի վերջնական հավասարակշռության հավասարումից, կալիումի հիդրօքսիդը նույնպես ձևավորվում է: իրավունք:

Նման տերմինների անհրաժեշտ կրճատումները կատարելուց հետո հավասարումը գրում ենք վերջնական մոլեկուլային տեսքով

Redox ռեակցիաների ստանդարտ պոտենցիալները:Իրական պայմաններում ցանկացած ռեդոքս ռեակցիայի առաջացման հավանականությունը պայմանավորված է մի շարք պատճառներով՝ ջերմաստիճան, օքսիդացնող և վերականգնող նյութի բնույթ, միջավայրի թթվայնություն, ռեակցիայի մեջ ներգրավված նյութերի կոնցենտրացիան և այլն։ Դժվար է հաշվի առնել այս բոլոր գործոնները, բայց, հիշելով, որ ցանկացած ռեդոքս ռեակցիա տեղի է ունենում էլեկտրոնների տեղափոխմամբ վերականգնող նյութից դեպի օքսիդացնող նյութ, հնարավոր է սահմանել նման ռեակցիայի հնարավորության չափանիշ:

Ռեդոքս պրոցեսների քանակական բնութագրերն են Օքսիդացնող և վերականգնող նյութերի նորմալ ռեդոքս պոտենցիալները (կամ ստանդարտ պոտենցիալներէլեկտրոդներ):

Նման պոտենցիալների ֆիզիկաքիմիական նշանակությունը հասկանալու համար անհրաժեշտ է վերլուծել այսպես կոչված էլեկտրաքիմիական պրոցեսները։

Քիմիական ռեակցիաները, որոնք տեղի են ունենում ռեակտիվները կազմող տարրերի օքսիդացման աստիճանի փոփոխությամբ, կոչվում են ռեդոքս ռեակցիաներ։

Օքսիդացումը ատոմից, մոլեկուլից կամ իոնից էլեկտրոններ նվիրելու գործընթաց է: Եթե ատոմը հրաժարվում է իր էլեկտրոններից, ապա այն ստանում է դրական լիցք, օրինակ.

Եթե բացասական լիցքավորված իոնը (լիցք -1), օրինակ, տալիս է 1 էլեկտրոն, ապա այն դառնում է չեզոք ատոմ.

Եթե դրական լիցքավորված իոնը կամ ատոմը հրաժարվում է էլեկտրոններից, ապա նրա դրական լիցքի արժեքը մեծանում է ըստ տրված էլեկտրոնների թվի.

Կրճատումը ատոմին, մոլեկուլին կամ իոնին էլեկտրոններ ավելացնելու գործընթացն է:

Երբ ատոմը ստանում է էլեկտրոններ, այն դառնում է բացասական լիցքավորված իոն.

Եթե դրական լիցքավորված իոնն ընդունում է էլեկտրոններ, ապա նրա լիցքը նվազում է, օրինակ.

կամ այն կարող է գնալ դեպի չեզոք ատոմ.

Օքսիդացնող նյութը ատոմ, մոլեկուլ կամ իոն է, որն ընդունում է էլեկտրոնները։ Նվազեցնող նյութը ատոմ, մոլեկուլ կամ իոն է, որը նվիրաբերում է էլեկտրոններ:

Ռեակցիայի ընթացքում օքսիդացնող նյութը կրճատվում է, իսկ վերականգնողը՝ օքսիդացված։

Redox ռեակցիաների հավասարումների կազմում և գործակիցների ընտրություն: Redox ռեակցիայի հավասարումը կազմելիս անհրաժեշտ է որոշել վերականգնող նյութը, օքսիդացնող նյութը, տրված և ստացված էլեկտրոնների քանակը։

Որպես կանոն, գործակիցներն ընտրվում են կամ էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդով, կամ էլ էլեկտրոն-իոնային հաշվեկշռի մեթոդով (երբեմն վերջինս կոչվում է կիսա-ռեակցիայի մեթոդ):

Որպես ռեդոքս ռեակցիաների հավասարումներ կազմելու օրինակ՝ դիտարկենք պիրիտի օքսիդացման գործընթացը կենտրոնացված ազոտաթթվով.

Նախ, եկեք սահմանենք ռեակցիայի արտադրանքները. ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, ուստի ծծումբը կօքսիդացվի մինչև առավելագույն օքսիդացման վիճակ, իսկ երկաթը՝ մինչև, մինչդեռ այն կարող է կրճատվել մինչև կամ: Մենք կընտրենք։

Որտեղ այն կտեղակայվի (ձախ կամ աջ կողմում), մենք դեռ չգիտենք:

1. Նախ կիրառենք էլեկտրոն-իոն հավասարակշռության մեթոդը։ Այս մեթոդը հաշվի է առնում էլեկտրոնների անցումը մեկ ատոմից կամ իոնից մյուսը՝ հաշվի առնելով այն միջավայրի բնույթը (թթվային, ալկալային կամ չեզոք), որտեղ տեղի է ունենում ռեակցիան։ - Օքսիդացման և վերացման գործընթացների համար հավասարումներ կազմելիս ջրածնի և թթվածնի ատոմների թիվը հավասարեցնելու համար ներմուծվում են (կախված միջավայրից) կամ ջրի մոլեկուլներ և ջրածնի իոններ (եթե միջավայրը թթվային է), կամ ջրի մոլեկուլներ և հիդրօքսիդի իոններ. (եթե միջավայրը ալկալային է): Համապատասխանաբար, ստացված արտադրանքներում էլեկտրոնային-իոնային հավասարման աջ կողմում կլինեն ջրածնի իոններ և ջրի մոլեկուլներ (թթվային միջավայր) կամ հիդրօքսիդի իոններ և ջրի մոլեկուլներ (ալկալային միջավայր):

Այսպիսով, էլեկտրոնային իոնային հավասարումներ գրելիս պետք է ելնել լուծույթում իրականում առկա իոնների բաղադրությունից։ Բացի այդ, ինչպես կրճատ իոնային հավասարումների պատրաստման ժամանակ, այն նյութերը, որոնք վատ տարանջատվող, վատ լուծվող կամ գազի ձևով ազատված են, պետք է գրվեն մոլեկուլային տեսքով:

Դիտարկենք մեր դեպքում օքսիդացման կես ռեակցիան:

Մոլեկուլը վերածվում է իոնի, ամբողջությամբ տարանջատվում է իոնների, մենք անտեսում ենք հիդրոլիզը) և երկու իոն (դիսոցացիա).

Թթվածինը հավասարեցնելու համար ձախ կողմում ավելացրեք 8 մոլեկուլ, իսկ աջ կողմում՝ 16 իոն (թթվային միջավայր):

Ձախ կողմի լիցքը 0 է, հետևաբար աջ կողմի լիցքը պետք է հրաժարվի 15 էլեկտրոնից.

Դիտարկենք այժմ նիտրատ իոնի վերականգնողական կես ռեակցիան.

Անհրաժեշտ է O ատոմից հանել, դրա համար ձախ կողմում ավելացրեք 4 իոն (թթվային միջավայր), իսկ աջ կողմում՝ 2 մոլեկուլ։

Ձախ կողմի լիցքը (լիցքը) հավասարեցնելու համար ավելացրեք 3 էլեկտրոն.

Վերջապես մենք ունենք.

Երկու մասերը կրճատելով՝ մենք ստանում ենք ռեդոքս ռեակցիայի կրճատված իոնային հավասարումը.

Հավասարման երկու կողմերին ավելացնելով համապատասխան թվով իոններ՝ մենք գտնում ենք մոլեկուլային ռեակցիայի հավասարումը.

Նկատի ունեցեք, որ նվիրաբերված և ստացված էլեկտրոնների քանակը որոշելու համար մենք երբեք ստիպված չենք եղել որոշել տարրերի օքսիդացման վիճակը: Բացի այդ, մենք հաշվի ենք առել շրջակա միջավայրի ազդեցությունը և ավտոմատ կերպով որոշել, թե ինչ է գտնվում հավասարման աջ կողմում: Հստակ է, որ այս մեթոդը շատ ավելի համահունչ է քիմիական իմաստին, քան ստանդարտ էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդը, թեև վերջինս որոշ չափով ավելի հեշտ է հասկանալ:

2. Հավասարեցրեք այս ռեակցիան՝ օգտագործելով էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդը: Վերականգնման գործընթացը նկարագրված է պարզապես.

Օքսիդացման սխեման կազմելն ավելի դժվար է, քանի որ միանգամից 2 տարր են օքսիդանում՝ Fe և S: Դուք կարող եք երկաթին օքսիդացման վիճակը վերագրել ծծմբին և հաշվի առնել, որ 1 Fe ատոմի վրա կա երկու S ատոմ.

Այնուամենայնիվ, հնարավոր է հրաժարվել օքսիդացման վիճակների որոշումից և գրել սխեման, որը նման է սխեմային (7.1).

Աջ կողմն ունի +15 լիցք, ձախը՝ 0, ուստի այն պետք է հրաժարվի 15 էլեկտրոնից։ Գրեք ընդհանուր մնացորդը.

5 մոլեկուլ գնում է օքսիդացման, և առաջանալու համար անհրաժեշտ է ևս 3 մոլեկուլ

Ջրածինը և թթվածինը հավասարեցնելու համար աջ կողմում ավելացրեք 2 մոլեկուլ.

Դիտարկենք, օրինակ, էթիլենի օքսիդացման գործընթացը, որը տեղի է ունենում, երբ այն անցնում է կալիումի պերմանգանատի ջրային լուծույթով։ Արդյունքում, էթիլենը օքսիդացվում է էթիլեն գլիկոլի, իսկ պերմանգանատը վերածվում է մանգանի (IV) օքսիդի, բացի այդ, ինչպես պարզ կլինի վերջնական հավասարակշռության հավասարումից, աջ կողմում ձևավորվում է նաև կալիումի հիդրօքսիդ.

Redox ռեակցիաների քանակական բնութագրերը. Մի շարք ստանդարտ էլեկտրոդների պոտենցիալներ: Իրական պայմաններում ցանկացած ռեդոքս ռեակցիայի առաջացման հավանականությունը պայմանավորված է մի շարք պատճառներով՝ ջերմաստիճան, օքսիդացնող և վերականգնող նյութի բնույթ, միջավայրի թթվայնություն, ռեակցիայի մեջ ներգրավված նյութերի կոնցենտրացիան և այլն:

Կարող է դժվար լինել հաշվի առնել այս բոլոր գործոնները, բայց, հիշելով, որ ցանկացած ռեդոքս ռեակցիա տեղի է ունենում էլեկտրոնների տեղափոխմամբ վերականգնող նյութից դեպի օքսիդացնող նյութ, հնարավոր է սահմանել նման ռեակցիայի հնարավորության չափանիշ:

Օքսիդացման պրոցեսների քանակական բնութագրերը օքսիդացնող նյութերի և վերականգնող նյութերի (կամ ստանդարտ էլեկտրոդների պոտենցիալների) նորմալ ռեդոքս պոտենցիալներն են:

Քիմիական գործընթացները, որոնք ուղեկցվում են էլեկտրական հոսանքի առաջացմամբ կամ դրա հետևանքով, կոչվում են էլեկտրաքիմիական։

Էլեկտրաքիմիական գործընթացների բնույթը հասկանալու համար մենք դիմում ենք մի քանի բավականին պարզ իրավիճակների դիտարկմանը: Պատկերացրեք ջրի մեջ ընկղմված մետաղյա ափսե: Բևեռային ջրի մոլեկուլների ազդեցությամբ մետաղական իոններն անջատվում են թիթեղի մակերեսից և ջրվում, անցնում հեղուկ փուլ։ Այս դեպքում վերջինս դառնում է դրական լիցքավորված, իսկ մետաղական թիթեղի վրա առաջանում է էլեկտրոնների ավելցուկ։ Որքան ավելի է ընթանում գործընթացը, այնքան մեծ է լիցքը ինչպես ափսեի, այնպես էլ հեղուկ փուլի համար:

Լուծման կատիոնների և մետաղական ավելցուկային էլեկտրոնների էլեկտրաստատիկ ձգողականության պատճառով ֆազային սահմանում առաջանում է այսպես կոչված էլեկտրական կրկնակի շերտ, որն արգելակում է մետաղի իոնների հետագա անցումը հեղուկ փուլ։ Ի վերջո, գալիս է պահը, երբ լուծույթի և մետաղական թիթեղների միջև հավասարակշռություն է հաստատվում, որը կարող է արտահայտվել հավասարմամբ.

կամ հաշվի առնելով լուծույթում իոնների խոնավացումը.

Այս հավասարակշռության վիճակը կախված է մետաղի բնույթից, լուծույթում նրա իոնների կոնցենտրացիայից, ջերմաստիճանից և ճնշումից։

Երբ մետաղը ընկղմվում է ոչ թե ջրի, այլ այս մետաղի աղի լուծույթի մեջ, Լե Շատելիեի սկզբունքով հավասարակշռությունը տեղափոխվում է ձախ, և որքան մեծ է մետաղի իոնների կոնցենտրացիան լուծույթում, այնքան մեծ է։ Ակտիվ մետաղները, որոնց իոնները լուծույթի մեջ մտնելու լավ հատկություն ունեն, այս դեպքում բացասական լիցքավորված կլինեն, թեև ավելի քիչ չափով, քան մաքուր ջրում:

Հավասարակշռությունը (7.2) կարող է տեղափոխվել աջ, եթե էլեկտրոնները մետաղից այս կամ այն կերպ հեռացվեն: Սա կլուծի մետաղական ափսեը: Ընդհակառակը, եթե էլեկտրոնները դրսից բերվեն մետաղական թիթեղ, ապա դրա վրա գտնվող լուծույթից իոններ կտեղավորվեն։

Ինչպես արդեն նշվեց, երբ մետաղը ընկղմվում է լուծույթի մեջ, ֆազային սահմանում ձևավորվում է կրկնակի էլեկտրական շերտ: Պոտենցիալ տարբերությունը, որը տեղի է ունենում մետաղի և շրջակա հեղուկի փուլի միջև, կոչվում է էլեկտրոդի ներուժ: Այս պոտենցիալը բնորոշ է մետաղի ռեդոքսային ունակությանը պինդ փուլի տեսքով։

Նկատի ունեցեք, որ մետաղի մեկուսացված ատոմում (միատոմային գոլորշիների վիճակ, որը տեղի է ունենում բարձր ջերմաստիճանների և հազվադեպության բարձր աստիճանի դեպքում), ռեդոքսի հատկությունները բնութագրվում են այլ արժեքով, որը կոչվում է իոնացման ներուժ: Իոնացման պոտենցիալը էներգիան է, որն անհրաժեշտ է էլեկտրոնը մեկուսացված ատոմից անջատելու համար։

Էլեկտրոդի ներուժի բացարձակ արժեքը չի կարող ուղղակիորեն չափվել: Միևնույն ժամանակ, դժվար չէ չափել էլեկտրոդի պոտենցիալ տարբերությունը, որը տեղի է ունենում մետաղ-լուծույթի երկու զույգերից բաղկացած համակարգում։ Նման զույգերը կոչվում են կիսամյակային տարրեր: Մենք պայմանավորվեցինք որոշել մետաղների էլեկտրոդային պոտենցիալները այսպես կոչված ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդի նկատմամբ, որի պոտենցիալը կամայականորեն ընդունվում է որպես զրո: Ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդը բաղկացած է հատուկ պատրաստված պլատինե ափսեից, որը ընկղմված է ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայով թթվային լուծույթի մեջ և լվանում է ջրածնի գազի հոսքով Pa ճնշման տակ, ջերմաստիճանում:

Ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդում պոտենցիալի առաջացումը կարելի է պատկերացնել հետևյալ կերպ. Գազային ջրածինը, ներծծվելով պլատինի կողմից, անցնում է ատոմային վիճակի.

Թիթեղի մակերևույթի վրա ձևավորված ատոմային ջրածնի, լուծույթում ջրածնի իոնների և պլատինի (էլեկտրոնների!) միջև տեղի է ունենում դինամիկ հավասարակշռության վիճակ.

Ընդհանուր գործընթացը արտահայտվում է հավասարմամբ.

Պլատինը չի մասնակցում ռեդոքս գործընթացին, այլ միայն ատոմային ջրածնի կրող է։

Եթե 1 մոլ/լ հավասար մետաղական իոնների կոնցենտրացիայով իր աղի լուծույթի մեջ ընկղմված մետաղական թիթեղը միացված է ստանդարտ ջրածնային էլեկտրոդին, ապա կստացվի գալվանական բջիջ։ Այս տարրի էլեկտրաշարժիչ ուժը (EMF), որը չափվում է և բնութագրում է մետաղի ստանդարտ էլեկտրոդային ներուժը, որը սովորաբար նշվում է որպես.

Աղյուսակ 7.1-ում ներկայացված են որոշ մետաղների ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալների արժեքները: Էլեկտրոդների ստանդարտ պոտենցիալները, որոնք գործում են որպես վերականգնող նյութեր ջրածնի նկատմամբ, ունեն «-» նշան, իսկ «+» նշանը նշում է էլեկտրոդների ստանդարտ պոտենցիալները, որոնք օքսիդացնող նյութեր են:

Մետաղները, դասավորված իրենց ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալների աճման կարգով, կազմում են այսպես կոչված մետաղական լարումների էլեկտրաքիմիական շարքը.

Մի շարք լարումներ բնութագրում են մետաղների քիմիական հատկությունները.

1. Որքան բացասական է մետաղի էլեկտրոդային պոտենցիալը, այնքան մեծ է նրա նվազեցման կարողությունը։

2. Յուրաքանչյուր մետաղ ի վիճակի է աղի լուծույթներից տեղահանել (վերականգնել) այն մետաղները, որոնք գտնվում են իրենից հետո մետաղական լարումների էլեկտրաքիմիական շարքում։

3. Բոլոր մետաղները, որոնք ունեն բացասական ստանդարտ էլեկտրոդային ներուժ, այսինքն. տեղակայված մետաղների լարման էլեկտրաքիմիական շարքում ջրածնի ձախ կողմում, կարողանում են այն տեղահանել թթվային լուծույթներից։

Հարկ է նշել, որ ներկայացված շարքը բնութագրում է մետաղների և դրանց աղերի վարքը միայն ջրային լուծույթներում և սենյակային ջերմաստիճանում։ Բացի այդ, պետք է հիշել, որ աղյուսակում նշված ստանդարտ էլեկտրոդների պոտենցիալները հաշվի են առնում լուծիչի մոլեկուլների հետ այս կամ այն իոնի փոխազդեցության առանձնահատկությունները: Սա կարող է խախտել մետաղների լարման էլեկտրաքիմիական շարքում մետաղների դասավորության որոշ ակնկալվող օրինաչափություններ: Օրինակ, մետաղների լարման էլեկտրաքիմիական շարքը սկսվում է լիթիումից, մինչդեռ ռուբիդիումը և կալիումը, որոնք քիմիապես ավելի ակտիվ են, գտնվում են լիթիումից աջ: Դա պայմանավորված է լիթիումի իոնների հիդրացման գործընթացի բացառիկ բարձր էներգիայով՝ համեմատած ալկալիական մետաղների այլ իոնների հետ:

Միևնույն ժամանակ, Աղյուսակ 7.1-ը ցույց է տալիս ստանդարտ ռեդոքսային պոտենցիալները, որոնք չափվել են (7.3) տիպի ոչ մետաղական համակարգերի համար, որոնք հավասարակշռության մեջ են նորմալ ջրածնի էլեկտրոդի նկատմամբ:

Աղյուսակում ներկայացված են հետևյալ ընդհանուր ձևի կրճատման կիսա-ռեակցիաները.

Ինչպես մետաղների արժեքը որոշելու դեպքում, ոչ մետաղների արժեքները չափվում են 25 ° C ջերմաստիճանում և հավասարակշռությանը մասնակցող բոլոր ատոմային և մոլեկուլային տեսակների կոնցենտրացիայում, որը հավասար է 1 մոլ/լ:

Աղյուսակ 7.1. Ստանդարտ ռեդոքս պոտենցիալներ 25 °C (298 K)

(տես սկանավորում)

Ստանդարտ ռեդոքս պոտենցիալի հանրահաշվական արժեքը բնութագրում է համապատասխան օքսիդացված ձևի օքսիդատիվ ակտիվությունը: Հետևաբար, ստանդարտ ռեդոքս պոտենցիալների արժեքների համեմատությունը մեզ թույլ է տալիս պատասխանել հարցին. արդյո՞ք այս կամ այն ռեդոքսային ռեակցիան շարունակվում է:

10. Redox ռեակցիաներ

Օքսիդացման ռեակցիաները լուծույթներում:

Օքսիդացում

- ատոմից, մոլեկուլից կամ իոնից էլեկտրոններ նվիրելու գործընթացն է։ Եթե ատոմը հրաժարվում է իր էլեկտրոններից, ապա այն ստանում է դրական լիցք՝ լ - , տալիս է 1 էլեկտրոն, այնուհետև այն դառնում է չեզոք ատոմ.

Կրճատումը ատոմին, մոլեկուլին կամ իոնին էլեկտրոններ ավելացնելու գործընթացն է:

Եթե ատոմը ստանում է էլեկտրոններ, ապա այն վերածվում է բացասական լիցքավորված իոնի.

Եթե դրական լիցքավորված իոնն ընդունում է էլեկտրոններ, ապա նրա լիցքը նվազում է.

կամ այն կարող է գնալ դեպի չեզոք ատոմ.

օքսիդացնող նյութ
էլեկտրոնների ընդունում: վերականգնող ատոմ է, մոլեկուլ կամ իոն, էլեկտրոններ նվիրաբերելով.

Օքսիդացնող նյութ

ռեակցիայի ժամանակ կրճատվում է, վերականգնող նյութը օքսիդացված է։

Ստոյխիոմետրիկ գործակիցների որոշում ռեդոքսային ռեակցիաների հավասարումներում. Redox ռեակցիայի հավասարումը կազմելիս անհրաժեշտ է որոշել վերականգնող նյութը, օքսիդացնող նյութը և տրված և ստացված էլեկտրոնների քանակը։ Որպես կանոն, գործակիցներն ընտրվում են կամ մեթոդով էլեկտրոնային հաշվեկշիռ

, ցանկացած մեթոդ էլեկտրոն-իոնային հավասարակշռություն (երբեմն վերջինս կոչվում է մեթոդ կես ռեակցիաներ ).

Առաջին հերթին մենք սահմանում ենք ռեակցիայի արտադրանքները.

HNO3 ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, ուստի ծծումբը կօքսիդացվի մինչև իր առավելագույն օքսիդացման աստիճանը S 6+, իսկ երկաթը՝ Fe 3+, մինչդեռ HNO 3 կարող է վերականգնել մինչև N0 կամ NO 2. Մենք կընտրենք N O:

Որտեղ կտեղակայվի

H2O (ձախ կամ աջ կողմում), մենք դեռ չգիտենք:

1. Նախ դիմեք էլեկտրոն-իոն հավասարակշռության մեթոդ

(կես ռեակցիաներ): Այս մեթոդը հաշվի է առնում էլեկտրոնների անցումը մեկ ատոմից կամ իոնից մյուսը՝ հաշվի առնելով այն միջավայրի բնույթը (թթվային, ալկալային կամ չեզոք), որտեղ տեղի է ունենում ռեակցիան։

Դիտարկենք մեր դեպքում օքսիդացման կես ռեակցիան: Մոլեկուլ

FeS 2 վերածվում է Fe իոնի 3+ (F e (N O 3) 3 ամբողջությամբ տարանջատվում է իոնների, հիդրոլիզը անտեսվում է) և երկու իոնների SO 4 2 - (H 2 SO 4-ի դիսոցացիա):

Թթվածինը հավասարեցնելու համար ձախ կողմում ավելացրեք 8 H մոլեկուլ

2 Oh, իսկ աջ - 16 H իոններ+ (թթվային միջավայր):

Ձախ կողմի լիցքը 0 է, աջ կողմի լիցքը +15, ուրեմն

FeS 2 պետք է նվիրաբերի 15 էլեկտրոն.

Դիտարկենք այժմ նիտրատ իոնի վերականգնողական կես ռեակցիան.

Պետք է խլել

N O 3 2 O ատոմ Դա անելու համար ձախ կողմում ավելացրեք 4 H իոն 1+ (թթվային միջավայր), իսկ աջում՝ 2 H մոլեկուլ 2 O:

Լիցքը ձախ կողմում հավասարեցնելու համար (լիցք

+3) ավելացնել 3 էլեկտրոն.

Վերջապես մենք ունենք.

Երկու մասերը նվազեցնելով 16N-ով

+ և 8Н 2 Օհ, մենք ստանում ենք ռեդոքս ռեակցիայի կրճատված իոնային հավասարումը.

Հավասարման երկու կողմերին համապատասխան թվով իոններ ավելացնելով

NO 3 - և H+ մենք գտնում ենք մոլեկուլային ռեակցիայի հավասարումը.

Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ դուք երբեք ստիպված չեք եղել որոշել տարրերի օքսիդացման վիճակը՝ որոշելու համար տրված և ստացված էլեկտրոնների քանակը: Բացի այդ, մենք հաշվի ենք առել շրջակա միջավայրի ազդեցությունը և ինքնաբերաբար որոշել, որ Հ

2 O-ն հավասարման աջ կողմում է: Կասկած չկա, որ այս մեթոդը շատ ավելի համահունչ է քիմիական իմաստին, քան ստանդարտ էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդը,չնայած վերջինս որոշ չափով ավելի հեշտ է հասկանալի։

2. Այս ռեակցիան մեթոդով հավասարեցնում ենք էլեկտրոնային հաշվեկշիռ . Վերականգնման գործընթացը նկարագրված է.

Օքսիդացման սխեման կազմելն ավելի դժվար է, քանի որ երկու տարր միանգամից օքսիդացված են.

Ֆե և Ս. Կարելի է երկաթին վերագրել օքսիդացման աստիճան 2+, ծծմբին՝ 1- և հաշվի առնել, որ յուրաքանչյուր Fe ատոմում կա երկու S ատոմ.

Այնուամենայնիվ, դա հնարավոր է անել առանց օքսիդացման վիճակները որոշելու և գրել սխեմային նմանվող սխեմա.

Աջ կողմը լիցքավորում է +15, ձախը՝ 0, ուրեմն

FeS 2 պետք է նվիրաբերի 15 էլեկտրոն: Գրեք ընդհանուր մնացորդը.

հինգ HNO մոլեկուլներ

3 պատրաստվում է օքսիդացվել FeS2, և ևս երեք մոլեկուլ HNO3 կրթության համար անհրաժեշտ Fe (N O 3) 3:

Ջրածինը և թթվածինը հավասարեցնելու համար աջ կողմում ավելացրեք երկու H մոլեկուլ

2 O:

Էլեկտրոն-իոնային հավասարակշռության մեթոդն ավելի բազմակողմանի է, քան էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդը և ունի անհերքելի առավելություն գործակիցների ընտրության հարցում.

մեջ շատ ռեդոքս ռեակցիաներ, մասնավորապես, կապված օրգանական միացությունների հետ, որոնցում նույնիսկ օքսիդացման վիճակների որոշման կարգը շատ բարդ է:

CH 2 - CH 2 -OH, և պերմանգանատը վերածվում է մանգանի (IV) օքսիդի, բացի այդ, ինչպես պարզ կլինի վերջնական հավասարակշռության հավասարումից, աջ կողմում ձևավորվում է նաև կալիումի հիդրօքսիդ.

Redox ռեակցիաների ստանդարտ պոտենցիալները:
Իրական պայմաններում ցանկացած ռեդոքս ռեակցիայի առաջացման հավանականությունը պայմանավորված է մի շարք պատճառներով՝ ջերմաստիճան, օքսիդացնող և վերականգնող նյութի բնույթ, միջավայրի թթվայնություն, ռեակցիայի մեջ ներգրավված նյութերի կոնցենտրացիան և այլն։ Դժվար է հաշվի առնել այս բոլոր գործոնները, բայց, հիշելով, որ ցանկացած ռեդոքս ռեակցիա տեղի է ունենում էլեկտրոնների տեղափոխմամբ վերականգնող նյութից դեպի օքսիդացնող նյութ, հնարավոր է սահմանել նման ռեակցիայի հնարավորության չափանիշ:

Էլեկտրաքիմիական գործընթացների բնույթը հասկանալու համար մենք դիմում ենք մի քանի բավականին պարզ իրավիճակների դիտարկմանը: Պատկերացրեք ջրի մեջ ընկղմված մետաղյա ափսե: Բևեռային ջրի մոլեկուլների ազդեցությամբ մետաղական իոններն անջատվում են թիթեղի մակերեսից և ջրվում, անցնում հեղուկ փուլ։ Այս դեպքում վերջինս դառնում է դրական լիցքավորված, իսկ մետաղական թիթեղի վրա առաջանում է էլեկտրոնների ավելցուկ։ Որքան գործընթացը շարունակվի, այնքան ավելի մեծ է լիցքը:

, ինչպես թիթեղները, այնպես էլ հեղուկ փուլը:

Լուծման կատիոնների և մետաղական ավելցուկային էլեկտրոնների էլեկտրաստատիկ ձգողականության պատճառով ֆազային սահմանում առաջանում է այսպես կոչված էլեկտրական կրկնակի շերտ, որն արգելակում է մետաղի իոնների հետագա անցումը հեղուկ փուլ։ Վերջապես, գալիս է մի պահ, երբ լուծույթի և մետաղական ափսեի միջև հավասարակշռություն է հաստատվում, որը կարող է արտահայտվել հավասարմամբ.

կամ հաշվի առնելով լուծույթում իոնների խոնավացումը.

Այս հավասարակշռության վիճակը կախված է մետաղի բնույթից, լուծույթում նրա իոնների կոնցենտրացիայից, ջերմաստիճանից և

ճնշում.

Հավասարակշռությունը կարող է տեղափոխվել աջ, եթե այս կամ այն կերպ մետաղից էլեկտրոնները հեռացվեն: Սա կլուծի մետաղական ափսեը: Ընդհակառակը, եթե էլեկտրոնները դրսից բերվեն մետաղական թիթեղ, ապա դրա վրա իոններ կտեղադրվեն

-ից լուծում.

Երբ մետաղը ընկղմվում է լուծույթի մեջ, ֆազային սահմանում առաջանում է կրկնակի էլեկտրական շերտ։ Պոտենցիալ տարբերությունը, որը տեղի է ունենում մետաղի և շրջակա հեղուկի փուլի միջև, կոչվում է էլեկտրոդի ներուժ: Այս պոտենցիալը բնորոշ է մետաղի ռեդոքսային ունակությանը պինդ փուլի տեսքով։

Մեկուսացված մետաղի ատոմում (միատոմային գոլորշիների վիճակ, որը տեղի է ունենում բարձր ջերմաստիճանների և հազվադեպության բարձր աստիճանի դեպքում), ռեդոքսի հատկությունները բնութագրվում են այլ մեծությամբ, որը կոչվում է իոնացման ներուժ: Իոնացման պոտենցիալը էներգիան է, որն անհրաժեշտ է էլեկտրոնը մեկուսացված ատոմից անջատելու համար։

Էլեկտրոդի ներուժի բացարձակ արժեքը չի կարող ուղղակիորեն չափվել: Միևնույն ժամանակ, դժվար չէ չափել էլեկտրոդի պոտենցիալ տարբերությունը, որը տեղի է ունենում մետաղ-լուծույթի երկու զույգերից բաղկացած համակարգում։ Նման զույգերը կոչվում են կես տարրեր . Մենք պայմանավորվեցինք որոշել մետաղների էլեկտրոդային պոտենցիալները այսպես կոչված ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդի նկատմամբ, որի պոտենցիալը կամայականորեն ընդունվում է որպես զրո: Ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդը բաղկացած է հատուկ պատրաստված պլատինե թիթեղից, որը ընկղմված է թթվային լուծույթի մեջ՝ ջրածնի իոնի կոնցենտրացիայով 1 մոլ/լ և լվացվում է ջրածնի գազի շիթով 10 ճնշման տակ։

5 Pa, 25 °C-ում. Մի շարք ստանդարտ էլեկտրոդների պոտենցիալներ:
Եթե 1 մոլ/լ հավասար մետաղական իոնների կոնցենտրացիայով իր աղի լուծույթի մեջ ընկղմված մետաղական թիթեղը միացված է ստանդարտ ջրածնային էլեկտրոդին, ապա կստացվի գալվանական բջիջ։ Այս տարրի էլեկտրաշարժիչ ուժը (EMF), որը չափվում է 25 ° C-ում, բնութագրում է մետաղի ստանդարտ էլեկտրոդային ներուժ,սովորաբար կոչվում է E°:

Էլեկտրոդների ստանդարտ պոտենցիալները, որոնք գործում են որպես վերականգնող նյութեր ջրածնի նկատմամբ, ունեն «-» նշանը, իսկ «+» նշանը՝ էլեկտրոդների ստանդարտ պոտենցիալները, որոնք օքսիդացնող նյութեր են:

Մետաղները, դասավորված իրենց ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալների աճման կարգով, կազմում են այսպես կոչված մետաղների էլեկտրաքիմիական լարման շարք :Li, Rb,Կ, վա Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Մի շարք լարումներ բնութագրում են մետաղների քիմիական հատկությունները.

1. Որքան բացասական է մետաղի էլեկտրոդային պոտենցիալը, այնքան մեծ է նրա նվազեցման կարողությունը։

3. Բոլոր մետաղները, որոնք ունեն բացասական ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալ, այսինքն՝ նրանք, որոնք գտնվում են ջրածնից ձախ մետաղական լարումների էլեկտրաքիմիական շարքում, ունակ են այն տեղահանել թթվային լուծույթներից։

Ինչպես մետաղների E° արժեքը որոշելու դեպքում, ոչ մետաղների E° արժեքները չափվում են 25°C ջերմաստիճանում և հավասարակշռությանը մասնակցող բոլոր ատոմային և մոլեկուլային տեսակների կոնցենտրացիայում, որը հավասար է 1 մոլի: /լ.

Ստանդարտ ռեդոքս պոտենցիալի հանրահաշվական արժեքը բնութագրում է համապատասխան օքսիդացված ձևի օքսիդատիվ ակտիվությունը: Այսպիսով Ստանդարտ օքսիդավերականգնման պոտենցիալների արժեքների համեմատությունը թույլ է տալիս պատասխանել այն հարցին, թե տեղի է ունենում այս կամ այն ռեդոքս ռեակցիան:

Որոշակի ռեդոքսային ռեակցիայի առաջացման հավանականությունը գնահատելու քանակական չափանիշ է Օքսիդացման և նվազեցման կիսա-ռեակցիաների ստանդարտ ռեդոքս պոտենցիալների տարբերության դրական արժեքը:

Լուծումների էլեկտրոլիզ.

Ռեդոքսային ռեակցիաների համակցությունը, որը տեղի է ունենում էլեկտրոդների վրա էլեկտրոլիտային լուծույթներում կամ հալվում է, երբ դրանց միջով էլեկտրական հոսանք է անցնում, կոչվում է էլեկտրոլիզ։

Ընթացիկ աղբյուրի կաթոդում տեղի է ունենում լուծույթից կամ հալոցքից էլեկտրոններ կատիոններին փոխանցելու գործընթացը, հետևաբար. կաթոդը «ռեդուկտոր» է։Անոդում էլեկտրոնները նվիրաբերվում են անիոնների կողմից, հետևաբար անոդը «օքսիդիչ» է:

Էլեկտրոլիզի ընթացքում մրցակցային գործընթացները կարող են տեղի ունենալ ինչպես անոդում, այնպես էլ կաթոդում:

Երբ էլեկտրոլիզն իրականացվում է իներտ (ոչ սպառվող) անոդի միջոցով (օրինակ՝ գրաֆիտ կամ պլատին), որպես կանոն, մրցակցում են երկու օքսիդատիվ և երկու վերականգնողական գործընթացներ.

անոդում - անիոնների և հիդրօքսիդի իոնների օքսիդացում,

կաթոդում - կատիոնների և ջրածնի իոնների կրճատում:

Երբ էլեկտրոլիզն իրականացվում է ակտիվ (սպառվող) անոդի միջոցով, գործընթացը դառնում է ավելի բարդ, և էլեկտրոդների վրա մրցակցող ռեակցիաները հետևյալն են.

անոդում - անիոնների և հիդրօքսիդի իոնների օքսիդացում, մետաղի անոդային տարրալուծում - անոդի նյութ;

կաթոդում - աղի կատիոնի և ջրածնի իոնների կրճատում, մետաղի կատիոնների կրճատում, որը ստացվում է անոդը լուծելով:

Անոդում և կաթոդում ամենահավանական գործընթացը ընտրելիս պետք է ելնել այն դիրքից, որ ամենաքիչ էներգիայի սպառում պահանջող ռեակցիան կշարունակվի: Բացի այդ, իներտ էլեկտրոդով աղի լուծույթների էլեկտրոլիզի ժամանակ անոդում և կաթոդում առավել հավանական գործընթացը ընտրելու համար օգտագործվում են հետևյալ կանոնները.

Անոդում կարող են ձևավորվել հետևյալ ապրանքները. ա) անիոններ պարունակող լուծույթների էլեկտրոլիզի ժամանակ Ֆ - , SO 4 2- , ՆՄոտ 3 - , RO 4 3 - , ինչպես նաև ալկալիների լուծույթները, թթվածինը թողարկվում է. բ) անիոնների օքսիդացման ժամանակ Գլ - , Վ ր -, ես-համապատասխանաբար ազատվում են քլոր, բրոմ, յոդ;գ) օրգանական թթուների անիոնների օքսիդացման ժամանակ պրոցեսը տեղի է ունենում.

2. Ալ-ից ձախ մի շարք լարումների մեջ տեղակայված իոններ պարունակող աղային լուծույթների էլեկտրոլիզում.

3+ , ջրածինը ազատվում է կաթոդում; եթե իոնը գտնվում է ջրածնի աջ կողմում գտնվող լարման շարքում, ապա մետաղը ազատվում է կաթոդում:

3. Ընթացքում էլեկտրոլիզի աղ լուծույթների պարունակող իոններ, որոնք գտնվում են մի շարք լարումների միջեւ

Al + և H + Կաթոդում կարող են տեղի ունենալ ինչպես կատիոնների կրճատման, այնպես էլ ջրածնի էվոլյուցիայի մրցակցային գործընթացներ։

Որպես օրինակ դիտարկենք պղնձի քլորիդի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզը իներտ էլեկտրոդների վրա։ Լուծման մեջ առկա են Cu իոններ:

2+ և 2Cl - , որոնք էլեկտրական հոսանքի ազդեցությամբ ուղղվում են դեպի համապատասխան էլեկտրոդներ.

Մետաղական պղինձն արտազատվում է կաթոդում, իսկ քլոր գազը՝ անոդում։

Եթե լուծույթի էլեկտրոլիզի դիտարկված օրինակում

CuCl 2 վերցնել պղնձե թիթեղը որպես անոդ, այնուհետև պղինձն ազատվում է կաթոդում, իսկ անոդում, որտեղ տեղի են ունենում օքսիդացման պրոցեսներ, C իոնները լիցքաթափելու փոխարեն։լ - և քլորի արտազատումը հանգեցնում է անոդի (պղնձի) օքսիդացմանը: Այս դեպքում տեղի է ունենում հենց անոդի տարրալուծումը, իսկ Cu իոնների տեսքով այնանցնում է լուծման. Էլեկտրոլիզ CuCl 2 լուծվող անոդով կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

Լուծվող անոդով աղի լուծույթների էլեկտրոլիզը վերածվում է անոդի նյութի օքսիդացման (դրա լուծարման) և ուղեկցվում է մետաղի անոդից կաթոդ տեղափոխմամբ։ Այս հատկությունը լայնորեն կիրառվում է մետաղների աղտոտումից զտելու (մաքրման) ժամանակ։

Հալվածքների էլեկտրոլիզ. Բարձր ակտիվ մետաղներ (նատրիում, ալյումին, մագնեզիում, կալցիում և այլն) ստանալու համար, որոնք հեշտությամբ փոխազդում են ջրի հետ, օգտագործվում է հալած աղերի կամ օքսիդների էլեկտրոլիզ.

Եթե էլեկտրական հոսանք անցնում է ակտիվ մետաղի աղի և թթվածին պարունակող թթվի ջրային լուծույթով, ապա թթվային մնացորդի ոչ մետաղական կատիոնները, ոչ էլ իոնները չեն արտանետվում։ Ջրածինը ազատվում է կաթոդում

և շարունակ անոդ - թթվածին, և էլեկտրոլիզը վերածվում է ջրի էլեկտրոլիտիկ տարրալուծման:

Էլեկտրոլիտային լուծույթների էլեկտրոլիզը էներգետիկ առումով ավելի շահավետ է, քան հալվածքները, քանի որ էլեկտրոլիտները՝ աղերը և ալկալիները, հալվում են շատ բարձր ջերմաստիճաններում:

Ֆարադեի էլեկտրոլիզի օրենքը.

Էլեկտրական հոսանքի ազդեցության տակ ձևավորված նյութի քանակի կախվածությունը ժամանակից, հոսանքի ուժից և էլեկտրոլիտի բնույթից կարող է որոշվել ընդհանրացվածի հիման վրա. Ֆարադայի օրենքը :

որտեղ t -էլեկտրոլիզի ընթացքում առաջացած նյութի զանգվածը (g); E - նյութի համարժեք զանգված (գ / մոլ); M-ը նյութի մոլային զանգվածն է (գ/մոլ); Պ- տրված կամ ստացված էլեկտրոնների քանակը.

I - ընթացիկ ուժ (A); t- գործընթացի տևողությունը(հետ); F - Ֆարադայի հաստատունը,բնութագրում է նյութի 1 համարժեք զանգվածի ազատման համար պահանջվող էլեկտրաէներգիայի քանակը(F = 96,500 C/մոլ = 26,8 Ահ/մոլ):

Կայքի նյութերի օգտագործումը հնարավոր է ակտիվ հղումի առկայության դեպքում

«Բուրյացոլոտո» ԲԲԸ Խոլբինսկի հանքավայրի հարուստ գրավիտացիոն ոսկի կրող խտանյութի երկու նմուշների վրա («ոսկե գլուխ») ուսումնասիրություններ են իրականացվել՝ նոր հիդրոմետալուրգիական տեխնոլոգիա մշակելու համար՝ օգտագործելով սկզբնական «ոսկե գլխի» ազոտական թթվով տարրալվացումը և հետագա: ստացված տորթի հալեցումը:

Կատարված ուսումնասիրությունների արդյունքում «Բուրյացոլոտո» ԲԲԸ-ին առաջարկվել է աշխատանքներ իրականացնել «ոսկե գլուխը» ազոտական թթվով տարրալվացման տեխնոլոգիայի փորձարկման և ներդրման ուղղությամբ։ Այս տեխնոլոգիայի ներդրումը կվերացնի խոզերի վրա թխման և ձուլման աշխատատար գործառնությունները, կվերացնի թունավոր գազերի արտազատումը, կնվազեցնի թանկարժեք մետաղների կորուստը (2-3%-ով) և կնվազեցնի «ոսկե գլխի» մշակման ծախսերը։ կիսով չափ։

Ոսկու կորզման գործարաններում (GIF) ոսկու հանքաքարերի մշակման գործընթացում գրավիտացիոն հարստացման ցիկլում ստացվում է հարուստ ոսկի պարունակող խտանյութ՝ այսպես կոչված «ոսկե գլուխ» (այսուհետ՝ ԳԳ), որի մեջ մինչև. ոսկու և արծաթի 50%-ը կարելի է արդյունահանել: Կախված վերամշակվող հանքաքարի բաղադրությունից՝ այս ինքնահոս խտանյութը պարունակում է հետևյալ միներալները՝ սուլֆիդներ (պիրիտ, արսենոպիրիտ, գալենա, սֆալերիտ և այլն), տեխնածին ջարդոն (մետաղական երկաթ, կապար, պղինձ) և երկաթի, սիլիցիումի օքսիդներ, ալյումին - մինչև 50%: Ոսկու զանգվածային բաժինը CG-ում, որպես կանոն, կազմում է 1-10%: Այս խտանյութը շատ դիմացկուն է ցիանացմանը, քանի որ ոսկին համեմատաբար կոպիտ է և սերտորեն կապված է սուլֆիդների և քվարցի հետ: Թանկարժեք մետաղների արդյունահանման գործընթացում կորուստները նվազեցնելու համար խոշոր և հրակայուն ոսկի ունեցող արտադրանքը սկսում է մեկուսացնել ոսկի բերող հանքաքարի հղկման և ինքնահոս հարստացման առաջին փուլում, այնուհետև ինքնահոս զտումից հետո դրանք վերամշակվում են։ առանձին տեխնոլոգիական ցիկլում։

Ներկայումս CG-ի մշակման համար օգտագործվում է մի տեխնոլոգիա, որի հիմնական գործողությունը խտանյութի օքսիդատիվ բովումն է 500-700 ° C ջերմաստիճանում: Այնուհետև ստացված մխոցը հալեցնում են կապարի համաձուլվածքի (werkbley) և նաև գավաթում: բարձր ջերմաստիճան (850-900 ° C): Երբեմն մխոցը (գունավոր մետաղների փոքր քանակով) ուղղակիորեն հալեցնում են ոսկի-արծաթ համաձուլվածքի։ Ընդհանուր առմամբ, թրծման գործողությունը օգտագործող տեխնոլոգիան բնութագրվում է աշխատանքի բարձր ինտենսիվությամբ, ծծմբի, մկնդեղի և կապարի թունավոր գազերի արտանետմամբ, ոսկի պարունակող միջանկյալ արտադրանքի (փոշի, խարամ, սպառված կաթիլներ) զգալի քանակի արտադրությամբ։ որը անհրաժեշտ է ոսկին վերականգնելու համար։ Այս ամենը հանգեցնում է թանկարժեք մետաղների նկատելի տեխնոլոգիական և մեխանիկական կորուստների։

Հարուստ գրավիտացիոն հրակայուն ոսկի կրող խտանյութերի մշակման համար խոստումնալից է թթվային տեխնոլոգիան, ըստ որի նախնական խտանյութը (CG) մշակվում է ազոտաթթվի լուծույթով, իսկ պինդ նստվածքը (տորթը) հալեցնում են։ Այս տեխնոլոգիան հնարավորություն է տալիս վերացնել կրակման ժամանակատար աշխատանքը, կանխել թունավոր գազերի արտազատումը և նվազեցնել թանկարժեք մետաղների կորուստը:

Թթվային տեխնոլոգիայի համաձայն՝ ուսումնասիրություններ են կատարվել «ոսկե գլուխ» հանքավայրի «Խոլբինսկի» ԲԲԸ «Բուրյացոլոտո» երկու նմուշների վրա։

CG նմուշների բնորոշ առանձնահատկությունն է դրանցում սուլֆիդների գերակշռությունը և տեխնածին ջարդոնի առկայությունը, որը երկաթ-պղինձ է՝ պղնձի գերակշռող քանակով։ Թիվ 1 նմուշում սուլֆիդների զանգվածային բաժինը կազմել է ավելի քան 60%, այդ թվում՝ 35% գալենա։ Թիվ 2 նմուշում գերակշռում է պիրիտը` ավելի քան 80%, գալենան` 6,0%: Ոսկու և արծաթի զանգվածային բաժինները թիվ 1 նմուշում կազմում են համապատասխանաբար 14,52% և 3,76%; թիվ 2 ընտրանքում՝ 4,34% և 1,36%:

Բավականին բարդ հանքային բաղադրությամբ և տեխնածին ջարդոնի առկայությամբ նման ինքնահոս խտանյութը բնութագրվում է բարձր դիմադրությամբ, հետևաբար, ձեռնարկությունում առկա CG մշակման տեխնոլոգիան ներառում է երեք աշխատատար գործողություններ. ), հալվելով հանքաքար-ջերմային վառարանում վերքբլայի և գավաթների համար: Թանկարժեք մետաղների ուղղակի արդյունահանումը համաձուլվածքի մեջ չի գերազանցում 96%-ը։ Ստացված միջուկները (պինդ գազամաքրող միջոց, խարամ, ջարդված աղյուսներ վառարանից և կոտրված կաթիլներից) վերադարձվում են հումքի մշակման տեխնոլոգիային (սովորաբար ցիանիդացումից առաջ մանրացնելու համար): Այս արդյունաբերական արտադրանքներից ազնիվ մետաղների արդյունահանման աստիճանը որոշված չէ։

Ազոտական թթվային տարրալվացման միջոցով CG-ի մշակման տեխնոլոգիական սխեման ներկայացված է նկ.

Ազոտական թթուն ուժեղ օքսիդացնող նյութ է և սուլֆիդների հետ փոխազդելիս առաջացնում է ջրում լուծվող միացություններ։ Բացառություն է գալենան, որը քայքայվում է՝ առաջացնելով կապարի անլուծելի սուլֆատ։ Տեխնածին ջարդոնը, որը ներկայացված է հիմնականում երկաթով և պղնձով, ամբողջությամբ անցնում է լուծույթի մեջ։ GL-ի ազոտական տարրալվացումից (ANL) հետո ստացվում է կեղտերի մեծ մասը պարունակող լուծույթ և պինդ արտադրանք, որում խտացված են թանկարժեք մետաղները, չլուծվող օքսիդները (հիմնականում սիլիցիումի և երկաթի օքսիդները) և կապարի սուլֆատը (կապարը՝ օքսիդացված տեսքով): Ստացված պինդ արտադրանքը (տորթը) առանձնացնում են լուծույթից, չորացնում և հալեցնում՝ ստանալով ոսկի-արծաթ համաձուլվածք։

Լվացքի արդյունքում լուծույթի մեջ կարող է մտնել որոշակի քանակությամբ արծաթ (10%)։ Այն արդյունահանելու համար տորթը առանձնացնելուց հետո լուծույթի մեջ ներմուծվում է սովորական աղ, և լուծույթից արծաթը բաց է թողնվում չլուծվող քլորիդի տեսքով, որը կարելի է հալեցնել և՛ ոսկի պարունակող թխվածքի հետ միասին, և՛ առանձին՝ ստանալ տեխնիկական արծաթ՝ 98-99% մետաղական զանգվածային բաժնով։

«Ոսկե գլխի» նմուշների ազոտական թթվով տարրալվացման և ստացված թխվածքների հալման փորձերի արդյունքները ցույց են տվել հետևյալը.

1. Խոլբինսկոյե հանքավայրի համար հնարավորություն վերացնելու աշխատատար և բարձր ջերմաստիճանի թրծումը, հալեցումը և գավաթը, դրանով իսկ կանխելով թունավոր գազերի արտազատումը խոզերի տապակումից և հալեցումից:

2. Մեծացնել թանկարժեք մետաղների արդյունահանումը ձուլակտոր՝ հալված արտադրանքի (տորթի) զանգվածի զգալի կրճատման (երկու անգամ թիվ 1 նմուշի և հինգ անգամ՝ թիվ 2 նմուշի համար) հաշվին, համապատասխանաբար, նվազում։ , խարամի քանակով և միջին արտադրանքի բացառմամբ՝ կաթիլների և աղյուսների «ջարդում»։ Թանկարժեք մետաղների արդյունահանման ակնկալվող աճը կազմում է 2-3%։

3. «Ոսկե գլխի» AQW գործընթացում արծաթը տարրալվացվում է մինչև 8%: Արծաթի արդյունահանումը լուծույթի մեջ նվազեցնելու համար մշակվել և առաջարկվել են AQW պայմաններ: Միևնույն ժամանակ, լուծույթով արծաթի արդյունահանումը նվազել է գրեթե 30 անգամ։

4. Չորացրած տորթերը «ոսկե գլխից» AKV թիվ 1 նմուշից՝ հայտնի լիցքով (սոդա, բորակ, քվարց) հալեցնելուց հետո ստացվել է ոսկու և արծաթի ընդհանուր զանգվածային բաժնով համաձուլվածք՝ 90%։ Իսկ թիվ 2 նմուշի AKB «ոսկե գլխից» փորձնական լիցքով թխվածքներ հալելուց հետո ստացվել են ոսկու և արծաթի 95-99% ընդհանուր զանգվածային բաժնով համաձուլվածքներ։

5. CG-ում գալենայի զգալի քանակությունը AKB-ից հետո հանգեցնում է կապարի նկատելի անցմանը առևտրային ոսկի-արծաթի համաձուլվածքի, ինչը նվազեցնում է պատրաստի արտադրանքի որակը: Հետազոտության ընթացքում որոշվեցին պայմանները և ընտրվեց լիցք մինչև 25% կապար պարունակող թխվածքի հալման համար՝ ոսկու և արծաթի 95-99% ընդհանուր զանգվածային բաժնով ոսկի-արծաթ համաձուլվածքի արտադրությամբ։

6. ԿԳ-ի ազոտական տարրալվացման վերաբերյալ ուսումնասիրությունները (նմուշ No 2) ցույց են տվել, որ պիրիտի բավականին ամբողջական տարրալուծում (ավելի քան 97%) ձեռք է բերվում 500-550 գ/լ կոնցենտրացիայով ազոտական թթվի լուծույթով տարրալվացման միջոցով ( տես աղյուսակը): Դա պայմանավորված է նրանով, որ պիրիտը (ավելի քան 90%) գտնվում է համեմատաբար մեծ դասի մեջ (մինուս 0,5 + 0,25 մմ) և դրա տարրալուծման համար ավելի խիստ պայմաններ են պահանջվում։

Խոլբինսկու հանքավայրի տվյալներով, 1 կգ ՍԳ (նմուշ թիվ 1) վերամշակման կոնկրետ արժեքը թրծման տեխնոլոգիայի համար կազմում է 93,6 ռուբլի։ Նույն նմուշի ազոտական թթվով տարրալվացման տեխնոլոգիայի հատուկ արժեքը 44,9 ռուբլի է, այսինքն. Մշակված հիդրոմետալուրգիական տեխնոլոգիայի համաձայն CG-ի մշակման արժեքը կրկնակի կրճատվել է։

Բուրյացոլոտո ԲԲԸ Խոլբինսկի հանքավայրի հարուստ գրավիտացիոն սուլֆիդային ոսկի կրող խտանյութի («ոսկե գլուխ») երկու նմուշների վրա իրականացվել են ուսումնասիրություններ՝ նոր հիդրոմետալուրգիական տեխնոլոգիա մշակելու համար՝ օգտագործելով սկզբնական աղացած գազի ազոտաթթվով տարրալվացումը և ստացվածի հետագա ձուլումը։ տորթ.

Որոշվում են սուլֆիդներ (մինչև 80%) և տեխնածին ջարդոն (մինչև 16%) պարունակող հրակայուն ինքնահոս խտանյութի (CG) տարրալվացման պայմանները: Որոշվել են AQW պայմանները արծաթի նվազագույն տարրալուծմամբ: AKW-ից հետո տորթեր (պինդ արտադրանք) ստացվել են ազնիվ մետաղների ավելացված (2–5 անգամ) պարունակությամբ, քան սկզբնական CG-ում։ Հալման պայմանները մշակվել են ոսկու և արծաթի ընդհանուր զանգվածային բաժնով համաձուլվածքներ ստանալու համար 96-99%:

Կատարվել է ԿԳ-ի մշակման առաջարկվող հիդրոմետալուրգիական տեխնոլոգիայի տեխնիկատնտեսական հիմնավորումը: Համեմատած թրծման միջոցով CG-ի վերամշակման առկա տեխնոլոգիայի հետ՝ մշակված հիդրոմետալուրգիական տեխնոլոգիայի կիրառմամբ CG-ի վերամշակման ծախսերը կրկնակի կրճատվել են:

Թիվ 2 նմուշի AKV CG-ի ժամանակ պիրիտի քայքայման աստիճանը

Զանգվածային կենտրոնացում HNO 3, գ/լ	AKV* անցկացման պայմանները			Աստիճան տարրալուծում սուլֆիդ, %
	տեւողությունը, ժամ		ջերմաստիճան, °C

Մենք նաև խորհուրդ ենք տալիս

Բեռնվում է...

տուն > Ինտերնետ Մարքեթինգ

Պիրիտի լուծարումը ազոտական ​​թթուում: Ստոյխիոմետրիկ գործակիցների ընտրություն ovr

10. Redox ռեակցիաներ

Մենք նաև խորհուրդ ենք տալիս

Պիրիտի լուծարումը ազոտական թթուում: Ստոյխիոմետրիկ գործակիցների ընտրություն ovr