Pelarutan pirit dalam asam nitrat. Pemilihan koefisien stoikiometrik

13.12.2018

Satu-satunya pelarut pirit dalam kondisi normal (yaitu, pada suhu normal dan tekanan atmosfer) adalah asam nitrat, yang menguraikan FeSi melalui reaksi

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

Dalam kondisi tertentu (pemanasan, penggunaan zat pengoksidasi tambahan, dll.), Proses melarutkan pirit dalam asam nitrat dapat dilanjutkan dengan oksidasi parsial belerang sulfida menjadi sulfat dan asam sulfat:

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

Demikian pula, sulfida lain dilarutkan dalam asam nitrat, membentuk garam yang larut dalam air dalam kondisi ini: nitrat, sulfat, dll.

Dengan demikian, asam nitrat dapat dianggap sebagai pelarut kolektif mineral sulfida dan, oleh karena itu, dapat digunakan untuk sepenuhnya membuka emas yang terkait dengan mineral ini.

Karena kelarutannya yang rendah, oksida nitrat yang dibentuk oleh reaksi di atas sebagian besar masuk ke fase gas dan, dengan adanya udara atau oksigen, dioksidasi menjadi NO2 dioksida. Yang terakhir ini memiliki kelarutan yang jauh lebih tinggi dalam air dan larutan berair. Ini menciptakan kondisi yang menguntungkan untuk regenerasi asam nitrat (3NO2(r) + H2O -> 2HNO3 + NO(r)). yang dapat dikembalikan ke proses teknologi untuk pencucian sulfida.

Keteraturan ini menjadi dasar proses CCI, yang dapat diimplementasikan dalam bentuk opsi berikut:

1. Nitrox (NITROX) - proses yang fiturnya adalah pencucian sulfida dengan asam nitrat dengan adanya udara pada tekanan atmosfer dan memanaskan pulp hingga 80-90 ° C selama 1-2 jam. Opsi ini memberikan oksidasi lengkap besi , arsenik, belerang sulfida dan logam non-ferro (termasuk perak) yang ada dalam bahan baku. Keuntungan dari proses ini adalah mode non-autoclave. Selain itu, pengikatan gas NO oleh oksigen atmosfer di zona reaksi memungkinkan untuk menghindari emisi gas dari peralatan di mana proses FCC berlangsung. Kerugian dari opsi ini harus mempertimbangkan pembentukan sejumlah besar unsur belerang, yang berdampak buruk pada ekstraksi emas selanjutnya dari residu KKB dengan sianidasi. Untuk menghilangkan pengaruh negatif belerang, direkomendasikan agar residu yang mengandung emas KKB diperlakukan dengan kapur panas atau dibakar.

Paten mempertimbangkan varian di mana proses nitrat dan oksidasi dilakukan dengan gelembung udara melalui pulp, sebagai akibatnya partikel unsur belerang dan emas yang ditangkap olehnya melayang dan dikeluarkan dari permukaan pulp di bentuk busa. Konsentrat yang dihasilkan, di mana hingga 80% emas lolos, diproses dalam tanur putar dengan semburan oksigen. Sebagai alternatif, belerang dihilangkan dari konsentrat dengan melelehkan.

2. Arseno (ARSENO) - proses yang melibatkan penggunaan asam nitrat, bukan asam nitrat, HNO2, yang menurut pengembang opsi ini, memberikan kinetika pelindian yang lebih tinggi daripada HNO3 sebagai pelarut untuk sulfida. Kimia proses ditentukan oleh kesetimbangan reaksi

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

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

Dengan mempertahankan tekanan parsial NO yang relatif tinggi, kesetimbangan reaksi terakhir digeser ke kiri. Perbedaan lain antara varian ini dan proses nitrox adalah penggunaan oksigen pada tekanan berlebih sedang (sekitar 5 kPa). Temperatur pulp dipertahankan pada tingkat 80-90 °C.

Kombinasi kondisi rezim ini memberikan tingkat oksidasi sulfida yang sangat tinggi (waktu pencucian 15 menit), sebagai akibatnya proses pengendapan pengotor dari larutan tidak memiliki waktu untuk berkembang hingga batas yang nyata dan semua besi, sulfur sulfat dan arsenik tetap dalam larutan. Hal ini, pada gilirannya, memungkinkan untuk mencapai konsentrasi emas tingkat tinggi dalam residu CCM hasil kecil, yang merupakan faktor positif yang signifikan dalam pemrosesan hidrometalurgi berikutnya dari produk ini.

Seperti pada versi sebelumnya, proses oksidasi sulfida disertai dengan pelepasan unsur belerang, dan semua masalah yang terkait dengan netralisasi tetap dalam ukuran penuh.

Diagram skematis dari proses arseno ditunjukkan pada gambar. 6.1.

Salah satu varietas dari teknologi ini adalah proses oksidasi simultan sulfida dengan asam nitrat dan pencucian emas dengan larutan garam yang dikembangkan oleh NMS Technolngy. Proses pelindian oksidasi gabungan dilakukan dalam reaktor tabung.

3. Redoks (REDOX) - proses yang merupakan versi suhu tinggi dari proses arseno.

Jika dua metode KKB pertama yang dijelaskan di atas dikembangkan sebagai alternatif metode autoklaf untuk oksidasi sulfida, maka proses redoks adalah salah satu varian dari proses autoklaf, di mana mineral sulfida dilindi dengan partisipasi nitrogen oksida pada suhu 180 °C dan lebih tinggi. Dalam kondisi ini, adalah mungkin untuk menghindari konsekuensi yang tidak menyenangkan yang terkait dengan pembentukan unsur belerang. Untuk mengisolasi arsenik (dalam bentuk arsenat besi) dan sulfur sulfit (gipsum) dari larutan, direkomendasikan untuk memasukkan batu kapur ke dalam reaktor pelindian.

Proses KKB telah diuji di luar negeri pada sejumlah besar bijih emas dan konsentrat bijih di Amerika Utara dan Australia. Cina. Hasil tes dan perhitungan teknis dan ekonomi yang dibuat atas dasar mereka menunjukkan prospek tertentu dari proses.

Kemampuan teknologi KKB dapat diilustrasikan oleh hasil penelitian yang dilakukan di Institut "Irgiredmet" pada tiga varietas konsentrat yang mengandung emas sulfida (Tabel 6.1 dan 6.2).

Eksperimen laboratorium telah menunjukkan kemungkinan oksidasi hidrometalurgi sulfida dengan asam nitrat (dengan lewatnya oksigen) dalam kondisi yang relatif ringan: suhu 40-80 °C. Konsentrasi HNO3 20-100 g/l: durasi pelindian 2-6 jam Konsumsi oksigen mendekati jumlah stoikiometrik yang diperlukan untuk oksidasi sulfida: dalam hal ini, oksigen disuplai sedemikian rupa untuk memastikan vakum 50- 100 Pa dalam reaktor.

Ekstraksi emas dan perak selama sianidasi residu KKB (setelah perlakuan awal dengan larutan kapur atau soda kapur) masing-masing adalah 93,6-94,8 dan 86,4-90,4% (Tabel 6.2). Pada saat yang sama, efek penggunaan perawatan alkali sebesar 2-6% dari emas tambahan yang diekstraksi dan 10-20% perak.

Berdasarkan hasil studi laboratorium, skema rasional untuk pengolahan hidrometalurgi konsentrat ditentukan (Gbr. 6.2), yang diuji pada skala semi-industri di pabrik percontohan Irgiredmet.

Konsentrat dilindi dalam unit operasi kontinyu yang terdiri dari 4 reaktor titanium dengan kapasitas masing-masing 10 dm3. Produktivitas pemasangan 10-15 kg/jam. Sebanyak 700 kg konsentrat yang diolah. Pulp yang dihasilkan mengalami pengentalan dan penyaringan. Dalam sirkulasi, 60-70% larutan digunakan untuk pembuatan pulp bahan awal, sisa larutan, serta larutan pencuci, dinetralkan dengan suspensi kapur dan dibuang ke tempat pembuangan tailing. Total konsumsi reagen per 1 ton konsentrat adalah, kg: 160 HNO3, 150 CaO; 60 Na2CO3, 500 m3 O2. Perlakuan kapur-soda dilakukan secara berkala pada suhu 70-80 °C. P:T=2:1. durasi 3 jam Konsumsi natrium karbonat dan kalsium oksida untuk operasi ini masing-masing adalah 60 dan 30 kg per 1 ton konsentrat.

Sianidasi kue soda kapur dilakukan dalam 2 tahap (masing-masing 24 jam) pada konsentrasi natrium sianida 2 g/l. Konsumsi sianida adalah 4,6 kg per 1 ton konsentrat.

Ekstraksi emas dan perak ke dalam larutan sianida adalah 92,0 dan 73,6%. kandungan residu dalam kue sianidasi masing-masing adalah 5,1 dan 11,3 g/g.

Contoh penggunaan industri teknologi KKB adalah pabrik Sinola (Kanada), yang memproses bijih kuarsa dengan sulfida besi pembawa emas yang terdispersi dalam kuarsa. Produktivitas pabrik adalah 6000 ton bijih per hari. Kandungan emas aslinya 2,5 g/t. Dihancurkan hingga kelas kehalusan 60% minus 0,08 mm, bijih tersebut mengalami oksidasi dengan asam nitrat pada suhu 85 ° C selama 2 jam.Derajat oksidasi sulfida mencapai 95%. Pulp teroksidasi setelah netralisasi dengan kapur dikirim untuk sianidasi menurut metode "CIP". Ekstraksi emas adalah 92%. Nitrogen oksida yang dilepaskan selama oksidasi sulfida memasuki siklus regenerasi asam nitrat.

Sebuah varian dari pelindian asam nitrat suhu tinggi (proses redoks) dengan sianidasi residu berikutnya telah diuji di luar negeri sehubungan dengan pembuangan basi arsenik dari pemrosesan bijih yang mengandung emas di deposit Danau Salju (Manitoba, AS). Dari tahun 1949 hingga 1958 sekitar 300 ribu ton tempat pembuangan yang mengandung 11,9 g/t emas telah terkumpul. 25,1% besi, 23,0% arsenik, 14,6% belerang. Komponen mineral utama adalah arsenopirit (47,1%) dan pirhotit (11,8%). Emas dalam bentuk refraktori dan dikaitkan dengan arsenopirit. Untuk membukanya, proses oksidasi autoklaf dikembangkan menggunakan rezim berikut: suhu 190-210 °C; tekanan 1,6-2,3 MPa: 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.

Makalah tersebut menjelaskan hasil uji industri dari proses redoks pada konsentrat emas-arsenik yang diisolasi dari gulungan deposit Bakyrchik (Kazakhstan). Pengujian dilakukan pada pilot plant dengan kapasitas 15 kg/jam selama 3 bulan, pada suhu pelindian 200 °C. Ekstraksi emas dari produk oksidasi asam nitrat dilakukan dengan sianidasi menurut metode CIP. Saat mengevaluasi hasil pengujian, durasi oksidasi yang singkat (sekitar 10 menit) dan pembentukan modifikasi arsenik yang stabil secara kimia, arsenat besi, dicatat sebagai aspek positif dari proses redoks. Juga dicatat bahwa karbon aktif serapan yang ada dalam konsentrat awal memiliki efek negatif pada proses sianidasi, secara signifikan mengurangi perolehan emas. Dalam hal ini, mode konsentrasi flotasi bijih yang lebih baik direkomendasikan, yang memungkinkan untuk menghilangkan massa utama karbon ke tailing. Untuk tujuan yang sama, konsentrat emas-arsenik yang dihasilkan diusulkan untuk dikenakan pemurnian gravitasi tambahan pada tabel konsentrasi dan konsentrat yang sudah dimurnikan untuk dikirim untuk pengolahan asam nitrat. Karena ini, pemulihan emas yang tinggi dalam siklus hidrometalurgi (96%) tercapai. Namun, kehilangan logam yang meningkat dalam proses pengayaan bijih flotasi gravitasi (termasuk dengan bahan tengah yang mengandung karbon) tidak memungkinkan secara tegas merekomendasikan teknologi ini untuk implementasi industri.

Fakta pembentukan (selama proses redoks pada bijih dan konsentrat pirit-arsenopirit) dari modifikasi arsenik yang kuat secara kimiawi dan karenanya kurang toksik dikonfirmasi oleh banyak penelitian. Atas dasar ini, sebuah metode dikembangkan untuk mengubah arsenik trioksida yang sangat beracun menjadi scorodite FeAsO4*2H2O. Pulp yang mengandung 0.25M As2O3, 0.5M Fe(NO3)]2 dan 2.5M HNO3. diproses dalam autoklaf pada suhu 130-160 °C. Nilai suhu minimum sesuai dengan momen pembentukan NO yang mudah menguap. Pada suhu maksimum (160 °C), tekanan uap dalam autoklaf mencapai 1200 kPa. Total lama proses adalah 4 jam Pemeriksaan kelarutan endapan yang dihasilkan dalam HNO3 (pada pH=4) menunjukkan bahwa setelah perlakuan 4 jam, konsentrasi As dalam larutan adalah 1,6 mg/L.

Makalah ini menjelaskan metode untuk perlakuan asam nitrat dari flotasi kaya Ag-As dan konsentrat gravitasi (kandungan perak dari 0,8 hingga 31,5 kg/t), di mana bismut, nikel, kobalt, tembaga dan seng hadir sebagai komponen berguna yang terkait. Campuran konsentrat direkomendasikan untuk dilindi dengan larutan HNO3 (konsumsi asam 124% berat konsentrat) pada suhu 125 °C, tekanan oksigen 1 MPa; W:T=6:1, D selama 30 menit. Dalam hal ini, 95-99% logam yang ada, termasuk arsenik dan besi, masuk ke dalam larutan. Dari larutan yang diperoleh berturut-turut diendapkan: perak dalam bentuk klorida (dengan memasukkan NaCl); bismut oksiklorida-hidroksida; sedimen besi-arsenik (penetralan larutan dengan amonia, masing-masing: hingga pH=0,4-0,8 dan 0,8-1,8) dan campuran nikel, kobalt, sulfida dangkal dan sekrup (perlakuan larutan dengan amonium sulfat pada pH=5 -7 ). Serbuk perak metalik dengan kemurnian tinggi diperoleh dengan mengkalsinasi AgCl dengan soda pada 600 °C. Pemrosesan produk padat lainnya direkomendasikan untuk dilakukan dengan metode standar, juga dengan produksi logam murni. Diusulkan untuk menggunakan larutan asam nitrat yang diperoleh setelah pemisahan lumpur sebagai pupuk. Tingkat ekstraksi perak dan logam lain dalam pemrosesan sedimen kimia-metalurgi mencapai 99%.

Harus diingat bahwa menganggap oksidasi (reduksi) sebagai proses menyumbangkan (dan menerima) elektron oleh atom atau ion tidak selalu mencerminkan situasi yang sebenarnya, karena dalam banyak kasus tidak ada transfer elektron yang lengkap, tetapi hanya pergeseran elektron. awan elektron dari satu atom ke atom lainnya.

Namun, untuk menyusun persamaan reaksi redoks, tidak masalah jenis ikatan apa yang terbentuk dalam kasus ini - ionik atau kovalen. Oleh karena itu, untuk mempermudah, kita akan berbicara tentang penambahan atau sumbangan elektron, terlepas dari jenis ikatannya.

Penentuan koefisien stoikiometri dalam persamaan reaksi redoks. Saat menyusun persamaan untuk reaksi redoks, perlu untuk menentukan zat pereduksi, zat pengoksidasi, dan jumlah elektron yang diberikan dan diterima. Sebagai aturan, koefisien dipilih menggunakan salah satu metode keseimbangan elektronik , salah satu metode keseimbangan elektron-ion (terkadang yang terakhir disebut metode setengah reaksi ).

Sebagai contoh penyusunan persamaan reaksi redoks, perhatikan proses oksidasi pirit dengan asam nitrat pekat.

Pertama-tama, kita mendefinisikan produk reaksi. HNO 3 merupakan oksidator kuat, oleh karena itu belerang akan teroksidasi menjadi bilangan oksidasi maksimum S 6+, dan besi menjadi Fe 3+, sedangkan HNO 3 dapat direduksi menjadi NO atau NO 2. Kami akan memilih TIDAK:

Dimana H 2 O akan ditempatkan (di sisi kiri atau kanan), kita belum tahu.

1. Lamar dulu metode keseimbangan elektron-ion (setengah reaksi). Metode ini mempertimbangkan transisi elektron dari satu atom atau ion ke atom lain, dengan mempertimbangkan sifat medium (asam, basa atau netral) di mana reaksi berlangsung.

Saat menyusun persamaan untuk proses oksidasi dan reduksi, untuk menyamakan jumlah atom hidrogen dan oksigen, molekul air dan ion hidrogen diperkenalkan (tergantung pada mediumnya) (jika lingkungan bersifat asam), atau molekul air dan ion hidroksida (jika media bersifat basa). Dengan demikian, dalam produk yang diperoleh, di sisi kanan persamaan elektron-ionik, akan ada ion hidrogen dan molekul air (media asam) atau ion hidroksida dan molekul air (media alkali).

yaitu ketika menulis persamaan elektron-ion, seseorang harus melanjutkan dari komposisi ion yang benar-benar ada dalam larutan. Selain itu, seperti dalam penyusunan persamaan ionik yang disingkat, zat terdisosiasi buruk, kurang larut atau dilepaskan dalam bentuk gas. harus ditulis dalam bentuk molekul.

Pertimbangkan untuk kasus kami setengah reaksi oksidasi. Molekul FeS 2 berubah menjadi ion Fe 3+ (Fe (NO 3) 3 terdisosiasi sempurna menjadi ion, hidrolisis diabaikan) dan dua ion SO 4 2 - (disosiasi H 2 SO 4):

Untuk menyamakan oksigen, tambahkan 8 molekul H 2 O ke sisi kiri, dan 16 ion H + ke sisi kanan (lingkungan asam):

Muatan di sisi kiri adalah 0, muatan di sisi kanan adalah +15, jadi FeS 2 harus melepaskan 15 elektron:

Pertimbangkan sekarang setengah reaksi reduksi ion nitrat:

Hal ini diperlukan untuk mengambil 2 atom O dari NO 3. Untuk melakukan ini, tambahkan 4 ion H 1+ (media asam) ke sisi kiri, dan 2 molekul H 2 O ke sisi kanan:

Untuk menyamakan muatan, tambahkan 3 elektron ke sisi kiri (muatan + 3):

Akhirnya kami memiliki:

Mengurangi kedua bagian dengan 16H + dan 8H 2 O, kita mendapatkan persamaan ionik tereduksi dari reaksi redoks:

Dengan menambahkan jumlah ion NO 3 - dan H + yang sesuai ke kedua sisi persamaan, kita menemukan persamaan reaksi molekuler:

Perhatikan bahwa Anda tidak pernah harus menentukan keadaan oksidasi unsur-unsur untuk menentukan jumlah elektron yang disumbangkan dan diterima. Selain itu, kami memperhitungkan pengaruh lingkungan dan secara otomatis menentukan bahwa H 2 O berada di sisi kanan persamaan. Tidak ada keraguan bahwa metode ini jauh lebih konsisten dengan pengertian kimia daripada metode keseimbangan elektron standar, meskipun yang terakhir agak lebih mudah dimengerti.

2. Kami menyamakan reaksi ini dengan metode keseimbangan elektronik . Proses pemulihan dijelaskan:

Lebih sulit untuk membuat skema oksidasi, karena dua elemen dioksidasi sekaligus - Fe dan S. Anda dapat menetapkan keadaan oksidasi 2+ untuk besi, 1- untuk belerang dan memperhitungkan bahwa ada dua atom S per Fe atom:

Namun, dimungkinkan untuk melakukannya tanpa menentukan bilangan oksidasi dan menuliskan skema yang menyerupai skema

Sisi kanan memiliki muatan +15, sisi kiri memiliki muatan 0, sehingga FeS 2 harus melepaskan 15 elektron. Tuliskan total saldo:

lima molekul HNO 3 digunakan untuk mengoksidasi FeS 2, dan tiga molekul HNO 3 lagi diperlukan untuk membentuk Fe(NO 3) 3:

Untuk menyamakan hidrogen dan oksigen, tambahkan dua molekul H 2 O ke sisi kanan:

Metode keseimbangan elektron-ion lebih fleksibel daripada metode keseimbangan elektron dan memiliki keunggulan yang tidak dapat disangkal dalam pemilihan koefisien dalam banyak reaksi redoks, khususnya, dengan partisipasi senyawa organik, di mana bahkan prosedur untuk menentukan bilangan oksidasi sangat rumit.

Perhatikan, misalnya, proses oksidasi etilen yang terjadi ketika dilewatkan melalui larutan berair kalium permanganat. Akibatnya, etilena dioksidasi menjadi etilen glikol HO-CH2 -CH2 -OH, dan permanganat direduksi menjadi mangan (IV) oksida, selain itu, seperti yang akan terlihat jelas dari persamaan keseimbangan akhir, kalium hidroksida juga terbentuk pada hak:

Setelah melakukan pengurangan yang diperlukan dari istilah yang sama, kami menulis persamaan dalam bentuk molekul akhir

Potensial standar reaksi redoks. Kemungkinan terjadinya reaksi redoks dalam kondisi nyata disebabkan oleh beberapa alasan: suhu, sifat zat pengoksidasi dan zat pereduksi, keasaman medium, konsentrasi zat yang terlibat dalam reaksi, dll. sulit untuk memperhitungkan semua faktor ini, tetapi, mengingat bahwa setiap reaksi redoks berlangsung dengan transfer elektron dari zat pereduksi ke zat pengoksidasi, adalah mungkin untuk menetapkan kriteria untuk kemungkinan reaksi semacam itu.

Ciri-ciri kuantitatif proses redoks adalah potensial redoks normal dari oksidator dan reduktor (atau potensial standar elektroda).

Untuk memahami arti fisikokimia dari potensi tersebut, perlu untuk menganalisis apa yang disebut proses elektrokimia.

Reaksi kimia yang terjadi dengan perubahan derajat oksidasi unsur-unsur yang membentuk reaktan disebut redoks.

Oksidasi adalah proses menyumbangkan elektron dari atom, molekul, atau ion. Jika sebuah atom melepaskan elektronnya, maka ia memperoleh muatan positif, misalnya:

Jika ion bermuatan negatif (muatan -1), misalnya, melepaskan 1 elektron, maka ia menjadi atom netral:

Jika ion atau atom bermuatan positif melepaskan elektron, maka nilai muatan positifnya meningkat sesuai dengan jumlah elektron yang diberikan:

Reduksi adalah proses penambahan elektron pada atom, molekul, atau ion.

Ketika sebuah atom memperoleh elektron, itu menjadi ion bermuatan negatif:

Jika ion bermuatan positif menerima elektron, maka muatannya berkurang, misalnya:

atau bisa pergi ke atom netral:

Agen pengoksidasi adalah atom, molekul, atau ion yang menerima elektron. Zat pereduksi adalah atom, molekul, atau ion yang menyumbangkan elektron.

Zat pengoksidasi direduksi selama reaksi, dan zat pereduksi dioksidasi.

Menyusun persamaan reaksi redoks dan pemilihan koefisien. Saat menyusun persamaan untuk reaksi redoks, perlu untuk menentukan zat pereduksi, zat pengoksidasi, dan jumlah elektron yang diberikan dan diterima.

Sebagai aturan, koefisien dipilih menggunakan metode keseimbangan elektron atau metode keseimbangan elektron-ion (kadang-kadang yang terakhir disebut metode setengah reaksi).

Sebagai contoh penyusunan persamaan reaksi redoks, perhatikan proses oksidasi pirit dengan asam nitrat pekat:

Pertama-tama, mari kita tentukan produk reaksi. adalah oksidator kuat, jadi belerang akan dioksidasi ke tingkat oksidasi maksimum dan besi menjadi, sementara itu dapat direduksi menjadi atau. Kami akan memilih.

Di mana akan ditempatkan (di sisi kiri atau kanan), kami belum tahu.

1. Mari kita terapkan dulu metode keseimbangan elektron-ion. Metode ini mempertimbangkan transisi elektron dari satu atom atau ion ke atom lain, dengan mempertimbangkan sifat medium (asam, basa atau netral) di mana reaksi berlangsung. - Saat menyusun persamaan untuk proses oksidasi dan reduksi, untuk menyamakan jumlah atom hidrogen dan oksigen, baik molekul air dan ion hidrogen (jika mediumnya asam) atau molekul air dan ion hidroksida (jika mediumnya basa) diperkenalkan (tergantung medianya). Dengan demikian, dalam produk yang diperoleh, di sisi kanan persamaan elektron-ionik, akan ada ion hidrogen dan molekul air (media asam) atau ion hidroksida dan molekul air (media alkali).

Jadi, ketika menulis persamaan elektron-ionik, seseorang harus melanjutkan dari komposisi ion yang benar-benar ada dalam larutan. Selain itu, seperti dalam penyusunan persamaan ion yang disingkat, zat yang sedikit terdisosiasi, kurang larut atau dibebaskan dalam bentuk gas harus ditulis dalam bentuk molekul.

Pertimbangkan untuk kasus kami setengah reaksi oksidasi.

Molekul berubah menjadi ion, terdisosiasi sepenuhnya menjadi ion, kita mengabaikan hidrolisis) dan dua ion (disosiasi):

Untuk menyamakan oksigen, tambahkan 8 molekul ke sisi kiri dan 16 ion ke sisi kanan (lingkungan asam!):

Muatan di sisi kiri adalah 0, muatan di sisi kanan karena itu harus melepaskan 15 elektron:

Pertimbangkan sekarang setengah reaksi reduksi ion nitrat:

Hal ini diperlukan untuk mengurangi dari atom O. Untuk melakukan ini, tambahkan 4 ion (media asam) ke sisi kiri, dan 2 molekul ke sisi kanan

Untuk menyamakan muatan ke sisi kiri (muatan), tambahkan 3 elektron:

Akhirnya kami memiliki:

Mengurangi kedua bagian dengan kita mendapatkan persamaan ionik tereduksi dari reaksi redoks:

Menambahkan jumlah ion yang sesuai ke kedua sisi persamaan, kita menemukan persamaan reaksi molekuler:

Perhatikan bahwa untuk menentukan jumlah elektron yang disumbangkan dan diterima, kita tidak pernah harus menentukan bilangan oksidasi unsur. Selain itu, kami memperhitungkan pengaruh lingkungan dan secara otomatis menentukan apa yang ada di sisi kanan persamaan. Yang pasti adalah bahwa metode ini jauh lebih konsisten dengan pengertian kimia daripada metode keseimbangan elektron standar, meskipun yang terakhir agak lebih mudah dipahami.

2. Samakan reaksi ini dengan menggunakan metode keseimbangan elektronik. Proses pemulihan dijelaskan secara sederhana:

Lebih sulit untuk menyusun skema oksidasi, karena 2 elemen dioksidasi sekaligus - Fe dan S. Anda dapat menghubungkan keadaan oksidasi dengan belerang menjadi besi dan memperhitungkan bahwa ada dua atom S per 1 atom Fe:

Akan tetapi, dimungkinkan untuk mengabaikan penentuan bilangan oksidasi dan menuliskan skema yang menyerupai skema (7.1):

Sisi kanan memiliki muatan +15, sisi kiri memiliki muatan 0, sehingga harus melepaskan 15 elektron. Tuliskan total saldo:

5 molekul mengalami oksidasi, dan diperlukan 3 molekul lagi untuk terbentuk

Untuk menyamakan hidrogen dan oksigen, tambahkan 2 molekul ke sisi kanan:

Perhatikan, misalnya, proses oksidasi etilen yang terjadi ketika dilewatkan melalui larutan berair kalium permanganat. Akibatnya, etilena dioksidasi menjadi etilena glikol, dan permanganat direduksi menjadi mangan (IV) oksida, selain itu, seperti yang akan terlihat jelas dari persamaan keseimbangan akhir, kalium hidroksida juga terbentuk di sebelah kanan:

Setelah melakukan pengurangan yang diperlukan dari istilah yang sama, kami menulis persamaan dalam bentuk molekul akhir

Karakteristik kuantitatif reaksi redoks. Sejumlah potensial elektroda standar. Kemungkinan terjadinya reaksi redoks dalam kondisi nyata disebabkan oleh beberapa alasan: suhu, sifat zat pengoksidasi dan zat pereduksi, keasaman medium, konsentrasi zat yang terlibat dalam reaksi, dll.

Mungkin sulit untuk memperhitungkan semua faktor ini, tetapi, mengingat bahwa setiap reaksi redoks berlangsung dengan transfer elektron dari zat pereduksi ke zat pengoksidasi, adalah mungkin untuk menetapkan kriteria untuk kemungkinan reaksi semacam itu.

Karakteristik kuantitatif dari proses redoks adalah potensial redoks normal dari zat pengoksidasi dan zat pereduksi (atau potensial elektroda standar).

Untuk memahami arti fisikokimia dari potensi tersebut, perlu untuk menganalisis apa yang disebut proses elektrokimia.

Proses kimia yang disertai munculnya arus listrik atau yang disebabkan olehnya disebut elektrokimia.

Untuk memahami sifat proses elektrokimia, kita beralih ke pertimbangan beberapa situasi yang cukup sederhana. Bayangkan sebuah pelat logam direndam dalam air. Di bawah aksi molekul air polar, ion logam terlepas dari permukaan pelat dan terhidrasi, mereka masuk ke fase cair. Dalam hal ini, yang terakhir menjadi bermuatan positif, dan kelebihan elektron muncul di pelat logam. Semakin jauh proses berlangsung, semakin besar muatan pelat dan fase cairnya.

Karena daya tarik elektrostatik kation larutan dan elektron logam berlebih, yang disebut lapisan ganda listrik muncul di batas fase, yang menghambat transisi ion logam lebih lanjut ke fase cair. Akhirnya, saatnya tiba ketika kesetimbangan terbentuk antara larutan dan pelat logam, yang dapat dinyatakan dengan persamaan:

atau dengan mempertimbangkan hidrasi ion dalam larutan:

Keadaan kesetimbangan ini tergantung pada sifat logam, konsentrasi ion-ionnya dalam larutan, pada suhu dan tekanan.

Ketika suatu logam tidak direndam dalam air, tetapi dalam larutan garam logam ini, kesetimbangan bergeser ke kiri sesuai dengan prinsip Le Chatelier dan semakin banyak, semakin tinggi konsentrasi ion logam dalam larutan. Logam aktif, yang ion-ionnya memiliki kemampuan yang baik untuk masuk ke dalam larutan, dalam hal ini akan bermuatan negatif, meskipun pada tingkat yang lebih rendah daripada di air murni.

Kesetimbangan (7.2) dapat digeser ke kanan jika elektron dilepaskan dari logam dengan satu atau lain cara. Ini akan melarutkan pelat logam. Sebaliknya, jika elektron dibawa ke pelat logam dari luar, maka ion akan mengendap dari larutan di atasnya.

Seperti yang telah dicatat, ketika logam direndam dalam larutan, lapisan listrik ganda terbentuk pada batas fase. Beda potensial yang terjadi antara logam dan fasa cair disekitarnya disebut potensial elektroda. Potensi ini merupakan ciri dari kemampuan redoks logam dalam bentuk fasa padat.

Perhatikan bahwa dalam atom logam yang terisolasi (keadaan uap monoatomik yang terjadi pada suhu tinggi dan derajat penghalusan yang tinggi), sifat redoks dicirikan oleh nilai yang berbeda, yang disebut potensial ionisasi. Potensi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari atom terisolasi.

Nilai absolut dari potensial elektroda tidak dapat diukur secara langsung. Pada saat yang sama, tidak sulit untuk mengukur beda potensial elektroda yang terjadi dalam sistem yang terdiri dari dua pasangan larutan logam. Pasangan seperti itu disebut semi-elemen. Kami sepakat untuk menentukan potensial elektroda logam sehubungan dengan apa yang disebut elektroda hidrogen standar, potensi yang sewenang-wenang diambil sebagai nol. Elektroda hidrogen standar terdiri dari pelat platina yang disiapkan secara khusus yang direndam dalam larutan asam dengan konsentrasi ion hidrogen dan dicuci dengan aliran gas hidrogen di bawah tekanan Pa, pada suhu

Munculnya potensial pada elektroda hidrogen standar dapat dibayangkan sebagai berikut. Gas hidrogen, yang diadsorpsi oleh platinum, masuk ke keadaan atom:

Di antara atom hidrogen yang terbentuk di permukaan pelat, ion hidrogen dalam larutan dan platinum (elektron!) Suatu keadaan kesetimbangan dinamis terwujud:

Keseluruhan proses tersebut dinyatakan dengan persamaan:

Platinum tidak mengambil bagian dalam proses redoks, tetapi hanya pembawa atom hidrogen.

Jika pelat logam yang direndam dalam larutan garamnya dengan konsentrasi ion logam sama dengan 1 mol / l dihubungkan ke elektroda hidrogen standar, maka akan diperoleh sel galvanik. Gaya gerak listrik elemen ini (EMF), diukur pada dan mencirikan potensial elektroda standar logam, biasanya dilambangkan sebagai.

Tabel 7.1 menunjukkan nilai potensial elektroda standar dari beberapa logam. Potensial standar elektroda yang bertindak sebagai agen pereduksi sehubungan dengan hidrogen memiliki tanda “-”, dan tanda “+” menandai potensial standar elektroda yang merupakan oksidator.

Logam, disusun dalam urutan menaik dari potensial elektroda standarnya, membentuk apa yang disebut deret elektrokimia dari tegangan logam:

Sejumlah tekanan mencirikan sifat kimia logam:

1. Semakin negatif potensial elektroda logam, semakin besar kemampuan reduksinya.

2. Setiap logam dapat menggantikan (mengembalikan) dari larutan garam logam-logam yang berada dalam rangkaian elektrokimia tegangan logam setelahnya.

3. Semua logam yang memiliki potensial elektroda standar negatif, mis. terletak di rangkaian elektrokimia tegangan logam di sebelah kiri hidrogen, mampu menggantikannya dari larutan asam.

Perlu dicatat bahwa seri yang disajikan mencirikan perilaku logam dan garamnya hanya dalam larutan berair dan pada suhu kamar. Selain itu, harus diingat bahwa potensial elektroda standar yang ditunjukkan dalam tabel memperhitungkan fitur interaksi satu atau lain ion dengan molekul pelarut. Ini mungkin melanggar beberapa pola yang diharapkan dalam susunan logam dalam rangkaian elektrokimia tegangan logam. Misalnya, rangkaian tegangan elektrokimia logam dimulai dengan litium, sedangkan rubidium dan kalium, yang lebih aktif secara kimia, terletak di sebelah kanan litium. Hal ini disebabkan energi yang sangat tinggi dari proses hidrasi ion lithium dibandingkan dengan ion logam alkali lainnya.

Pada saat yang sama, Tabel 7.1 menunjukkan potensial redoks standar yang diukur untuk sistem non-logam dari jenis (7.3) yang berada dalam kesetimbangan terhadap elektroda hidrogen normal.

Tabel menunjukkan setengah reaksi reduksi dari bentuk umum berikut:

Seperti dalam kasus penentuan nilai logam, nilai non-logam diukur pada suhu 25 ° C dan pada konsentrasi semua spesies atom dan molekul yang berpartisipasi dalam kesetimbangan sama dengan 1 mol/l.

Tabel 7.1. Potensial redoks standar pada 25 °C (298 K)

(lihat pemindaian)

Nilai aljabar dari potensial redoks standar mencirikan aktivitas oksidatif dari bentuk teroksidasi yang sesuai. Oleh karena itu, perbandingan nilai potensial redoks standar memungkinkan kita untuk menjawab pertanyaan: apakah reaksi redoks ini atau itu terjadi?

10. Reaksi redoks

Reaksi redoks dalam larutan.

Reaksi kimia yang terjadi dengan perubahan derajat oksidasi unsur-unsur yang membentuk reaktan disebut redoks.

Oksidasi

- adalah proses menyumbangkan elektron dari atom, molekul, atau ion. Jika sebuah atom melepaskan elektronnya, maka ia memperoleh muatan positif: l - , melepaskan 1 elektron, maka ia menjadi atom netral:

Jika ion atau atom bermuatan positif melepaskan elektron, maka nilai muatan positifnya meningkat sesuai dengan jumlah elektron yang diberikan:

Reduksi adalah proses penambahan elektron pada atom, molekul, atau ion.

Jika sebuah atom menerima elektron, kemudian berubah menjadi ion bermuatan negatif:

Jika ion bermuatan positif menerima elektron, maka muatannya berkurang:

atau bisa pergi ke atom netral:

agen pengoksidasi
menerima elektron. pemulih adalah atom, molekul atau ion, menyumbangkan elektron.

pengoksidasi

selama reaksi direduksi, zat pereduksi teroksidasi.

Penentuan koefisien stoikiometri dalam persamaan reaksi redoks. Saat menyusun persamaan untuk reaksi redoks, perlu untuk menentukan zat pereduksi, zat pengoksidasi, dan jumlah elektron yang diberikan dan diterima. Sebagai aturan, koefisien dipilih menggunakan salah satu metode keseimbangan elektronik

, salah satu metode keseimbangan elektron-ion (terkadang yang terakhir disebut metode setengah reaksi ).

Sebagai contoh penyusunan persamaan reaksi redoks, perhatikan proses oksidasi pirit dengan asam nitrat pekat.

Pertama-tama, kita mendefinisikan produk reaksi.

HNO3 adalah oksidator kuat, jadi belerang akan teroksidasi ke tingkat oksidasi maksimumnya S 6+, dan besi - menjadi Fe 3+, sedangkan HNO 3 bisa sembuh sampai N0 atau NO2. Kami akan memilih NO:

Di mana akan ditempatkan?

H2O (di sisi kiri atau kanan), kami belum tahu.

1. Lamar dulu metode keseimbangan elektron-ion

(setengah reaksi). Metode ini mempertimbangkan transisi elektron dari satu atom atau ion ke atom lain, dengan mempertimbangkan sifat medium (asam, basa atau netral) di mana reaksi berlangsung.

Pertimbangkan untuk kasus kami setengah reaksi oksidasi. Molekul

FeS2 berubah menjadi ion Fe 3+ (F e (N O 3) 3 benar-benar terdisosiasi menjadi ion, hidrolisis diabaikan) dan dua ion JADI 4 2 - (disosiasi H2SO4):

Untuk menyamakan oksigen, tambahkan 8 molekul H ke sisi kiri

2 Oh, dan ke kanan - 16 ion H+ (media asam):

Muatan di sisi kiri adalah 0, muatan di sisi kanan adalah +15, jadi

FeS2 harus menyumbangkan 15 elektron:

Pertimbangkan sekarang setengah reaksi reduksi ion nitrat:

Harus diambil dari

NOMOR 3 2 atom O. Untuk melakukan ini, tambahkan 4 ion H ke sisi kiri 1+ (lingkungan asam), dan ke kanan - 2 molekul H 2 O:

Untuk menyamakan muatan ke sisi kiri (muatan

+3) tambahkan 3 elektron:

Akhirnya kami memiliki:

Mengurangi kedua bagian sebesar 16N

+ dan 8Н 2 Oh, kita mendapatkan persamaan ion tereduksi dari reaksi redoks:

Dengan menambahkan jumlah ion yang sesuai ke kedua sisi persamaan

NOMOR 3 - dan H+ kita temukan persamaan reaksi molekuler:

2 O berada di ruas kanan persamaan. Tidak ada keraguan bahwa metode ini jauh lebih konsisten dengan pengertian kimia daripada metode keseimbangan elektron standar, meskipun yang terakhir agak lebih mudah dimengerti.

2. Kami menyamakan reaksi ini dengan metode keseimbangan elektronik . Proses pemulihan dijelaskan:

Lebih sulit untuk menyusun skema oksidasi, karena dua elemen teroksidasi sekaligus -

Fe dan S Dimungkinkan untuk menghubungkan besi dengan keadaan oksidasi 2+, dengan belerang 1- dan memperhitungkan bahwa ada dua atom S per atom Fe:

Namun, dimungkinkan untuk melakukannya tanpa menentukan bilangan oksidasi dan menuliskan skema yang menyerupai skema

Sisi kanan memiliki muatan +15, sisi kiri memiliki muatan 0, jadi

FeS2 harus menyumbangkan 15 elektron. Tuliskan total saldo:

lima molekul HNO

3 akan teroksidasi FeS2, dan tiga molekul lagi HNO3 diperlukan untuk pendidikan Fe (N O 3) 3:

Untuk menyamakan hidrogen dan oksigen, tambahkan dua molekul H ke sisi kanan

2 O:

Metode keseimbangan elektron-ion lebih fleksibel daripada metode keseimbangan elektron dan memiliki keunggulan yang tidak dapat disangkal dalam pemilihan koefisien

di dalam banyak reaksi redoks, khususnya yang melibatkan senyawa organik, di mana bahkan prosedur untuk menentukan bilangan oksidasi sangat rumit.

Perhatikan, misalnya, proses oksidasi etilen yang terjadi ketika dilewatkan melalui larutan berair kalium permanganat. Akibatnya, etilen dioksidasi menjadi etilen glikol H2O-

CH2 - CH2 -OH, dan permanganat direduksi menjadi mangan (IV) oksida, selain itu, seperti yang akan terlihat jelas dari persamaan keseimbangan akhir, kalium hidroksida juga terbentuk di sebelah kanan:

Setelah melakukan pengurangan yang diperlukan dari istilah yang sama, kami menulis persamaan dalam bentuk molekul akhir

Potensial standar reaksi redoks.
Kemungkinan terjadinya reaksi redoks dalam kondisi nyata disebabkan oleh beberapa alasan: suhu, sifat zat pengoksidasi dan zat pereduksi, keasaman medium, konsentrasi zat yang terlibat dalam reaksi, dll. sulit untuk memperhitungkan semua faktor ini, tetapi, mengingat bahwa setiap reaksi redoks berlangsung dengan transfer elektron dari zat pereduksi ke zat pengoksidasi, adalah mungkin untuk menetapkan kriteria untuk kemungkinan reaksi semacam itu.

Ciri-ciri kuantitatif proses redoks adalah potensial redoks normal dari oksidator dan reduktor (atau potensial standar elektroda).

Untuk memahami arti fisikokimia dari potensi tersebut, perlu untuk menganalisis apa yang disebut proses elektrokimia.

Proses kimia yang disertai munculnya arus listrik atau yang disebabkan olehnya disebut elektrokimia.

, baik pelat maupun fase cair.

Karena daya tarik elektrostatik kation larutan dan elektron logam berlebih, yang disebut lapisan ganda listrik muncul di batas fase, yang menghambat transisi ion logam lebih lanjut ke fase cair. Akhirnya, tiba saatnya ketika kesetimbangan terbentuk antara larutan dan pelat logam, yang dapat dinyatakan dengan persamaan:

atau dengan mempertimbangkan hidrasi ion dalam larutan:

Keadaan kesetimbangan ini tergantung pada sifat logam, konsentrasi ion-ionnya dalam larutan, pada suhu dan

tekanan.

Kesetimbangan dapat digeser ke kanan jika elektron dikeluarkan dari logam dengan satu atau lain cara. Ini akan melarutkan pelat logam. Sebaliknya, jika elektron dibawa ke pelat logam dari luar, maka ion akan diendapkan di atasnya

dari larutan.

Ketika logam direndam dalam larutan, lapisan listrik ganda terbentuk pada batas fase. Beda potensial yang terjadi antara logam dan fasa cair disekitarnya disebut potensial elektroda. Potensi ini merupakan ciri dari kemampuan redoks logam dalam bentuk fasa padat.

Dalam atom logam yang terisolasi (keadaan uap monoatomik yang terjadi pada suhu tinggi dan derajat penghalusan yang tinggi), sifat redoks dicirikan oleh kuantitas yang berbeda yang disebut potensial ionisasi. Potensi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari atom terisolasi.

Nilai absolut dari potensial elektroda tidak dapat diukur secara langsung. Pada saat yang sama, tidak sulit untuk mengukur beda potensial elektroda yang terjadi dalam sistem yang terdiri dari dua pasangan larutan logam. Pasangan seperti itu disebut setengah elemen . Kami sepakat untuk menentukan potensial elektroda logam sehubungan dengan apa yang disebut elektroda hidrogen standar, potensi yang sewenang-wenang diambil sebagai nol. Elektroda hidrogen standar terdiri dari pelat platina yang disiapkan secara khusus yang direndam dalam larutan asam dengan konsentrasi ion hidrogen 1 mol/l dan dicuci dengan pancaran gas hidrogen pada tekanan 10

5 Pa, pada 25 °C. Sejumlah potensial elektroda standar.
Jika pelat logam yang direndam dalam larutan garamnya dengan konsentrasi ion logam sama dengan 1 mol / l dihubungkan ke elektroda hidrogen standar, maka akan diperoleh sel galvanik. Gaya gerak listrik elemen ini (EMF), diukur pada 25 ° C, mencirikan potensial elektroda standar suatu logam, biasanya disebut sebagai E°.

Potensial standar elektroda yang bertindak sebagai agen pereduksi sehubungan dengan hidrogen memiliki tanda "-", dan tanda "+" memiliki potensi standar elektroda yang merupakan oksidator.

Logam, disusun dalam urutan menaik dari potensial elektroda standarnya, membentuk apa yang disebut rangkaian tegangan elektrokimia logam :Li, Rb, K, wa Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Sejumlah tekanan mencirikan sifat kimia logam:

1. Semakin negatif potensial elektroda logam, semakin besar kemampuan reduksinya.

2. Setiap logam dapat menggantikan (mengembalikan) dari larutan garam logam-logam yang berada dalam rangkaian elektrokimia tegangan logam setelahnya.

3. Semua logam yang memiliki potensial elektroda standar negatif, yaitu yang berada dalam deret elektrokimia tegangan logam di sebelah kiri hidrogen, dapat menggantikannya dari larutan asam.

Seperti dalam hal menentukan nilai E° logam, nilai E° non-logam diukur pada suhu 25 ° C dan pada konsentrasi semua spesies atom dan molekul yang berpartisipasi dalam kesetimbangan sama dengan 1 mol /l.

Nilai aljabar dari potensial redoks standar mencirikan aktivitas oksidatif dari bentuk teroksidasi yang sesuai. Itu sebabnya Perbandingan nilai potensial redoks standar memungkinkan menjawab pertanyaan: apakah reaksi redoks ini atau itu terjadi?

Kriteria kuantitatif untuk menilai kemungkinan terjadinya reaksi redoks tertentu adalah nilai positif dari perbedaan antara potensial redoks standar dari setengah reaksi oksidasi dan reduksi.

Elektrolisis larutan.

Kombinasi reaksi redoks yang terjadi pada elektroda dalam larutan elektrolit atau meleleh ketika arus listrik melewatinya disebut elektrolisis.

Pada katoda sumber arus, proses transfer elektron ke kation dari larutan atau lelehan terjadi, oleh karena itu katoda adalah "reduktor". Di anoda, elektron disumbangkan oleh anion, oleh karena itu anoda adalah "pengoksidasi".

Selama elektrolisis, proses yang bersaing dapat terjadi baik di anoda maupun di katoda.

Ketika elektrolisis dilakukan menggunakan anoda inert (tidak dapat dikonsumsi) (misalnya, grafit atau platinum), sebagai aturan, dua proses oksidatif dan dua reduksi bersaing:

di anoda - oksidasi anion dan ion hidroksida,

di katoda - reduksi kation dan ion hidrogen.

Ketika elektrolisis dilakukan menggunakan anoda aktif (konsumsi), prosesnya menjadi lebih rumit dan reaksi yang bersaing pada elektroda adalah:

di anoda - oksidasi anion dan ion hidroksida, pembubaran anodik logam - bahan anoda;

di katoda - reduksi kation garam dan ion hidrogen, reduksi kation logam diperoleh dengan melarutkan anoda.

Ketika memilih proses yang paling mungkin di anoda dan katoda, seseorang harus melanjutkan dari posisi bahwa reaksi yang membutuhkan konsumsi energi paling sedikit akan berlangsung. Selain itu, untuk memilih proses yang paling mungkin terjadi di anoda dan katoda selama elektrolisis larutan garam dengan elektroda inert, aturan berikut digunakan:

Produk berikut dapat terbentuk di anoda: a) selama elektrolisis larutan yang mengandung anion F - , SO 4 2- , N Tentang 3 - , RO 4 3 - , serta larutan alkali, oksigen dilepaskan; b) selama oksidasi anion C aku - , V r - , SAYA-klorin, brom, yodium dilepaskan, masing-masing;c) selama oksidasi anion asam organik, terjadi proses:

2. Pada elektrolisis larutan garam yang mengandung ion-ion yang terletak pada rangkaian tegangan di sebelah kiri Al

3+ , hidrogen dilepaskan di katoda; jika ion terletak dalam rangkaian tegangan di sebelah kanan hidrogen, maka logam dilepaskan di katoda.

3. Selama elektrolisis larutan garam yang mengandung ion-ion yang terletak pada rangkaian tegangan antara

Al + dan H + , proses persaingan reduksi kation dan evolusi hidrogen dapat terjadi di katoda.

Mari kita perhatikan sebagai contoh elektrolisis larutan tembaga klorida berair pada elektroda inert. Ion Cu terdapat dalam larutan.

2+ dan 2Cl - , yang, di bawah pengaruh arus listrik, diarahkan ke elektroda yang sesuai:

Tembaga logam dilepaskan di katoda, dan gas klorin dilepaskan di anoda.

Jika dalam contoh yang dipertimbangkan dari elektrolisis larutan

CuCl2 ambil pelat tembaga sebagai anoda, kemudian tembaga dilepaskan di katoda, dan di anoda, tempat proses oksidasi terjadi, alih-alih melepaskan ion C aku - dan pelepasan klorin menghasilkan oksidasi anoda (tembaga). Dalam hal ini, pembubaran anoda itu sendiri terjadi, dan dalam bentuk ion Cu itumasuk ke dalam larutan. Elektrolisa CuCl2 dengan anoda terlarut dapat ditulis sebagai berikut:

Elektrolisis larutan garam dengan anoda terlarut direduksi menjadi oksidasi bahan anoda (pembubarannya) dan disertai dengan transfer logam dari anoda ke katoda. Sifat ini banyak digunakan dalam pemurnian (purification) logam dari kontaminasi.

Elektrolisis lelehan. Untuk mendapatkan logam yang sangat aktif (natrium, aluminium, magnesium, kalsium, dll.), yang mudah berinteraksi dengan air, elektrolisis garam cair atau oksida digunakan:

Jika arus listrik dilewatkan melalui larutan berair dari garam logam aktif dan asam yang mengandung oksigen, maka baik kation logam maupun ion residu asam tidak dilepaskan. Hidrogen dilepaskan di katoda

dan terus anoda - oksigen, dan elektrolisis direduksi menjadi dekomposisi elektrolitik air.

Elektrolisis larutan elektrolit secara energi lebih menguntungkan daripada lelehan, karena elektrolit - garam dan alkali - meleleh pada suhu yang sangat tinggi.

Hukum elektrolisis Faraday.

Ketergantungan jumlah zat yang terbentuk di bawah aksi arus listrik pada waktu, kekuatan arus, dan sifat elektrolit dapat ditentukan berdasarkan persamaan umum. hukum faraday :

di mana T - massa zat yang terbentuk selama elektrolisis (g); E - massa setara suatu zat (g / mol); M adalah massa molar zat (g/mol); P- jumlah elektron yang diberikan atau diterima;

I - kekuatan saat ini (A); T- durasi proses(dari); F - konstanta Faraday,mencirikan jumlah listrik yang diperlukan untuk melepaskan 1 massa ekivalen suatu zat(F = 96.500 C/mol = 26,8 Ah/mol).

Penggunaan materi situs dimungkinkan asalkan tautan aktif ditunjukkan

Pada dua sampel konsentrat kaya gravitasi yang mengandung emas ("kepala emas") dari tambang Kholbinsky di JSC "Buryatzoloto", penelitian dilakukan untuk mengembangkan teknologi hidrometalurgi baru menggunakan pencucian asam nitrat dari "kepala emas" asli dan selanjutnya peleburan kue yang dihasilkan.

Dari hasil kajian yang telah dilakukan, diusulkan agar OJSC Buryatzoloto melakukan pengujian dan penerapan teknologi pengolahan “kepala emas” dengan pelindian asam nitrat. Pengenalan teknologi ini akan menghilangkan operasi pemanggangan dan peleburan babi yang padat karya, menghilangkan pelepasan gas beracun, mengurangi hilangnya logam mulia (sebesar 2-3%) dan mengurangi biaya pemrosesan "kepala emas" setengahnya.

Dalam proses pengolahan bijih yang mengandung emas di pabrik pemulihan emas (GIF) dalam siklus pengayaan gravitasi, diperoleh konsentrat yang kaya akan emas, yang disebut "kepala emas" (selanjutnya disebut sebagai GG), di mana hingga 50% emas dan perak dapat diekstraksi. Tergantung pada komposisi bijih sumber yang diproses, konsentrat gravitasi ini mengandung mineral berikut: sulfida (pirit, arsenopirit, galena, sfalerit, dll.), skrap teknogenik (besi logam, timah, tembaga) dan oksida besi, silikon, aluminium - hingga 50% . Fraksi massa emas di CG, sebagai suatu peraturan, adalah 1-10%. Konsentrat ini sangat tahan terhadap sianidasi karena emasnya relatif kasar dan berhubungan erat dengan sulfida dan kuarsa. Untuk mengurangi kerugian dalam proses ekstraksi logam mulia, produk dengan emas besar dan tahan api mulai diisolasi pada tahap penggilingan dan pada tahap pertama pengayaan gravitasi bijih yang mengandung emas, kemudian, setelah pemurnian gravitasi, diproses dalam siklus teknologi yang terpisah.

Saat ini telah digunakan suatu teknologi untuk pengolahan CG, yang operasi utamanya adalah pemanggangan oksidatif konsentrat pada suhu 500-700 ° C. Kemudian kalsin yang dihasilkan dilebur menjadi paduan timbal (werkbley) dan juga dicupell pada suhu tinggi (850-900 °C). Terkadang cinder (dengan sedikit logam non-ferrous) langsung dilebur menjadi paduan emas-perak. Secara umum, teknologi yang menggunakan operasi pemanggangan ditandai dengan intensitas tenaga kerja yang tinggi, pelepasan gas beracun belerang, arsenik dan timbal, produksi sejumlah besar produk antara yang mengandung emas (debu, terak, tetes bekas), dari yang diperlukan untuk memulihkan emas. Semua ini mengarah pada kerugian teknologi dan mekanis yang nyata dari logam mulia.

Untuk pemrosesan konsentrat yang mengandung emas tahan api gravitasi yang kaya, teknologi asam menjanjikan, yang menurutnya konsentrat awal (CG) diperlakukan dengan larutan asam nitrat, dan endapan padat (kue) dilelehkan. Teknologi ini memungkinkan untuk menghilangkan operasi pembakaran yang memakan waktu, mencegah pelepasan gas beracun dan mengurangi hilangnya logam mulia.

Menurut teknologi asam, penelitian dilakukan pada dua sampel "kepala emas" dari tambang Kholbinsky OJSC Buryatzoloto.

Ciri khas sampel CG adalah dominasi sulfida di dalamnya dan adanya skrap teknogenik, yaitu besi-tembaga - dengan jumlah tembaga yang dominan. Dalam sampel No. 1, fraksi massa sulfida lebih dari 60%, termasuk 35% galena. Dalam sampel No. 2, pirit berlaku - lebih dari 80%, galena - 6,0%. Fraksi massa emas dan perak pada sampel No. 1 berturut-turut adalah 14,52% dan 3,76%; pada sampel No. 2 - 4,34% dan 1,36%.

Konsentrat gravitasi seperti itu dengan komposisi mineral yang agak kompleks dan keberadaan skrap teknogenik ditandai dengan peningkatan resistensi, oleh karena itu, teknologi pemrosesan CG yang ada di perusahaan mencakup tiga operasi padat karya: pemanggangan pada 700-900 ° C (selama 6 jam ), peleburan dalam tungku bijih-termal untuk verkblay dan cupellation. Ekstraksi langsung logam mulia ke dalam paduan tidak melebihi 96%. Hasil lumayan (produk pembersih gas padat, terak, pecahan batu bata dari tungku dan pecahan dari tetesan) dikembalikan ke teknologi untuk memproses bahan baku (biasanya untuk penggilingan sebelum sianidasi). Tingkat ekstraksi logam mulia dari produk industri ini belum ditentukan.

Skema teknologi untuk memproses CG menggunakan pelindian asam nitrat ditunjukkan pada gambar.

Asam nitrat adalah zat pengoksidasi kuat dan, ketika berinteraksi dengan sulfida, membentuk senyawa yang larut dalam air. Pengecualian adalah galena, yang terurai membentuk timbal sulfat yang tidak larut. Memo teknogenik, yang diwakili terutama oleh besi dan tembaga, sepenuhnya menjadi larutan. Setelah pencucian asam nitrat (ANL) dari GL, larutan yang mengandung sebagian besar pengotor dan produk padat diperoleh, di mana logam mulia, oksida tidak larut (terutama silikon dan oksida besi) dan timbal sulfat (timbal dalam bentuk teroksidasi) terkonsentrasi. Produk padat yang dihasilkan (kue) dipisahkan dari larutan, dikeringkan dan dilebur untuk mendapatkan paduan emas-perak.

Sebagai hasil dari pencucian, sejumlah perak (10%) dapat masuk ke dalam larutan. Untuk mengekstraknya, setelah memisahkan kue, garam biasa dimasukkan ke dalam larutan, dan perak dilepaskan dari larutan dalam bentuk klorida yang tidak larut, yang dapat dilebur baik bersama-sama dengan kue yang mengandung emas, dan secara terpisah, untuk mendapatkan teknis perak dengan fraksi massa logam 98-99%.

Hasil percobaan dengan pencucian asam nitrat sampel "kepala emas" dan peleburan kue yang diperoleh menunjukkan sebagai berikut.

1. Peluang bagi tambang Kholbinskoye untuk menghilangkan operasi pemanggangan, peleburan, dan cupelling yang padat karya dan suhu tinggi, sehingga mencegah pelepasan gas beracun dari pemanggangan dan peleburan dari babi.

2. Untuk meningkatkan ekstraksi logam mulia ke dalam ingot karena pengurangan yang signifikan (dua kali untuk sampel No. 1 dan lima kali untuk sampel No. 2) dari massa produk leleh (kue), masing-masing berkurang , dalam jumlah terak dan pengecualian produk menengah: "kerusakan" tetes dan batu bata. Peningkatan yang diharapkan dalam ekstraksi logam mulia adalah 2-3%.

3. Dalam proses AQW "kepala emas", perak dilarutkan hingga 8%. Untuk mengurangi ekstraksi perak ke dalam larutan, kondisi AQW telah dikembangkan dan diusulkan. Pada saat yang sama, ekstraksi perak ke dalam larutan menurun hampir 30 kali lipat.

4. Setelah melelehkan kue kering dari sampel AKV "kepala emas" No. 1 menggunakan muatan yang diketahui (soda, boraks, kuarsa), diperoleh paduan dengan fraksi massa total emas dan perak sebesar 90%. Dan setelah melelehkan kue dari "kepala emas" AKB sampel No. 2 menggunakan muatan eksperimental, diperoleh paduan dengan fraksi massa total emas dan perak 95-99%.

5. Sejumlah besar galena dalam timah CG setelah AKB menjadi transisi nyata timah menjadi paduan emas-perak komersial, yang mengurangi kualitas produk jadi. Selama studi, kondisi ditentukan dan muatan dipilih untuk melelehkan kue yang mengandung hingga 25% timbal, dengan produksi paduan emas-perak dengan fraksi massa total emas dan perak 95-99%.

6. Studi tentang pelindian asam nitrat CG (sampel No. 2) menunjukkan bahwa dekomposisi pirit yang cukup lengkap (lebih dari 97%) dicapai dengan pelindian dengan larutan asam nitrat dengan konsentrasi 500-550 g/l ( lihat tabel). Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa pirit (lebih dari 90%) berada dalam kelas yang relatif besar (minus 0,5 + 0,25 mm) dan diperlukan kondisi yang lebih parah untuk penguraiannya.

Menurut tambang Kholbinsky, biaya spesifik pemrosesan 1 kg SG (sampel No. 1) untuk teknologi pemanggangan adalah 93,6 rubel. Biaya spesifik teknologi dengan pencucian asam nitrat dari sampel yang sama adalah 44,9 rubel, mis. biaya pemrosesan CG menurut teknologi hidrometalurgi yang dikembangkan dibelah dua.

Pada dua sampel konsentrat mengandung emas sulfida gravitasi yang kaya (“kepala emas”) dari tambang Kholbinsk di JSC Buryatzoloto, penelitian dilakukan untuk mengembangkan teknologi hidrometalurgi baru menggunakan pencucian asam nitrat dari gas tanah asli dan peleburan selanjutnya dari hasil kue.

Kondisi untuk pencucian konsentrat gravitasi tahan api (CG) yang mengandung sulfida (hingga 80%) dan skrap teknogenik (hingga 16%) ditentukan. Kondisi AQW dengan pembubaran minimal perak ditentukan. Setelah AKW, kue (produk padat) diperoleh dengan peningkatan (sebesar 2–5 kali) kandungan logam mulia daripada di CG asli. Kondisi peleburan dikembangkan untuk mendapatkan paduan dengan fraksi massa total emas dan perak 96-99%.

Studi kelayakan teknologi hidrometalurgi yang diusulkan untuk pengolahan CG telah dilakukan. Dibandingkan dengan teknologi yang ada untuk memproses CG menggunakan pemanggangan, biaya untuk memproses CG menggunakan teknologi hidrometalurgi yang dikembangkan berkurang setengahnya.

Derajat dekomposisi pirit selama AKV CG sampel No. 2

Dalam jumlah besar konsentrasi HNO3 , g/l	Syarat Pelaksanaan AKV*			Derajat penguraian sulfida, %
	durasi, jam		suhu, °C

Kami juga merekomendasikan

Memuat...

rumah > Pemasaran Internet

Pelarutan pirit dalam asam nitrat. Pemilihan koefisien stoikiometrik

10. Reaksi redoks

Kami juga merekomendasikan