Dizolvarea piritei în acid azotic. Selectarea coeficienților stoichiometrici vr

13.12.2018

Singurul solvent de pirit în condiții normale (adică la temperatură și presiune atmosferică normale) este acidul azotic, care descompune FeSi prin reacție.

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

În anumite condiții (încălzire, utilizarea agenților oxidanți suplimentari etc.), procesul de dizolvare a piritei în acid azotic poate continua cu oxidarea parțială a sulfului sulfurat la sulfați și acid sulfuric:

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

La fel, alte sulfuri se dizolvă în acid azotic, formând săruri solubile în apă în aceste condiții: nitrați, sulfați etc.

Astfel, acidul azotic poate fi considerat ca un solvent colectiv al mineralelor sulfurate și, prin urmare, poate fi folosit pentru a deschide complet aurul asociat acestor minerale.

Datorită solubilității sale scăzute, oxidul nitric format prin reacțiile de mai sus trece în principal în faza gazoasă și, în prezența aerului sau oxigenului, este oxidat la dioxid de NO2. Acesta din urmă are o solubilitate semnificativ mai mare în apă și soluții apoase. Se creează astfel condiții favorabile pentru regenerarea acidului azotic (3NO2(r) + H2O -> 2HNO3 + NO(r)). care poate fi revenit la procesul tehnologic de leşiere a sulfurilor.

Aceste regularități formează baza procesului CCI, care poate fi implementat sub forma următoarelor opțiuni:

1. Nitrox (NITROX) - un proces a cărui caracteristică este leșierea sulfurilor cu acid azotic în prezența aerului la presiunea atmosferică și încălzirea pulpei la 80-90 ° C timp de 1-2 ore. Această opțiune asigură oxidarea completă a fierului , arsen, sulf sulfurat și metale neferoase (inclusiv argint) prezente în materia primă. Avantajul procesului este modul non-autoclav. În plus, legarea NO gazos de oxigenul atmosferic în zona de reacție face posibilă evitarea emisiilor de gaze de la aparatele în care are loc procesul FCC. Dezavantajul acestei opțiuni ar trebui luat în considerare formarea unei cantități semnificative de sulf elementar, care afectează negativ extracția ulterioară a aurului din reziduurile de KKB prin cianurare. Pentru a elimina influența negativă a sulfului, se recomandă supunerea reziduurilor aurifere ale KKB la tratament cu var fierbinte sau la ardere.

Brevetul are în vedere o variantă în care procesul de nitrat și oxidare se realizează prin barbotare de aer prin pulpă, în urma căreia particulele de sulf elementar și aurul captat de acestea sunt plutite și îndepărtate de pe suprafața pastei în sub formă de spumă. Concentratul rezultat, în care trece până la 80% din aur, este procesat într-un cuptor rotativ cu explozie de oxigen. Alternativ, sulful este îndepărtat din concentrat prin topire.

2. Arseno (ARSENO) - un proces care implică utilizarea acidului azot, mai degrabă decât acidului azotic, HNO2, care, conform dezvoltatorilor acestei opțiuni, oferă o cinetică de leșiere mai mare decât HNO3 ca solvent pentru sulfuri. Chimia procesului este determinată de echilibrul reacțiilor

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

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

Prin menținerea unei presiuni parțiale de NO relativ ridicate, echilibrul ultimei reacții este deplasat spre stânga. O altă diferență între această variantă și procesul nitrox este utilizarea oxigenului la o presiune în exces moderată (aproximativ 5 kPa). Temperatura pulpei se menține la nivelul de 80-90 °C.

Combinația acestor condiții de regim asigură o rată foarte mare de oxidare a sulfurilor (timp de levigare 15 min), în urma căreia procesele de precipitare a impurităților din soluții nu au timp să se dezvolte într-o măsură vizibilă și tot fierul, sulfatul de sulf. iar arsenul rămâne în soluție. Acest lucru, la rândul său, face posibilă obținerea unui grad ridicat de concentrație de aur în reziduurile CCM cu randament mic, ceea ce este un factor pozitiv semnificativ în prelucrarea hidrometalurgică ulterioară a acestor produse.

Ca și în versiunea anterioară, procesul de oxidare a sulfurilor este însoțit de eliberarea de sulf elementar, iar toate problemele asociate cu neutralizarea acestuia rămân în întregime.

O diagramă schematică a procesului arseno este prezentată în fig. 6.1.

Una dintre varietățile acestei tehnologii este procesul de oxidare simultană a sulfurilor cu acid azotic și leșierea aurului cu soluții saline dezvoltate de NMS Technolngy. Procesul combinat de oxidare-leșiere se realizează într-un reactor tubular.

3. Redox (REDOX) - un proces care este o versiune la temperatură înaltă a procesului arseno.

Dacă primele două metode KKB descrise mai sus au fost dezvoltate ca o alternativă la metodele de autoclave pentru oxidarea sulfurilor, atunci procesul redox este una dintre variantele procesului de autoclave, în care mineralele sulfurate sunt levigate cu participarea oxizilor de azot la un temperatura de 180 °C și mai mare. În aceste condiții, se vor putea evita consecințele neplăcute asociate cu formarea sulfului elementar. Pentru izolarea arsenului (sub formă de arsenat de fier) și sulfitului de sulf (gips) din soluții, se recomandă introducerea calcarului în reactorul de leșiere.

Procesul KKB a fost testat în străinătate pe un număr mare de minereuri de aur și concentrate de minereuri din America de Nord și Australia. China. Rezultatele testelor și calculele tehnice și economice bazate pe acestea indică o anumită perspectivă a procesului.

Capacitățile tehnologice ale KKB pot fi ilustrate prin rezultatele studiilor efectuate la Institutul „Irgiredmet” pe trei soiuri de concentrate sulfuroase purtătoare de aur (Tabelele 6.1 și 6.2).

Experimentele de laborator au arătat posibilitatea oxidării hidrometalurgice a sulfurilor cu acid azotic (cu trecerea oxigenului) în condiții relativ blânde: temperatură 40-80 °C. Concentratia HNO3 20-100 g/l: durata de levigare 2-6 ore.Consumul de oxigen este apropiat de cantitatea stoechiometrica necesara oxidarii sulfurilor: in acest caz oxigenul este furnizat in asa fel incat sa se asigure un vid de 50- 100 Pa în reactor.

Extracția aurului și argintului în timpul cianurării reziduurilor de KKB (după pretratare cu soluții de var sau var-sodă) este de 93,6-94,8 și, respectiv, 86,4-90,4% (Tabelul 6.2). În același timp, efectul utilizării tratamentului alcalin s-a ridicat la 2-6% din aur extras suplimentar și 10-20% din argint.

Pe baza rezultatelor studiilor de laborator a fost determinată o schemă rațională de prelucrare hidrometalurgică a concentratelor (Fig. 6.2), care a fost testată la scară semiindustrială la uzina pilot de la Irgiredmet.

Concentratele au fost levigate într-o unitate de operare continuă formată din 4 reactoare de titan cu o capacitate de 10 dm3 fiecare. Productivitatea instalării este de 10-15 kg/h. Au fost prelucrate în total 700 kg de concentrat. Pulpa rezultată a fost supusă la îngroșare și filtrare. În circulație, 60-70% din soluție a fost folosită pentru pulverizarea materialului inițial, restul soluției, precum și soluțiile de spălare, au fost neutralizate cu suspensie de var și aruncate în halda de decantare. Consumul total de reactivi la 1 tonă de concentrat a fost, kg: 160 HNO3, 150 CaO; 60 Na2CO3, 500 m3 O2. Tratamentul cu var-sodă a fost efectuat periodic la o temperatură de 70-80 °C. W:T=2:1. durata 3 ore Consumul de carbonat de sodiu si oxid de calciu pentru aceasta operatie a fost de 60 si respectiv 30 kg la 1 tona de concentrat.

Cianurarea turtelor de var-sodă a fost efectuată în 2 etape (24 ore fiecare) la o concentrație de cianura de sodiu de 2 g/l. Consumul de cianura a fost de 4,6 kg la 1 tona de concentrat.

Extracția aurului și argintului în soluția de cianură a fost de 92,0 și 73,6%. conţinutul rezidual în turtele de cianurare este de 5,1, respectiv 11,3 g/g.

Un exemplu de utilizare industrială a tehnologiei KKB este uzina Sinola (Canada), care prelucrează minereuri de cuarț cu sulfuri de fier purtătoare de aur dispersate în cuarț. Productivitatea fabricii este de 6000 de tone de minereu pe zi. Conținutul de aur în originalul 2,5 g/t. Zdrobit până la o finețe de 60% din clasa minus 0,08 mm, minereul este supus oxidării cu acid azotic la o temperatură de 85 ° C timp de 2 ore.Gradul de oxidare al sulfurilor ajunge la 95%. Pulpa oxidată după neutralizarea cu var este trimisă la cianurare după metoda „CIP”. Extracția aurului este de 92%. Oxidul de azot eliberat în timpul oxidării sulfurilor intră în ciclul de regenerare a acidului azotic.

O variantă de leșiere a acidului azotic la temperatură înaltă (proces redox) cu cianurarea ulterioară a reziduurilor a fost testată în străinătate în legătură cu haldele de arsenic învechite de la prelucrarea minereurilor aurifere la zăcământul Snow Lake (Manitoba, SUA). Din 1949 până în 1958 S-au acumulat aproximativ 300 de mii de tone de astfel de haldele care conțin 11,9 g/t de aur. 25,1% fier, 23,0% arsenic, 14,6% sulf. Principalele componente minerale sunt arsenopirita (47,1%) și pirotita (11,8%). Aurul este într-o formă refractară și este asociat cu arsenopirita. Pentru deschiderea acestuia s-a dezvoltat un proces de oxidare în autoclavă folosind următorul regim: temperatură 190-210 °C; presiune 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.

Lucrările descriu rezultatele testelor industriale ale procesului redox pe concentrate de aur-arsenic izolate din rolele zăcământului Bakyrchik (Kazahstan). Testele au fost efectuate pe o instalație pilot cu o capacitate de 15 kg/h timp de 3 luni, la o temperatură de levigare de 200 °C. Extracția aurului din produșii oxidării acidului azotic a fost realizată prin cianurare conform metodei CIP. La evaluarea rezultatelor testului, o scurtă durată de oxidare (aproximativ 10 min) și formarea unei modificări chimice stabile a arsenului, arseniatul de fier, sunt remarcate ca aspecte pozitive ale procesului redox. S-a remarcat, de asemenea, că carbonul activ de sorbție prezent în concentratele inițiale are un efect negativ asupra procesului de cianurare, reducând semnificativ recuperarea aurului. În acest sens, se recomandă un mod îmbunătățit de concentrare a flotației minereului, care face posibilă îndepărtarea majorității carbonului din steril. În același scop, se propune ca concentratul de aur-arsenic obținut să fie supus unei rafinari gravitaționale suplimentare pe tabelele de concentrație, iar concentratul deja repurificat să fie trimis la tratare cu acid azotic. Datorită acestui fapt, s-a realizat o recuperare mare a aurului în ciclul hidrometalurgic (96%). Cu toate acestea, pierderile crescute de metal în procesul de îmbogățire cu minereu prin flotație gravitațională (inclusiv cele cu substanțe medii care conțin carbon) nu ne permit să recomandăm fără echivoc această tehnologie pentru implementarea industrială.

Faptul formării (în timpul procesului redox pe minereuri și concentrate de pirit-arsenopirită) a unor modificări puternice din punct de vedere chimic și deci mai puțin toxice ale arsenului este confirmat de numeroase studii. Pe această bază, a fost dezvoltată o metodă pentru transformarea trioxidului de arsen foarte toxic în scorodit FeAsO4*2H2O. Pastă care conține 0,25 M As2O3, 0,5 M Fe(NO3)]2 și 2,5 M HNO3. procesat în autoclavă la o temperatură de 130-160 ° C. Valoarea minimă a temperaturii corespunde momentului de formare a NO volatil. La temperatura maximă (160 °C), presiunea vaporilor în autoclavă atinge 1200 kPa. Durata totală a procesului este de 4 ore.Verificarea solubilității precipitatului rezultat în HNO3 (la pH=4) a arătat că după 4 ore de tratament, concentrația de As în soluție a fost de 1,6 mg/l.

Lucrarea descrie o metodă de tratare cu acid azotic a concentratelor de flotație și gravitaționale bogate în Ag-As (conținut de argint de la 0,8 la 31,5 kg/t), în care bismut, nichel, cobalt, cupru și zinc sunt prezente ca componente utile asociate. Se recomandă leșierea unui amestec de concentrate cu o soluție de HNO3 (consum de acid 124% din greutatea concentratului) la o temperatură de 125 °C, o presiune a oxigenului de 1 MPa; W:T=6:1, D timp de 30 min. În acest caz, 95-99% din metalele prezente, inclusiv arsenicul și fierul, trec în soluție. Din soluţiile obţinute se precipită succesiv: argintul sub formă de clorură (prin introducerea de NaCl); oxiclorura-hidroxid de bismut; sediment fier-arsenic (neutralizarea soluției cu amoniac, respectiv: până la pH=0,4-0,8 și 0,8-1,8) și un amestec de sulfuri de nichel, cobalt, superficiale și de șurub (tratarea soluției cu sulfat de amoniu la pH=5). -7). Pulbere de argint metalic de înaltă puritate a fost obținută prin calcinarea AgCl cu sodă la 600°C. Prelucrarea altor produse solide se recomandă să fie efectuată prin metode standard, de asemenea cu producerea de metale pure. Se propune utilizarea ca îngrășământ a soluției de acid azotic obținută după separarea nămolului. Gradul de extracție a argintului și a altor metale în prelucrarea chimico-metalurgică a sedimentelor ajunge la 99%.

Trebuie amintit că a considera oxidarea (reducerea) ca un proces de donare (și acceptare) de electroni de către atomi sau ioni nu reflectă întotdeauna situația reală, deoarece în multe cazuri nu există un transfer complet de electroni, ci doar o schimbare a electronilor. norul de electroni de la un atom la altul.

Cu toate acestea, pentru compilarea ecuațiilor reacțiilor redox, nu contează ce fel de legătură se formează în acest caz - ionică sau covalentă. Prin urmare, pentru simplitate, vom vorbi despre adăugarea sau donarea de electroni, indiferent de tipul de legătură.

Determinarea coeficienților stoichiometrici în ecuațiile reacțiilor redox. La compilarea unei ecuații pentru o reacție redox, este necesar să se determine agentul reducător, agentul de oxidare și numărul de electroni dați și primiți. De regulă, coeficienții sunt selectați folosind fie metoda balanță electronică , oricare dintre metode echilibru electron-ion (uneori aceasta din urmă se numește metoda jumatate de reactii ).

Ca exemplu de compilare a ecuațiilor reacțiilor redox, luați în considerare procesul de oxidare a piritei cu acid azotic concentrat.

În primul rând, definim produsele reacției. HNO 3 este un agent oxidant puternic, astfel încât sulful va fi oxidat la starea de oxidare maximă S 6+, iar fierul la Fe 3+, în timp ce HNO 3 poate fi redus la NO sau NO 2. Vom alege NU:

Unde va fi situat H 2 O (pe partea stângă sau dreaptă), nu știm încă.

1. Aplicați mai întâi metoda echilibrului electron-ion (semireacții). Această metodă are în vedere trecerea electronilor de la un atom sau ion la altul, ținând cont de natura mediului (acid, alcalin sau neutru) în care are loc reacția.

La compilarea ecuațiilor pentru procesele de oxidare și reducere, pentru a egaliza numărul de atomi de hidrogen și oxigen, se introduc fie molecule de apă, fie ioni de hidrogen (în funcție de mediu) (dacă mediul este acid), sau molecule de apă și ioni de hidroxid (dacă mediul este alcalin).În consecință, în produsele obținute, în partea dreaptă a ecuației electron-ionice, vor fi ioni de hidrogen și molecule de apă (mediu acid) sau ioni de hidroxid și molecule de apă (mediu alcalin).

adică la scrierea ecuațiilor electron-ionice trebuie să se pornească de la compoziția ionilor prezenți efectiv în soluție.În plus, ca și în prepararea ecuațiilor ionice abreviate, substanțele sunt slab disociate, slab solubile sau eliberate sub formă de gaz. trebuie scris în formă moleculară.

Considerăm pentru cazul nostru semireacția de oxidare. Molecula FeS 2 se transformă într-un ion Fe 3+ (Fe (NO 3) 3 se disociază complet în ioni, neglijăm hidroliza) și doi ioni SO 4 2 - (disocierea H 2 SO 4):

Pentru a egaliza oxigenul, adăugați 8 molecule H 2 O în partea stângă și 16 ioni H + în partea dreaptă (mediu acid):

Sarcina din partea stângă este 0, sarcina din partea dreaptă este +15, deci FeS 2 trebuie să cedeze 15 electroni:

Luați în considerare acum semireacția de reducere a ionului de nitrat:

Este necesar să îndepărtați 2 atomi de O din NO 3. Pentru a face acest lucru, adăugați 4 ioni H 1+ (mediu acid) în partea stângă și 2 molecule H 2 O în partea dreaptă:

Pentru a egaliza sarcina, adăugați 3 electroni în partea stângă (sarcină + 3):

În sfârșit avem:

Reducând ambele părți cu 16H + și 8H 2 O, obținem ecuația ionică redusă a reacției redox:

Prin adăugarea cantității adecvate de ioni NO 3 - și H + pe ambele părți ale ecuației, găsim ecuația reacției moleculare:

Rețineți că nu a trebuit niciodată să determinați starea de oxidare a elementelor pentru a determina numărul de electroni donați și primiți. În plus, am luat în considerare influența mediului și am determinat automat că H 2 O se află în partea dreaptă a ecuației. Nu există nicio îndoială că această metodă mult mai în concordanță cu simțul chimic decât metoda standard de echilibrare a electronilor, deși acesta din urmă este oarecum mai ușor de înțeles.

2. Echivalăm această reacție prin metoda balanță electronică . Procesul de recuperare este descris:

Este mai dificil să se elaboreze o schemă de oxidare, deoarece două elemente sunt oxidate simultan - Fe și S. Puteți atribui starea de oxidare 2+ fierului, 1- sulfului și luați în considerare că există doi atomi de S per Fe. atom:

Cu toate acestea, este posibil să faceți fără a determina stările de oxidare și să scrieți o schemă asemănătoare cu schema

Partea dreaptă are o sarcină de +15, partea stângă are o sarcină de 0, deci FeS 2 trebuie să cedeze 15 electroni. Notați soldul total:

cinci molecule de HNO3 sunt folosite pentru a oxida FeS2 și sunt necesare încă trei molecule de HNO3 pentru a forma Fe(NO3)3:

Pentru a egaliza hidrogenul și oxigenul, adăugați două molecule de H 2 O în partea dreaptă:

Metoda echilibrului electron-ion este mai versatilă decât metoda echilibrului electronic și are un avantaj incontestabil în selectarea coeficienților în multe reacții redox, în special, cu participarea compușilor organici, în care chiar și procedura de determinare a stărilor de oxidare este foarte complicat.

Luați în considerare, de exemplu, procesul de oxidare a etilenei care are loc atunci când este trecut printr-o soluție apoasă de permanganat de potasiu. Ca rezultat, etilena este oxidată la etilenglicol HO-CH 2 -CH 2 -OH, iar permanganatul este redus la oxid de mangan (IV), în plus, după cum va fi evident din ecuația bilanțului final, se formează și hidroxid de potasiu pe dreapta:

După efectuarea reducerilor necesare de termeni similari, scriem ecuația în forma moleculară finală

Potențialele standard ale reacțiilor redox. Posibilitatea ca orice reacție redox să apară în condiții reale se datorează mai multor motive: temperatură, natura agentului oxidant și a agentului reducător, aciditatea mediului, concentrația de substanțe implicate în reacție etc. Poate fi greu de luat în considerare toți acești factori, dar, amintindu-ne că orice reacție redox are loc cu transferul de electroni de la agentul reducător la agentul de oxidare, este posibil să se stabilească un criteriu pentru posibilitatea unei astfel de reacții.

Caracteristicile cantitative ale proceselor redox sunt potențialele redox normale ale agenților oxidanți și reducători (sau potențiale standard electrozi).

Pentru a înțelege semnificația fizico-chimică a unor astfel de potențiale, este necesar să se analizeze așa-numitele procese electrochimice.

Reacțiile chimice care apar cu modificarea gradului de oxidare a elementelor care alcătuiesc reactanții se numesc reacții redox.

Oxidarea este procesul de donare de electroni dintr-un atom, moleculă sau ion. Dacă un atom renunță la electroni, atunci capătă o sarcină pozitivă, de exemplu:

Dacă un ion încărcat negativ (sarcină -1), de exemplu, cedează 1 electron, atunci devine un atom neutru:

Dacă un ion sau un atom încărcat pozitiv renunță la electroni, atunci valoarea sarcinii sale pozitive crește în funcție de numărul de electroni dați:

Reducerea este procesul de adăugare de electroni la un atom, moleculă sau ion.

Când un atom câștigă electroni, devine un ion încărcat negativ:

Dacă un ion încărcat pozitiv acceptă electroni, atunci sarcina lui scade, de exemplu:

sau poate merge la un atom neutru:

Un agent de oxidare este un atom, moleculă sau ion care acceptă electroni. Un agent reducător este un atom, moleculă sau ion care donează electroni.

Agentul de oxidare este redus în timpul reacției, iar agentul de reducere este oxidat.

Întocmirea ecuațiilor reacțiilor redox și selectarea coeficienților. La compilarea unei ecuații pentru o reacție redox, este necesar să se determine agentul reducător, agentul de oxidare și numărul de electroni dați și primiți.

De regulă, coeficienții sunt selectați fie folosind metoda echilibrului electronic, fie metoda echilibrului electron-ion (uneori, aceasta din urmă este numită metoda semireacției).

Ca exemplu de compilare a ecuațiilor reacțiilor redox, luați în considerare procesul de oxidare a piritei cu acid azotic concentrat:

În primul rând, să definim produsele reacției. este un agent oxidant puternic, astfel încât sulful va fi oxidat la starea de oxidare maximă și fierul la, în timp ce poate fi redus la sau. Vom alege.

Unde va fi amplasat (pe partea stângă sau dreaptă), nu știm încă.

1. Să aplicăm mai întâi metoda echilibrului electron-ion. Această metodă are în vedere trecerea electronilor de la un atom sau ion la altul, ținând cont de natura mediului (acid, alcalin sau neutru) în care are loc reacția. - La alcătuirea ecuațiilor pentru procesele de oxidare și reducere, pentru a egaliza numărul de atomi de hidrogen și oxigen, se introduc fie molecule de apă și ioni de hidrogen (dacă mediul este acid), fie molecule de apă și ioni de hidroxid (dacă mediul este alcalin). (în funcție de mediu). În consecință, în produsele obținute, în partea dreaptă a ecuației electron-ionice, vor exista ioni de hidrogen și molecule de apă (mediu acid) sau ioni de hidroxid și molecule de apă (mediu alcalin).

Astfel, la scrierea ecuațiilor electron-ionice, trebuie să se pornească de la compoziția ionilor prezenți efectiv în soluție. În plus, ca și în pregătirea ecuațiilor ionice abreviate, substanțele care sunt ușor disociante, slab solubile sau eliberate sub formă de gaz ar trebui scrise în formă moleculară.

Considerăm pentru cazul nostru semireacția de oxidare.

Molecula se transformă într-un ion, se disociază complet în ioni, neglijăm hidroliza) și doi ioni (disocierea):

Pentru a egaliza oxigenul, adăugați 8 molecule în partea stângă și 16 ioni în partea dreaptă (mediu acid!):

Sarcina din partea stângă este 0, sarcina din partea dreaptă trebuie, prin urmare, să cedeze 15 electroni:

Luați în considerare acum semireacția de reducere a ionului de nitrat:

Este necesar să se scadă din atomul O. Pentru a face acest lucru, adăugați 4 ioni (mediu acid) în partea stângă și 2 molecule în partea dreaptă

Pentru a egaliza sarcina în partea stângă (sarcină), adăugați 3 electroni:

În sfârșit avem:

Reducând ambele părți cu obținem ecuația ionică redusă a reacției redox:

Adăugând numărul corespunzător de ioni de ambele părți ale ecuației, găsim ecuația reacției moleculare:

Rețineți că pentru a determina numărul de electroni donați și primiți, nu a trebuit niciodată să determinăm starea de oxidare a elementelor. În plus, am ținut cont de influența mediului și am determinat automat ce se află în partea dreaptă a ecuației. Cert este că această metodă este mult mai în concordanță cu simțul chimic decât metoda standard de echilibrare a electronilor, deși cea din urmă este oarecum mai ușor de înțeles.

2. Egalizați această reacție folosind metoda echilibrului electronic. Procesul de recuperare este descris simplu:

Este mai dificil să se întocmească o schemă de oxidare, deoarece 2 elemente sunt oxidate simultan - Fe și S. Puteți atribui starea de oxidare sulfului fierului și luați în considerare că există doi atomi de S per 1 atom de Fe:

Este posibil, totuși, să renunțați la determinarea stărilor de oxidare și să scrieți o schemă asemănătoare cu schema (7.1):

Partea dreaptă are o sarcină de +15, partea stângă are o sarcină de 0, deci trebuie să cedeze 15 electroni. Notați soldul total:

5 molecule trec la oxidare și sunt necesare încă 3 molecule pentru a se forma

Pentru a egaliza hidrogenul și oxigenul, adăugați 2 molecule în partea dreaptă:

Luați în considerare, de exemplu, procesul de oxidare a etilenei care are loc atunci când este trecut printr-o soluție apoasă de permanganat de potasiu. Ca rezultat, etilena este oxidată la etilenglicol, iar permanganatul este redus la oxid de mangan (IV), în plus, după cum va fi evident din ecuația bilanțului final, se formează și hidroxid de potasiu în partea dreaptă:

După efectuarea reducerilor necesare de termeni similari, scriem ecuația în forma moleculară finală

Caracteristicile cantitative ale reacțiilor redox. Un număr de potențiale standard ale electrodului. Posibilitatea ca orice reacție redox să apară în condiții reale se datorează mai multor motive: temperatură, natura agentului oxidant și a agentului reducător, aciditatea mediului, concentrația de substanțe implicate în reacție etc.

Poate fi dificil de luat în considerare toți acești factori, dar, amintindu-ne că orice reacție redox are loc cu transferul de electroni de la agentul reducător la agentul de oxidare, este posibil să se stabilească un criteriu pentru posibilitatea unei astfel de reacții.

Caracteristicile cantitative ale proceselor redox sunt potențialele redox normale ale agenților oxidanți și reducători (sau potențialele standard ale electrodului).

Pentru a înțelege semnificația fizico-chimică a unor astfel de potențiale, este necesar să se analizeze așa-numitele procese electrochimice.

Procesele chimice însoțite de apariția unui curent electric sau cauzate de acesta se numesc electrochimice.

Pentru a înțelege natura proceselor electrochimice, ne întoarcem la luarea în considerare a mai multor situații destul de simple. Imaginează-ți o placă de metal scufundată în apă. Sub acțiunea moleculelor polare de apă, ionii metalici se desprind de pe suprafața plăcii și se hidratează, trec în faza lichidă. În acest caz, acesta din urmă devine încărcat pozitiv, iar pe placa metalică apare un exces de electroni. Cu cât procesul continuă, cu atât sarcina plăcii și a fazei lichide devine mai mare.

Datorită atracției electrostatice a cationilor soluției și a electronilor metalici în exces, la limita de fază apare un așa-numit strat dublu electric, care inhibă tranziția ulterioară a ionilor metalici în faza lichidă. În sfârșit, vine momentul în care se stabilește un echilibru între soluție și placa metalică, care poate fi exprimat prin ecuația:

sau ținând cont de hidratarea ionilor în soluție:

Starea acestui echilibru depinde de natura metalului, de concentrația ionilor acestuia în soluție, de temperatură și presiune.

Când un metal este scufundat nu în apă, ci într-o soluție dintr-o sare a acestui metal, echilibrul se deplasează spre stânga în conformitate cu principiul lui Le Chatelier și cu cât concentrația de ioni metalici în soluție este mai mare, cu atât mai mare. Metalele active, ai căror ioni au o bună capacitate de a intra în soluție, vor fi în acest caz încărcate negativ, deși într-o măsură mai mică decât în apa pură.

Echilibrul (7.2) poate fi deplasat spre dreapta dacă electronii sunt îndepărtați din metal într-un fel sau altul. Aceasta va dizolva placa de metal. Dimpotrivă, dacă electronii sunt aduși pe o placă de metal din exterior, atunci ionii vor precipita din soluția de pe aceasta.

După cum sa menționat deja, atunci când un metal este scufundat într-o soluție, se formează un strat electric dublu la limita de fază. Diferența de potențial care apare între metal și faza lichidă din jur se numește potențial electrod. Acest potențial este o caracteristică a capacității redox a metalului sub forma unei faze solide.

Rețineți că într-un atom de metal izolat (starea unui vapor monoatomic care apare la temperaturi ridicate și grade ridicate de rarefacție), proprietățile redox sunt caracterizate de o valoare diferită, numită potențial de ionizare. Potențialul de ionizare este energia necesară pentru a desprinde un electron dintr-un atom izolat.

Valoarea absolută a potențialului electrodului nu poate fi măsurată direct. În același timp, nu este dificil de măsurat diferența de potențial al electrodului care apare într-un sistem format din două perechi metal-soluție. Astfel de perechi sunt numite semi-elemente. Am convenit să determinăm potențialele electrodului metalelor în raport cu așa-numitul electrod standard de hidrogen, al cărui potențial este luat în mod arbitrar ca zero. Un electrod standard de hidrogen constă dintr-o placă de platină special preparată, scufundată într-o soluție acidă cu o concentrație de ioni de hidrogen și spălată cu un curent de hidrogen gazos sub presiune Pa, la o temperatură.

Apariția unui potențial la un electrod standard de hidrogen poate fi imaginată după cum urmează. Hidrogenul gazos, fiind adsorbit de platină, trece în stare atomică:

Între hidrogenul atomic format pe suprafața plăcii, ionii de hidrogen în soluție și platină (electroni!) se realizează o stare de echilibru dinamic:

Procesul general este exprimat prin ecuația:

Platina nu ia parte la procesul redox, ci este doar un purtător de hidrogen atomic.

Dacă o placă metalică scufundată într-o soluție de sare cu o concentrație de ioni metalici egală cu 1 mol / l este conectată la un electrod standard de hidrogen, atunci se va obține o celulă galvanică. Forța electromotoare a acestui element (EMF), măsurată la și caracterizează potențialul electrod standard al metalului, de obicei notat ca.

Tabelul 7.1 prezintă valorile potențialelor standard ale electrodului unor metale. Potențialele standard ale electrozilor care acționează ca agenți reducători în raport cu hidrogenul au semnul „-”, iar semnul „+” marchează potențialele standard ale electrozilor care sunt agenți oxidanți.

Metalele, dispuse în ordinea crescătoare a potențialelor lor standard ale electrodului, formează așa-numita serie electrochimică de tensiuni metalice:

O serie de tensiuni caracterizează proprietățile chimice ale metalelor:

1. Cu cât potenţialul electrodului metalului este mai negativ, cu atât capacitatea sa de reducere este mai mare.

2. Fiecare metal este capabil să înlocuiască (restaurează) din soluțiile sărate acele metale care se află în seria electrochimică a tensiunilor metalice după el.

3. Toate metalele având un potențial de electrod standard negativ, de ex. situate în seria electrochimică de tensiuni ale metalelor la stânga hidrogenului, sunt capabile să-l înlocuiască din soluțiile acide.

De remarcat faptul că seria prezentată caracterizează comportamentul metalelor și sărurilor acestora numai în soluții apoase și la temperatura camerei. În plus, trebuie avut în vedere faptul că potențialele standard ale electrodului indicate în tabel iau în considerare caracteristicile interacțiunii unuia sau altuia ion cu moleculele de solvent. Acest lucru poate încălca unele dintre modelele așteptate în aranjarea metalelor din seria electrochimică a tensiunilor metalice. De exemplu, seria electrochimică a tensiunilor metalelor începe cu litiu, în timp ce rubidiul și potasiul, care sunt mai active din punct de vedere chimic, sunt situate în dreapta litiului. Acest lucru se datorează energiei excepțional de mare a procesului de hidratare cu ioni de litiu în comparație cu alți ioni de metale alcaline.

În același timp, Tabelul 7.1 prezintă potențialele redox standard care au fost măsurate pentru sistemele nemetalice de tipul (7.3) care sunt în echilibru față de un electrod de hidrogen normal.

Tabelul arată semireacțiile de reducere de următoarea formă generală:

Ca și în cazul determinării valorii metalelor, valorile nemetalelor se măsoară la o temperatură de 25 ° C și la o concentrație a tuturor speciilor atomice și moleculare care participă la echilibru egală cu 1 mol/l.

Tabelul 7.1. Potențiale redox standard la 25 °C (298 K)

(vezi scanare)

Valoarea algebrică a potențialului redox standard caracterizează activitatea oxidativă a formei oxidate corespunzătoare. Prin urmare, o comparație a valorilor potențialelor redox standard ne permite să răspundem la întrebarea: are loc cutare sau cutare reacție redox?

10. Reacții redox

Reacții redox în soluții.

Reacțiile chimice care apar cu modificarea gradului de oxidare a elementelor care alcătuiesc reactanții se numesc reacții redox.

Oxidare

- este procesul de donare de electroni dintr-un atom, moleculă sau ion. Dacă un atom renunță la electroni, atunci capătă o sarcină pozitivă: l - , cedează 1 electron, apoi devine un atom neutru:

Dacă un ion sau un atom încărcat pozitiv renunță la electroni, atunci valoarea sarcinii sale pozitive crește în funcție de numărul de electroni dați:

Reducerea este procesul de adăugare de electroni la un atom, moleculă sau ion.

Dacă un atom câștigă electroni, apoi se transformă într-un ion încărcat negativ:

Dacă un ion încărcat pozitiv acceptă electroni, atunci sarcina lui scade:

sau poate merge la un atom neutru:

agent oxidant
acceptând electroni. restaurator este un atom, moleculă sau ion, donând electroni.

Oxidant

in timpul reactiei este redus, agentul reducător este oxidat.

Determinarea coeficienților stoichiometrici în ecuațiile reacțiilor redox. La compilarea unei ecuații pentru o reacție redox, este necesar să se determine agentul reducător, agentul de oxidare și numărul de electroni dați și primiți. De regulă, coeficienții sunt selectați folosind fie metoda balanță electronică

, oricare dintre metode echilibru electron-ion (uneori aceasta din urmă se numește metoda jumatate de reactii ).

Ca exemplu de compilare a ecuațiilor reacțiilor redox, luați în considerare procesul de oxidare a piritei cu acid azotic concentrat.

În primul rând, definim produsele reacției.

HNO3 este un agent oxidant puternic, astfel încât sulful se va oxida până la starea sa de oxidare maximă S 6+ și fier - la Fe 3+, în timp ce HNO 3 se poate recupera până la N0 sau NO2. Vom alege N O:

Unde va fi amplasat

H2O (pe partea stângă sau dreaptă), nu știm încă.

1. Aplicați mai întâi metoda echilibrului electron-ion

(jumatati de reactii). Această metodă are în vedere trecerea electronilor de la un atom sau ion la altul, ținând cont de natura mediului (acid, alcalin sau neutru) în care are loc reacția.

Considerăm pentru cazul nostru semireacția de oxidare. Moleculă

FeS 2 se transformă în ion Fe 3+ (F e (N O 3) 3 se disociază complet în ioni, hidroliza este neglijată) și doi ioni SO 4 2 - (disocierea H2SO4):

Pentru a egaliza oxigenul, adăugați 8 molecule H în partea stângă

2 Oh, și în dreapta - 16 ioni H+ (mediu acid):

Încărcarea pe partea stângă este 0, taxa pe partea dreaptă este +15, deci

FeS 2 trebuie să doneze 15 electroni:

Luați în considerare acum semireacția de reducere a ionului de nitrat:

Trebuie luat de la

NUMARUL 3 2 atomi O. Pentru a face acest lucru, adăugați 4 ioni H în partea stângă 1+ (mediu acid), iar în dreapta - 2 molecule H 2 O:

Pentru a egaliza încărcarea în partea stângă (încărcare

+3) adăugați 3 electroni:

În sfârșit avem:

Reducerea ambelor părți cu 16N

+ și 8Н 2 Oh, obținem ecuația ionică redusă a reacției redox:

Prin adăugarea numărului corespunzător de ioni de ambele părți ale ecuației

NUMARUL 3 - şi H+ găsim ecuația reacției moleculare:

2 O este în partea dreaptă a ecuației. Nu există nicio îndoială că această metodă mult mai în concordanță cu simțul chimic decât metoda standard de echilibrare a electronilor, deși acesta din urmă este oarecum mai ușor de înțeles.

2. Echivalăm această reacție prin metoda balanță electronică . Procesul de recuperare este descris:

Este mai dificil să se elaboreze o schemă de oxidare, deoarece două elemente sunt oxidate simultan -

Fe și S. Este posibil să atribuiți fierului starea de oxidare 2+, sulfului 1- și să țineți cont de faptul că există doi atomi de S pe atom de Fe:

Cu toate acestea, este posibil să faceți fără a determina stările de oxidare și să scrieți o schemă asemănătoare cu schema

Partea dreaptă are o sarcină de +15, partea stângă are o sarcină de 0, deci

FeS 2 trebuie să doneze 15 electroni. Notați soldul total:

cinci molecule de HNO

3 urmează a fi oxidat FeS2, și încă trei molecule HNO3 necesare educatiei Fe (N O 3) 3:

Pentru a egaliza hidrogenul și oxigenul, adăugați două molecule de H în partea dreaptă

2 O:

Metoda echilibrului electron-ion este mai versatilă decât metoda echilibrului electronic și are un avantaj incontestabil în selectarea coeficienților

în multe reacții redox, în special, care implică compuși organici, în care chiar și procedura de determinare a stărilor de oxidare este foarte complicată.

CH 2 - CH 2 -OH, iar permanganatul este redus la oxid de mangan (IV), în plus, după cum va fi evident din ecuația bilanțului final, în dreapta se formează și hidroxid de potasiu:

După efectuarea reducerilor necesare de termeni similari, scriem ecuația în forma moleculară finală

Potențialele standard ale reacțiilor redox.
Posibilitatea ca orice reacție redox să apară în condiții reale se datorează mai multor motive: temperatură, natura agentului oxidant și a agentului reducător, aciditatea mediului, concentrația de substanțe implicate în reacție etc. Poate fi greu de luat în considerare toți acești factori, dar, amintindu-ne că orice reacție redox are loc cu transferul de electroni de la agentul reducător la agentul de oxidare, este posibil să se stabilească un criteriu pentru posibilitatea unei astfel de reacții.

Caracteristicile cantitative ale proceselor redox sunt potențialele redox normale ale agenților oxidanți și reducători (sau potențiale standard electrozi).

Pentru a înțelege semnificația fizico-chimică a unor astfel de potențiale, este necesar să se analizeze așa-numitele procese electrochimice.

Procesele chimice însoțite de apariția unui curent electric sau cauzate de acesta se numesc electrochimice.

, ambele plăci și fază lichidă.

Datorită atracției electrostatice a cationilor soluției și a electronilor metalici în exces, la limita de fază apare un așa-numit strat dublu electric, care inhibă tranziția ulterioară a ionilor metalici în faza lichidă. În sfârșit, vine un moment în care se stabilește un echilibru între soluție și placa metalică, care poate fi exprimat prin ecuația:

sau ținând cont de hidratarea ionilor în soluție:

Starea acestui echilibru depinde de natura metalului, de concentrația ionilor săi în soluție, de temperatură și

presiune.

Echilibrul poate fi deplasat spre dreapta dacă electronii sunt îndepărtați din metal într-un fel sau altul. Aceasta va dizolva placa de metal. Dimpotrivă, dacă electronii sunt aduși pe o placă de metal din exterior, atunci ionii se vor depune pe aceasta.

din soluţie.

Când un metal este scufundat într-o soluție, se formează un strat electric dublu la limita de fază. Diferența de potențial care apare între metal și faza lichidă din jur se numește potențial electrod. Acest potențial este o caracteristică a capacității redox a metalului sub forma unei faze solide.

Într-un atom de metal izolat (starea unui vapor monoatomic care apare la temperaturi ridicate și grade ridicate de rarefacție), proprietățile redox sunt caracterizate de o altă cantitate numită potențial de ionizare. Potențialul de ionizare este energia necesară pentru a desprinde un electron dintr-un atom izolat.

Valoarea absolută a potențialului electrodului nu poate fi măsurată direct. În același timp, nu este dificil să se măsoare diferența de potențial electrodului care apare într-un sistem format din două perechi metal-soluție. Se numesc astfel de cupluri jumătăți de elemente . Am convenit să determinăm potențialele electrodului metalelor în raport cu așa-numitul electrod standard de hidrogen, al cărui potențial este luat în mod arbitrar ca zero. Un electrod standard de hidrogen constă dintr-o placă de platină special preparată, scufundată într-o soluție acidă cu o concentrație de ioni de hidrogen de 1 mol/l și spălată cu un jet de hidrogen gazos la o presiune de 10

5 Pa, la 25 °C. Un număr de potențiale standard ale electrodului.
Dacă o placă metalică scufundată într-o soluție de sare cu o concentrație de ioni metalici egală cu 1 mol / l este conectată la un electrod standard de hidrogen, atunci se va obține o celulă galvanică. Forța electromotoare a acestui element (EMF), măsurată la 25 ° C, caracterizează potențialul electrod standard al unui metal, denumit în mod obișnuit E°.

Potențialele standard ale electrozilor care acționează ca agenți reducători în raport cu hidrogenul au semnul „-”, iar semnul „+” are potențialele standard ale electrozilor care sunt agenți oxidanți.

Metalele, dispuse în ordinea crescătoare a potențialelor lor standard ale electrodului, formează așa-numitele serie de tensiune electrochimică a metalelor :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.

O serie de tensiuni caracterizează proprietățile chimice ale metalelor:

1. Cu cât potenţialul electrodului metalului este mai negativ, cu atât capacitatea sa de reducere este mai mare.

2. Fiecare metal este capabil să înlocuiască (restaurează) din soluțiile sărate acele metale care se află în seria electrochimică a tensiunilor metalice după el.

3. Toate metalele care au un potențial de electrod standard negativ, adică cele care se află în seria electrochimică a tensiunilor metalice la stânga hidrogenului, sunt capabile să-l înlocuiască din soluțiile acide.

Ca și în cazul determinării valorii E° a metalelor, valorile E° ale nemetalelor sunt măsurate la o temperatură de 25 ° C și la o concentrație a tuturor particulelor atomice și moleculare implicate în echilibru egală cu 1 mol. /l.

Valoarea algebrică a potențialului redox standard caracterizează activitatea oxidativă a formei oxidate corespunzătoare. De aceea Compararea valorilor potențialelor redox standard permite răspunsul la întrebarea: are loc aceasta sau acea reacție redox?

Un criteriu cantitativ pentru evaluarea posibilității apariției unei anumite reacții redox este valoarea pozitivă a diferenței dintre potențialele redox standard ale semireacțiilor de oxidare și reducere.

Electroliza soluțiilor.

Combinația de reacții redox care apar pe electrozi în soluții de electroliți sau se topește atunci când trece un curent electric prin aceștia se numește electroliză.

La catodul sursei de curent are loc procesul de transfer de electroni la cationi dintr-o soluție sau topitură, prin urmare catodul este „reductorul”. La anod, electronii sunt donați de anioni, prin urmare anodul este „oxidantul”.

În timpul electrolizei, procesele concurente pot avea loc atât la anod, cât și la catod.

Când electroliza este efectuată folosind un anod inert (neconsumabil) (de exemplu, grafit sau platină), de regulă, două procese oxidative și două procese de reducere concurează:

la anod - oxidarea anionilor și a ionilor de hidroxid,

la catod - reducerea cationilor si ionilor de hidrogen.

Când electroliza este efectuată folosind un anod activ (consumabil), procesul devine mai complicat și reacțiile concurente pe electrozi sunt:

la anod - oxidarea anionilor și a ionilor hidroxid, dizolvarea anodică a metalului - materialul anodului;

la catod - reducerea cationului de sare si a ionilor de hidrogen, reducerea cationilor metalici obtinuti prin dizolvarea anodului.

Atunci când alegeți cel mai probabil proces la anod și catod, trebuie să mergeți din poziția în care va avea loc reacția care necesită cel mai mic consum de energie. În plus, pentru a selecta cel mai probabil proces la anod și catod în timpul electrolizei soluțiilor de sare cu un electrod inert, se folosesc următoarele reguli:

La anod se pot forma următoarele produse: a) în timpul electrolizei soluțiilor care conțin anioni F - , SO 4 2- , N Cam 3 - , RO 4 3 - , precum și soluțiile alcaline, se eliberează oxigen; b) în timpul oxidării anionilor C l - , V r - , eu -se eliberează clor, brom, iod, respectiv;c) în timpul oxidării anionilor acizilor organici are loc procesul:

2. In electroliza solutiilor sarate care contin ioni situati intr-o serie de tensiuni la stanga lui Al

3+ , hidrogenul este eliberat la catod; dacă ionul este situat în seria de tensiuni la dreapta hidrogenului, atunci metalul este eliberat la catod.

3. În timpul electrolizei soluţiilor sărate care conţin ioni situati într-o serie de tensiuni între

Al+ şi H+ , procesele concurente atât de reducere a cationilor, cât și de degajare a hidrogenului pot avea loc la catod.

Să luăm ca exemplu electroliza unei soluții apoase de clorură de cupru pe electrozi inerți. Ionii de Cu sunt prezenți în soluție.

2+ și 2Cl - , care, sub influența curentului electric, sunt direcționate către electrozii corespunzători:

Cuprul metalic este eliberat la catod, iar clorul gazos este eliberat la anod.

Dacă în exemplul considerat de electroliză în soluţie

CuCl 2 luați o placă de cupru ca anod, apoi cuprul este eliberat la catod și la anod, unde au loc procesele de oxidare, în loc să descarce ionii C l - iar eliberarea de clor duce la oxidarea anodului (cuprul). În acest caz, are loc dizolvarea anodului în sine, iar sub formă de ioni de Cu acestaintra in solutie. Electroliză CuCl 2 cu un anod solubil se poate scrie astfel:

Electroliza soluțiilor de sare cu un anod solubil se reduce la oxidarea materialului anodic (dizolvarea acestuia) și este însoțită de transferul de metal de la anod la catod. Această proprietate este utilizată pe scară largă în rafinarea (purificarea) metalelor din contaminare.

Electroliza topiturii. Pentru a obține metale foarte active (sodiu, aluminiu, magneziu, calciu etc.), care interacționează ușor cu apa, se utilizează electroliza sărurilor sau oxizilor topiți:

Dacă trece un curent electric printr-o soluție apoasă dintr-o sare metalică activă și un acid care conține oxigen, atunci nici cationii metalici și nici ionii reziduului acid nu sunt descărcați. Hidrogenul este eliberat la catod

și pe anod - oxigen, iar electroliza se reduce la descompunerea electrolitică a apei.

Electroliza soluțiilor de electroliți este mai profitabilă din punct de vedere energetic decât topiturile, deoarece electroliții - săruri și alcalii - se topesc la temperaturi foarte ridicate.

Legea lui Faraday a electrolizei.

Dependența cantității de substanță formată sub acțiunea unui curent electric de timp, puterea curentului și natura electrolitului poate fi stabilită pe baza unei generalizări. legea lui Faraday :

Unde T - masa substanței formată în timpul electrolizei (g); E - masa echivalentă a unei substanțe (g/mol); M este masa molară a substanței (g/mol); P- numărul de electroni dați sau primiți;

I - puterea curentului (A); t- durata procesului(din); F - constanta lui Faraday,care caracterizează cantitatea de electricitate necesară pentru a elibera 1 masă echivalentă a unei substanțe(F= 96.500 C/mol = 26,8 Ah/mol).

Utilizarea materialelor site-ului este posibilă cu condiția să fie indicată un link activ

Pe două mostre dintr-un concentrat bogat de aur gravitațional („cap de aur”) al minei Kholbinsky a SA „Buryatzoloto”, au fost efectuate studii pentru a dezvolta o nouă tehnologie hidrometalurgică utilizând leșierea cu acid azotic a „capului de aur” original și ulterioară. topirea turtei rezultate.

În urma studiilor efectuate, s-a propus ca OJSC Buryatzoloto să efectueze lucrări de testare și implementare a tehnologiei de prelucrare a „capului de aur” cu leșiere cu acid azotic. Introducerea acestei tehnologii va elimina operațiunile intensive de prăjire și topire de la porci, va elimina eliberarea de gaze toxice, va reduce pierderea de metale prețioase (cu 2-3%) și va reduce costul procesării „capului de aur”. la jumătate.

În procesul de prelucrare a minereurilor purtătoare de aur la instalațiile de recuperare a aurului (GIF) în ciclul de îmbogățire gravitațională, se obține un concentrat bogat de aur, așa-numitul „cap de aur” (denumit în continuare GG), în care până la până la 50% din aur și argint pot fi extrase. În funcție de compoziția minereului sursă care se procesează, acest concentrat gravitațional conține următoarele minerale: sulfuri (pirită, arsenopirită, galenă, sfalerită etc.), resturi tehnogene (fier metalic, plumb, cupru) și oxizi de fier, siliciu, aluminiu - până la 50%. Fracția de masă a aurului în CG, de regulă, este de 1-10%. Acest concentrat este foarte rezistent la cianurare deoarece aurul este relativ grosier și este în strânsă asociere cu sulfurile și cuarțul. Pentru a reduce pierderile în procesul de extragere a metalelor prețioase, produsele cu aur mare și refractar încep să fie izolate în etapa de măcinare și în prima etapă de îmbogățire gravitațională a minereului purtător de aur, apoi, după rafinarea gravitațională, sunt prelucrate. într-un ciclu tehnologic separat.

În prezent, se utilizează o tehnologie pentru prelucrarea CG, a cărei operație principală este prăjirea oxidativă a concentratului la o temperatură de 500-700 ° C. Apoi calcina rezultată este topită într-un aliaj de plumb (werkbley) și, de asemenea, cupelată la o temperatură ridicată (850-900 ° C). Uneori, o cenușă (cu o cantitate mică de metale neferoase) este topită direct într-un aliaj de aur-argint. În general, tehnologia care utilizează operația de prăjire se caracterizează prin intensitate mare a muncii, eliberarea de gaze toxice de sulf, arsen și plumb, producerea unei cantități semnificative de produse intermediare care conțin aur (praf, zgură, picături uzate), din care este necesar pentru a recupera aurul. Toate acestea duc la pierderi tehnologice și mecanice notabile ale metalelor prețioase.

Pentru prelucrarea concentratelor bogate de aur refractare gravitaționale, tehnologia acidului este promițătoare, conform căreia concentratul inițial (CG) este tratat cu o soluție de acid azotic, iar precipitatul solid (torta) este topit. Această tehnologie face posibilă eliminarea operațiunii de ardere consumatoare de timp, prevenirea eliberării de gaze toxice și reducerea pierderilor de metale prețioase.

Conform tehnologiei acidului, studiile au fost efectuate pe două mostre din „capul de aur” al minei Kholbinsky din OJSC Buryatzoloto.

O trăsătură caracteristică a probelor CG este predominanța sulfurilor în ele și prezența deșeurilor tehnogene, care este fier-cupru - cu o cantitate predominantă de cupru. În proba nr. 1, fracția de masă a sulfurilor a fost mai mare de 60%, inclusiv 35% galena. În proba nr. 2 predomină pirita - mai mult de 80%, galena - 6,0%. Fracțiile de masă de aur și argint din proba nr. 1 sunt de 14,52%, respectiv 3,76%; în proba nr.2 - 4,34% și 1,36%.

Un astfel de concentrat gravitațional cu o compoziție minerală destul de complexă și prezența deșeurilor tehnologice se caracterizează printr-o rezistență crescută, prin urmare, tehnologia de procesare CG existentă la întreprindere include trei operațiuni care necesită multă muncă: prăjirea la 700-900 ° C (timp de 6 ore ), topire într-un cuptor termo-minereu pentru verkblay și cupelare. Extracția directă a metalelor prețioase în aliaj nu depășește 96%. Mijloacele rezultate (produs de curățare cu gaz solid, zgură, cărămizi sparte din cuptor și sparte din picături) sunt returnate la tehnologia de prelucrare a materiei prime (de obicei pentru măcinare înainte de cianurare). Gradul de extracție a metalelor nobile din aceste produse industriale nu a fost determinat.

Schema tehnologică de prelucrare a CG utilizând leșierea cu acid azotic este prezentată în fig.

Acidul azotic este un agent oxidant puternic și, atunci când interacționează cu sulfurile, formează compuși solubili în apă. O excepție este galena, care se descompune pentru a forma sulfat de plumb insolubil. Deșeurile tehnogene, reprezentate în principal de fier și cupru, intră complet în soluție. După leșierea cu acid azotic (ANL) a GL, se obține o soluție care conține majoritatea impurităților și un produs solid, în care se concentrează metale prețioase, oxizi insolubili (în principal siliciu și oxizi de fier) și sulfat de plumb (plumb sub formă oxidată). Produsul solid rezultat (turta) este separat de soluție, uscat și topit pentru a obține un aliaj de aur-argint.

Ca urmare a leșierii, o anumită cantitate de argint (10%) poate intra în soluție. Pentru extragerea acesteia, după separarea turtei, în soluție se introduce sare comună, iar din soluție se eliberează argint sub formă de clorură insolubilă, care poate fi topită atât împreună cu turta care conține aur, cât și separat, pentru a se obține tehnică. argint cu o fracție de masă metalică de 98-99%.

Rezultatele experimentelor cu leșierea cu acid azotic a probelor din „capul de aur” și topirea turtelor obținute au arătat următoarele.

1. Oportunitatea pentru mina Kholbinsky de a elimina operațiunile de prăjire, topire și cupelare care necesită forță de muncă intensă și la temperaturi ridicate, prevenind astfel eliberarea gazelor toxice de la prăjire și topire de la porci.

2. Creșterea extracției metalelor prețioase în lingou datorită unei reduceri semnificative (de două ori pentru proba nr. 1 și de cinci ori pentru proba nr. 2) a masei produsului topit (tort), respectiv o scădere , în cantitatea de zgură și excluderea produselor medii: „ruperea” picăturilor și cărămizilor. Creșterea preconizată a extracției de metale prețioase este de 2-3%.

3. În procesul AQW al „capului de aur”, argintul este levigat până la 8%. Pentru a reduce extracția argintului în soluție, au fost dezvoltate și propuse condițiile AQW. În același timp, extracția argintului în soluție a scăzut de aproape 30 de ori.

4. După topirea turtelor uscate din proba AKV nr. 1 „cap de aur” folosind o încărcătură cunoscută (sodă, borax, cuarț), s-a obținut un aliaj cu o fracție de masă totală de aur și argint de 90%. Și după topirea turtelor din „capul de aur” AKB din proba nr. 2 folosind o încărcătură experimentală, s-au obținut aliaje cu o fracție de masă totală de aur și argint de 95-99%.

5. O cantitate semnificativă de galenă în CG duce după AKB la o tranziție vizibilă a plumbului într-un aliaj comercial de aur-argint, ceea ce reduce calitatea produsului finit. Pe parcursul studiului s-au determinat condițiile și s-a selectat sarcina pentru topirea turtei care conține până la 25% plumb, cu producerea unui aliaj de aur-argint cu o fracție de masă totală de aur și argint de 95-99%.

( Vezi tabelul). Acest lucru se datorează faptului că pirita (mai mult de 90%) este într-o clasă relativ mare (minus 0,5 + 0,25 mm) și sunt necesare condiții mai severe pentru descompunerea ei.

Potrivit minei Kholbinsky, costul specific de procesare a 1 kg de SG (proba nr. 1) pentru tehnologia de prăjire este de 93,6 ruble. Costul specific al tehnologiei cu leșierea cu acid azotic al aceleiași probe este de 44,9 ruble, adică. costul procesării CG conform tehnologiei hidrometalurgice dezvoltate este redus la jumătate.

Pe două eșantioane de concentrat bogat de sulfură gravitațională cu aur („cap de aur”) din mina Kholbinsk a JSC Buryatzoloto, au fost efectuate studii pentru a dezvolta o nouă tehnologie hidrometalurgică utilizând leșierea cu acid azotic a GB original și topirea ulterioară a turtei rezultate. .

Se determină condițiile de levigare a concentratului gravitațional refractar (CG) care conține sulfuri (până la 80%) și deșeuri tehnogene (până la 16%). Au fost determinate condițiile AQW cu dizolvarea minimă a argintului. După AKW, prăjiturile (produse solide) au fost obținute cu un conținut crescut (de 2-5 ori) de metale nobile decât în CG original. Condițiile de topire au fost dezvoltate pentru a obține aliaje cu o fracție de masă totală de aur și argint de 96-99%.

A fost realizat un studiu de fezabilitate al tehnologiei hidrometalurgice propuse pentru prelucrarea CG. În comparație cu tehnologia existentă pentru prelucrarea CG prin prăjire, costurile pentru prelucrarea CG folosind tehnologia hidrometalurgică dezvoltată se reduc la jumătate.

Gradul de descompunere a piritei în timpul AKV CG al probei nr. 2

În vrac concentraţie HN03, g/l	Condiții pentru efectuarea AKV*			grad descompunere sulfură, %
	durata, ora		temperatura, °С

Recomandăm și noi

Se încarcă...

Acasă > Internet Marketing

Dizolvarea piritei în acid azotic. Selectarea coeficienților stoichiometrici vr

10. Reacții redox

Recomandăm și noi