Raztapljanje pirita v dušikovi kislini. Izbira stehiometričnih koeficientov ovr

13.12.2018

Edino topilo za pirit v normalnih pogojih (tj. pri normalni temperaturi in atmosferskem tlaku) je dušikova kislina, ki z reakcijo razgradi FeSi.

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

Pod določenimi pogoji (ogrevanje, uporaba dodatnih oksidantov itd.) lahko proces raztapljanja pirita v dušikovi kislini poteka z delno oksidacijo sulfidnega žvepla v sulfate in žveplovo kislino:

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

Podobno se drugi sulfidi raztopijo v dušikovi kislini in v teh pogojih tvorijo vodotopne soli: nitrati, sulfati itd.

Tako lahko dušikovo kislino obravnavamo kot skupno topilo sulfidnih mineralov in jo zato lahko uporabimo za popolno odpiranje zlata, povezanega s temi minerali.

Dušikov oksid, ki nastane pri zgornjih reakcijah, zaradi svoje nizke topnosti prehaja predvsem v plinsko fazo in se v prisotnosti zraka ali kisika oksidira v NO2 dioksid. Slednji ima bistveno večjo topnost v vodi in vodnih raztopinah. To ustvarja ugodne pogoje za regeneracijo dušikove kisline (3NO2(r) + H2O -> 2HNO3 + NO(r)). ki se lahko vrne v tehnološki proces za izpiranje sulfidov.

Te zakonitosti so osnova procesa CCI, ki se lahko izvaja v obliki naslednjih možnosti:

1. Nitrox (NITROX) - proces, katerega značilnost je izpiranje sulfidov z dušikovo kislino v prisotnosti zraka pri atmosferskem tlaku in segrevanje celuloze na 80-90 ° C 1-2 uri. Ta možnost zagotavlja popolno oksidacijo železa arzen, sulfidno žveplo in neželezne kovine (vključno s srebrom), prisotne v surovinah. Prednost postopka je neavtoklavni način. Poleg tega vezava plinastega NO z atmosferskim kisikom v reakcijskem območju omogoča, da se izognemo emisijam plinov iz naprav, kjer poteka FCC proces. Pomanjkljivost te možnosti je treba šteti za nastanek znatne količine elementarnega žvepla, ki negativno vpliva na naknadno ekstrakcijo zlata iz ostankov KKB s cianiranjem. Za odpravo negativnega vpliva žvepla je KKB-jeve zlatonosne ostanke priporočljivo obdelati z vročim apnom ali žganjem.

Patent obravnava varianto, pri kateri se proces nitrata in oksidacije izvaja z mehurčki zraka skozi celulozo, zaradi česar delci elementarnega žvepla in z njimi ujetega zlata plavajo in odstranijo s površine celuloze v obliki pene. Nastali koncentrat, v katerega preide do 80 % zlata, predelamo v rotacijski peči s kisikovim pihanjem. Alternativno se žveplo odstrani iz koncentrata s taljenjem.

2. Arseno (ARSENO) - postopek, ki vključuje uporabo dušikove kisline in ne dušikove kisline, HNO2, ki po mnenju razvijalcev te možnosti zagotavlja višjo kinetiko izpiranja kot HNO3 kot topilo za sulfide. Kemija procesa je določena z ravnovesji reakcij

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

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

Z vzdrževanjem relativno visokega parcialnega tlaka NO se ravnotežje slednje reakcije premakne v levo. Druga razlika med to različico in postopkom nitroxa je uporaba kisika pri zmernem nadtlaku (približno 5 kPa). Temperatura pulpe se vzdržuje na ravni 80-90 °C.

Kombinacija teh režimskih pogojev zagotavlja zelo visoko stopnjo oksidacije sulfida (čas izpiranja 15 min), zaradi česar se procesi obarjanja nečistoč iz raztopin ne razvijejo v opaznem obsegu in vse železo, sulfatno žveplo in arzen ostaneta v raztopini. To pa omogoča doseganje visoke stopnje koncentracije zlata v ostankih CCM z majhnim izkoristkom, kar je pomemben pozitiven dejavnik pri kasnejši hidrometalurški obdelavi teh izdelkov.

Tako kot v prejšnji različici proces oksidacije sulfida spremlja sproščanje elementarnega žvepla, vsi problemi, povezani z njegovo nevtralizacijo, pa ostajajo v polni meri.

Shematski diagram postopka arseno je prikazan na sl. 6.1.

Ena od različic te tehnologije je proces hkratne oksidacije sulfidov z dušikovo kislino in izpiranje zlata s slanimi raztopinami, ki jih je razvil NMS Technolngy. Kombinirani postopek oksidacije in luženja se izvaja v cevastem reaktorju.

3. Redox (REDOX) - proces, ki je visokotemperaturna različica arseno procesa.

Če sta bili prvi dve zgoraj opisani KKB metodi razviti kot alternativa avtoklavnim metodam za oksidacijo sulfidov, potem je redoks proces ena od variant avtoklavnega procesa, pri katerem se sulfidni minerali izpirajo s sodelovanjem dušikovih oksidov pri temperatura 180 °C in več. Pod temi pogoji se bo mogoče izogniti neprijetnim posledicam, povezanim s tvorbo elementarnega žvepla. Za izolacijo arzena (v obliki železovega arzenata) in sulfitnega žvepla (madre) iz raztopin je priporočljivo vnesti apnenec v reaktor za izpiranje.

Postopek KKB je bil v tujini preizkušen na velikem številu zlatih rud in rudnih koncentratov v Severni Ameriki in Avstraliji. Kitajska. Rezultati testiranja ter tehnični in ekonomski izračuni, narejeni na njihovi podlagi, kažejo na določeno možnost procesa.

Tehnološke zmožnosti KKB lahko ponazorimo z rezultati raziskav, ki so bile izvedene na Inštitutu "Irgiredmet" na treh sortah sulfidnih zlatonosnih koncentratov (tabel 6.1 in 6.2).

Laboratorijski poskusi so pokazali možnost hidrometalurške oksidacije sulfidov z dušikovo kislino (s prehodom kisika) v razmeroma blagih pogojih: temperatura 40-80 °C. Koncentracija HNO3 20-100 g/l: trajanje izpiranja 2-6 ur Poraba kisika je blizu stehiometrične količine, potrebne za oksidacijo sulfidov: v tem primeru se kisik dovaja tako, da se zagotovi vakuum 50- 100 Pa v reaktorju.

Ekstrakcija zlata in srebra med cianiranjem ostankov KKB (po predhodni obdelavi z apneno ali apneno-sodo raztopino) je 93,6-94,8 oziroma 86,4-90,4 % (tabela 6.2). Hkrati je učinek uporabe alkalne obdelave znašal 2-6% dodatno ekstrahiranega zlata in 10-20% srebra.

Na podlagi rezultatov laboratorijskih študij je bila določena racionalna shema za hidrometalurško predelavo koncentratov (slika 6.2), ki je bila testirana v polindustrijskem obsegu v pilotnem obratu Irgiredmet.

Koncentrate smo izlužili v enoti za neprekinjeno delovanje, ki jo sestavljajo 4 titanovi reaktorji s kapaciteto 10 dm3 vsak. Produktivnost namestitve je 10-15 kg/h. Skupno je bilo predelanih 700 kg koncentrata. Nastalo kašo smo zgostili in filtrirali. V obtoku je bilo 60-70 % raztopine uporabljenega za pulpiranje izhodnega materiala, preostanek raztopine in pralne raztopine pa smo nevtralizirali z apneno suspenzijo in odložili v odlagališče jalovine. Skupna poraba reagentov na 1 tono koncentrata je bila, kg: 160 HNO3, 150 CaO; 60 Na2CO3, 500 m3 O2. Obdelavo z apneno sodo smo izvajali občasno pri temperaturi 70-80 °C. Š:T=2:1. trajanje 3 ure Poraba natrijevega karbonata in kalcijevega oksida za to operacijo je bila 60 in 30 kg na 1 tono koncentrata.

Cianiziranje apneno-sodnih pogač je potekalo v 2 stopnjah (po 24 ur) pri koncentraciji natrijevega cianida 2 g/l. Poraba cianida je bila 4,6 kg na 1 tono koncentrata.

Ekstrakcija zlata in srebra v raztopino cianida je bila 92,0 in 73,6 %. vsebnost preostanka v cianidnih pogačah je 5,1 in 11,3 g/g.

Primer industrijske uporabe tehnologije KKB je tovarna Sinola (Kanada), ki predeluje kremenčeve rude z zlatonosnimi železovimi sulfidi, dispergiranimi v kremenu. Produktivnost tovarne je 6000 ton rude na dan. Vsebnost zlata v originalu 2,5 g/t. Zdrobljena do finosti razreda 60% minus 0,08 mm, se ruda 2 uri oksidira z dušikovo kislino pri temperaturi 85 ° C. Stopnja oksidacije sulfidov doseže 95%. Oksidirano celulozo po nevtralizaciji z apnom pošljemo v cianiranje po metodi "CIP". Pridobivanje zlata je 92 %. Dušikov oksid, ki se sprosti med oksidacijo sulfidov, vstopi v cikel regeneracije dušikove kisline.

V tujini je bila preizkušena varianta visokotemperaturnega izpiranja dušikove kisline (redox proces) z naknadnim cianiranjem ostankov v zvezi z zastarelimi odlagališči arzena pri predelavi zlatonosnih rud na nahajališču Snow Lake (Manitoba, ZDA). Od leta 1949 do 1958 Nabralo se je približno 300 tisoč ton takšnih odlagališč, ki vsebujejo 11,9 g/t zlata. 25,1% železa, 23,0% arzena, 14,6% žvepla. Glavni mineralni sestavini sta arsenopirit (47,1 %) in pirotit (11,8 %). Zlato je v ognjevzdržni obliki in je povezano z arsenopiritom. Za odpiranje je bil razvit postopek oksidacije v avtoklavu po naslednjem režimu: temperatura 190-210 °C; tlak 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.

V prispevkih so opisani rezultati industrijskih preizkusov redoks procesa na zlato-arzenovih koncentratih, izoliranih iz zvitkov nahajališča Bakyrchik (Kazahstan). Preizkusi so bili izvedeni na pilotni napravi z zmogljivostjo 15 kg/h 3 mesece, pri temperaturi izpiranja 200 °C. Ekstrakcija zlata iz produktov oksidacije dušikove kisline je bila izvedena s cianiranjem po CIP metodi. Pri ocenjevanju rezultatov testa kot pozitivne vidike redoks procesa ugotavljamo kratkotrajnost oksidacije (približno 10 min) in nastanek kemično stabilne modifikacije arzena, železovega arzenata. Ugotovljeno je bilo tudi, da sorpcijsko aktivni ogljik, ki je prisoten v začetnih koncentratih, negativno vpliva na proces cianidacije, kar znatno zmanjša pridobivanje zlata. V zvezi s tem je priporočljiv izboljšan način koncentracije flotacije rude, ki omogoča odstranitev glavne mase ogljika v jalovino. Za isti namen je predlagano, da se nastali zlato-arzenov koncentrat dodatno gravitacijsko rafinira na koncentracijskih tabelah in že prečiščen koncentrat pošlje v obdelavo z dušikovo kislino. Zaradi tega je bila dosežena visoka izkoristek zlata v hidrometalurškem ciklu (96 %). Vendar pa povečane izgube kovin v procesu obogatitve rude z gravitacijsko flotacijo (vključno s sredstvi, ki vsebujejo ogljik) ne omogočajo nedvoumnega priporočila te tehnologije za industrijsko uporabo.

Dejstvo o tvorbi (med redoks procesom na pirit-arsenopiritnih rudah in koncentratih) kemično močnih in zato manj strupenih modifikacij arzena potrjujejo številne študije. Na podlagi tega je bila razvita metoda za pretvorbo zelo strupenega arzenovega trioksida v skorodit FeAsO4*2H2O. Celuloza, ki vsebuje 0,25 M As2O3, 0,5 M Fe(NO3)]2 in 2,5 M HNO3. obdelamo v avtoklavu pri temperaturi 130-160 ° C. Najnižja vrednost temperature ustreza trenutku nastanka hlapnega NO. Pri najvišji temperaturi (160 °C) parni tlak v avtoklavu doseže 1200 kPa. Skupno trajanje postopka je 4 ure Preverjanje topnosti nastale oborine v HNO3 (pri pH=4) je pokazalo, da je po 4 urah obdelave koncentracija As v raztopini 1,6 mg/L.

V prispevku je opisana metoda obdelave z dušikovo kislino flotacijskih in gravitacijskih koncentratov, bogatih z Ag-As (vsebnost srebra od 0,8 do 31,5 kg/t), pri katerih so kot pridružene koristne sestavine prisotni bizmut, nikelj, kobalt, baker in cink. Mešanico koncentratov je priporočljivo izlužiti z raztopino HNO3 (poraba kisline 124 mas. % koncentrata) pri temperaturi 125 °C, tlaku kisika 1 MPa; Š:T=6:1, D 30 min. V tem primeru 95-99 % prisotnih kovin, vključno z arzenom in železom, preide v raztopino. Iz dobljenih raztopin zaporedoma oborijo: srebro v obliki klorida (z uvedbo NaCl); bizmutov oksiklorid-hidroksid; železo-arzenov sediment (nevtralizacija raztopine z amoniakom: do pH=0,4-0,8 oziroma 0,8-1,8) in mešanica nikljevih, kobaltovih, plitvih in vijačnih sulfidov (obdelava raztopine z amonijevim sulfatom pri pH=5 -7). Kovinski srebrni prah visoke čistosti smo dobili s kalciniranjem AgCl s sodo pri 600°C. Predelavo ostalih trdnih izdelkov je priporočljivo izvajati po standardnih metodah, tudi s proizvodnjo čistih kovin. Kot gnojilo se predlaga uporaba raztopine dušikove kisline, pridobljene po ločevanju blata. Stopnja ekstrakcije srebra in drugih kovin pri kemično-metalurški obdelavi usedlin doseže 99%.

Ne smemo pozabiti, da obravnavanje oksidacije (redukcije) kot procesa darovanja (in sprejemanja) elektronov z atomi ali ioni ne odraža vedno resničnega stanja, saj v mnogih primerih ne pride do popolnega prenosa elektronov, temveč le do premika elektronov. elektronski oblak od enega atoma do drugega.

Vendar pa za sestavljanje enačb redoks reakcij ni pomembno, kakšna vez v tem primeru nastane - ionska ali kovalentna. Zato bomo zaradi poenostavitve govorili o dodajanju ali darovanju elektronov, ne glede na vrsto vezi.

Določanje stehiometričnih koeficientov v enačbah redoks reakcij. Pri sestavi enačbe za redoks reakcijo je treba določiti redukcijsko sredstvo, oksidant ter število danih in prejetih elektronov. Praviloma se koeficienti izberejo po kateri koli metodi elektronsko tehtnico , katero koli metodo elektronsko-ionsko ravnovesje (včasih se slednji imenuje metoda polovične reakcije ).

Kot primer sestavljanja enačb redoks reakcij si oglejmo proces oksidacije pirita s koncentrirano dušikovo kislino.

Najprej definiramo produkte reakcije. HNO 3 je močan oksidant, zato se žveplo oksidira do največjega oksidacijskega stanja S 6+, železo pa do Fe 3+, HNO 3 pa se lahko reducira v NO ali NO 2. Izbrali bomo NE:

Kje se bo H 2 O nahajal (na levi ali desni strani), še ne vemo.

1. Najprej se prijavite metoda elektronsko-ionskega ravnovesja (polreakcije). Ta metoda upošteva prehod elektronov iz enega atoma ali iona v drugega, ob upoštevanju narave medija (kislega, alkalnega ali nevtralnega), v katerem poteka reakcija.

Pri sestavljanju enačb za procese oksidacije in redukcije se za izenačitev števila atomov vodika in kisika uvedejo bodisi molekule vode ali vodikovi ioni (odvisno od medija) (če je okolje kislo), ali molekule vode in hidroksidnih ionov (če je medij alkalen). V skladu s tem bodo v dobljenih produktih na desni strani elektronsko-ionske enačbe vodikovi ioni in molekule vode (kisli medij) ali hidroksidni ioni in molekule vode (alkalni medij).

tj. pri pisanju elektronsko-ionskih enačb je treba izhajati iz sestave ionov, ki so dejansko prisotni v raztopini. Poleg tega so tako kot pri pripravi skrajšanih ionskih enačb snovi slabo disociirane, slabo topne ali se sproščajo v obliki plina mora biti zapisano v molekularni obliki.

V našem primeru razmislimo o oksidacijski polovični reakciji. Molekula FeS 2 se spremeni v ion Fe 3+ (Fe (NO 3) 3 popolnoma disociira na ione, hidrolizo zanemarimo) in dva iona SO 4 2 - (disociacija H 2 SO 4):

Da bi izenačili kisik, dodajte 8 molekul H 2 O na levo stran in 16 H + ionov na desno stran (kislo okolje):

Naboj na levi strani je 0, naboj na desni strani je +15, zato mora FeS 2 odpustiti 15 elektronov:

Zdaj razmislite o polovični reakciji redukcije nitratnega iona:

Od NO 3 je potrebno odvzeti atoma 2 O. Za to na levo stran dodamo 4 ione H 1+ (kisli medij), na desno pa 2 molekuli H 2 O:

Če želite izenačiti naboj, dodajte 3 elektrone na levo stran (naboj + 3):

Končno imamo:

Če zmanjšamo oba dela za 16H + in 8H 2 O, dobimo reducirano ionsko enačbo redoks reakcije:

Z dodajanjem ustrezne količine ionov NO 3 - in H + na obe strani enačbe najdemo enačbo molekularne reakcije:

Upoštevajte, da vam nikoli ni bilo treba določiti oksidacijskega stanja elementov, da bi določili število danih in prejetih elektronov. Poleg tega smo upoštevali vpliv okolja in samodejno ugotovili, da je H 2 O na desni strani enačbe. Nobenega dvoma ni, da ta metoda veliko bolj skladen s kemičnim občutkom kot standardna metoda elektronskega ravnovesja,čeprav je slednje nekoliko lažje razumeti.

2. To reakcijo izenačimo z metodo elektronsko tehtnico . Postopek okrevanja je opisan:

Težje je sestaviti oksidacijsko shemo, saj se naenkrat oksidirata dva elementa - Fe in S. Oksidacijsko stanje 2+ lahko dodelite železu, 1- žvepu in upoštevate, da sta na Fe dva atoma S. atom:

Vendar je mogoče storiti brez določanja oksidacijskih stanj in zapisati shemo, ki je podobna shemi

Desna stran ima naboj +15, leva stran ima naboj 0, zato mora FeS 2 odpustiti 15 elektronov. Zapišite skupno stanje:

pet molekul HNO 3 se uporablja za oksidacijo FeS 2, za tvorbo Fe(NO 3) 3 pa so potrebne še tri molekule HNO 3:

Če želite izenačiti vodik in kisik, dodajte dve molekuli H 2 O na desno stran:

Metoda ravnotežja elektron-ionov je bolj vsestranska od metode elektronskega ravnovesja in ima nesporno prednost pri izbiri koeficientov v številnih redoks reakcijah, zlasti s sodelovanjem organskih spojin, pri katerih je celo postopek za določanje oksidacijskih stanj zelo zapleteno.

Upoštevajte na primer proces oksidacije etilena, ki se pojavi, ko ga spustimo skozi vodno raztopino kalijevega permanganata. Posledično se etilen oksidira v etilen glikol HO-CH 2 -CH 2 -OH, permanganat pa se reducira v manganov (IV) oksid, poleg tega, kot bo razvidno iz končne bilančne enačbe, nastane tudi kalijev hidroksid na pravica:

Po izvedbi potrebnih redukcij podobnih členov zapišemo enačbo v končni molekularni obliki

Standardni potenciali redoks reakcij. Možnost, da se v realnih pogojih zgodi kakšna redoks reakcija, je posledica več razlogov: temperature, narave oksidanta in reducira, kislosti medija, koncentracije snovi, ki sodelujejo v reakciji, itd. Težko je upoštevati vse te dejavnike, toda ob upoštevanju, da vsaka redoks reakcija poteka s prenosom elektronov iz redukcijskega sredstva v oksidant, je mogoče določiti merilo za možnost takšne reakcije.

Kvantitativne značilnosti redoks procesov so normalni redoks potenciali oksidacijskih in redukcijskih sredstev (oz standardni potenciali elektrode).

Za razumevanje fizikalno-kemijskega pomena takšnih potencialov je treba analizirati tako imenovane elektrokemijske procese.

Kemične reakcije, ki se pojavijo s spremembo stopnje oksidacije elementov, ki sestavljajo reaktante, imenujemo redoks reakcije.

Oksidacija je proces darovanja elektronov iz atoma, molekule ali iona. Če atom odda svoje elektrone, dobi pozitiven naboj, na primer:

Če na primer negativno nabit ion (naboj -1) da 1 elektron, potem postane nevtralen atom:

Če pozitivno nabiti ion ali atom odda elektrone, se vrednost njegovega pozitivnega naboja poveča glede na število danih elektronov:

Redukcija je proces dodajanja elektronov atomu, molekuli ali ionu.

Ko atom pridobi elektrone, postane negativno nabit ion:

Če pozitivno nabit ion sprejme elektrone, se njegov naboj zmanjša, na primer:

ali pa gre v nevtralen atom:

Oksidacijsko sredstvo je atom, molekula ali ion, ki sprejema elektrone. Redukcijsko sredstvo je atom, molekula ali ion, ki daruje elektrone.

Oksidacijsko sredstvo se med reakcijo reducira, redukcijsko sredstvo pa oksidira.

Priprava enačb redoks reakcij in izbor koeficientov. Pri sestavi enačbe za redoks reakcijo je treba določiti redukcijsko sredstvo, oksidant ter število danih in prejetih elektronov.

Praviloma se koeficienti izberejo z metodo ravnotežja elektronov ali z metodo ravnotežja elektron-ionov (včasih se slednja imenuje metoda polovične reakcije).

Kot primer sestavljanja enačb redoks reakcij si oglejmo postopek oksidacije pirita s koncentrirano dušikovo kislino:

Najprej definirajmo produkte reakcije. je močan oksidant, zato bo žveplo oksidirano do največjega oksidacijskega stanja, železo pa do, medtem ko se lahko reducira v oz. Mi bomo izbrali.

Kje se bo nahajal (na levi ali desni strani), še ne vemo.

1. Najprej uporabimo metodo elektronsko-ionskega ravnovesja. Ta metoda upošteva prehod elektronov iz enega atoma ali iona v drugega, ob upoštevanju narave medija (kislega, alkalnega ali nevtralnega), v katerem poteka reakcija. - Pri sestavljanju enačb za procese oksidacije in redukcije za izenačitev števila atomov vodika in kisika vnesemo (odvisno od medija) bodisi molekule vode in vodikove ione (če je medij kislo) bodisi molekule vode in hidroksidne ione (če je medij alkalen). V skladu s tem bodo v dobljenih produktih na desni strani elektronsko-ionske enačbe vodikovi ioni in molekule vode (kisli medij) ali hidroksidni ioni in molekule vode (alkalni medij).

Tako je treba pri pisanju elektronsko-ionskih enačb izhajati iz sestave ionov, ki so dejansko prisotni v raztopini. Poleg tega je treba tako kot pri pripravi skrajšanih ionskih enačb snovi, ki se slabo disociirajo, slabo topijo ali se sproščajo v obliki plina, zapisati v molekularni obliki.

V našem primeru razmislimo o oksidacijski polovični reakciji.

Molekula se spremeni v ion, popolnoma disociira v ione, zanemarjamo hidrolizo) in dva iona (disociacija):

Da bi izenačili kisik, dodajte 8 molekul na levo stran in 16 ionov na desno stran (kislo okolje!):

Naboj na levi strani je 0, naboj na desni strani mora torej odpustiti 15 elektronov:

Zdaj razmislite o polovični reakciji redukcije nitratnega iona:

Od atoma O je treba odšteti. Če želite to narediti, dodajte 4 ione (kisli medij) na levo stran in 2 molekuli na desno stran

Če želite izenačiti naboj na levi strani (naboj), dodajte 3 elektrone:

Končno imamo:

Če zmanjšamo oba dela za, dobimo reducirano ionsko enačbo redoks reakcije:

Če na obe strani enačbe dodamo ustrezno število ionov, najdemo enačbo molekularne reakcije:

Upoštevajte, da nam za določitev števila darovanih in prejetih elektronov nikoli ni bilo treba določiti oksidacijskega stanja elementov. Poleg tega smo upoštevali vpliv okolja in samodejno določili, kaj je na desni strani enačbe. Gotovo je, da je ta metoda veliko bolj skladna s kemičnim občutkom kot standardna metoda elektronskega ravnovesja, čeprav je slednjo nekoliko lažje razumeti.

2. To reakcijo izenačite z metodo elektronskega ravnotežja. Postopek obnovitve je preprosto opisan:

Težje je sestaviti oksidacijsko shemo, saj se naenkrat oksidirata 2 elementa - Fe in S. Oksidacijsko stanje lahko pripišete železu žveplom in upoštevate, da sta na 1 atom Fe dva atoma S:

Vendar je mogoče opustiti določanje oksidacijskih stanj in zapisati shemo, ki je podobna shemi (7.1):

Desna stran ima naboj +15, leva stran ima naboj 0, zato mora odpustiti 15 elektronov. Zapišite skupno stanje:

5 molekul gre v oksidacijo, za nastanek pa so potrebne še 3 molekule

Če želite izenačiti vodik in kisik, dodajte 2 molekuli na desno stran:

Upoštevajte na primer proces oksidacije etilena, ki se pojavi, ko ga spustimo skozi vodno raztopino kalijevega permanganata. Posledično se etilen oksidira v etilen glikol, permanganat pa se reducira v manganov (IV) oksid, poleg tega, kot bo razvidno iz končne ravnotežne enačbe, nastane tudi kalijev hidroksid na desni:

Po izvedbi potrebnih redukcij podobnih členov zapišemo enačbo v končni molekularni obliki

Kvantitativne značilnosti redoks reakcij. Številni standardni elektrodni potenciali. Možnost kakršne koli redoks reakcije v realnih pogojih je posledica številnih razlogov: temperature, narave oksidanta in reducira, kislosti medija, koncentracije snovi, ki sodelujejo v reakciji itd.

Težko je upoštevati vse te dejavnike, toda ob upoštevanju, da vsaka redoks reakcija poteka s prenosom elektronov iz redukcijskega sredstva v oksidant, je mogoče določiti merilo za možnost takšne reakcije.

Kvantitativne značilnosti redoks procesov so normalni redoks potenciali oksidantov in redukcijskih sredstev (ali standardni potenciali elektrode).

Za razumevanje fizikalno-kemijskega pomena takšnih potencialov je treba analizirati tako imenovane elektrokemijske procese.

Kemične procese, ki jih spremlja pojav električnega toka ali ki jih povzroča, imenujemo elektrokemični.

Da bi razumeli naravo elektrokemijskih procesov, se obrnemo na obravnavanje več dokaj preprostih situacij. Predstavljajte si kovinsko ploščo, potopljeno v vodo. Pod delovanjem polarnih molekul vode se kovinski ioni ločijo od površine plošče in hidrirajo, preidejo v tekočo fazo. V tem primeru slednji postane pozitivno nabit, na kovinski plošči pa se pojavi presežek elektronov. Dlje ko se proces nadaljuje, večji je naboj tako plošče kot tekoče faze.

Zaradi elektrostatične privlačnosti raztopin kationov in odvečnih kovinskih elektronov se na fazni meji pojavi tako imenovana dvojna električna plast, ki zavira nadaljnji prehod kovinskih ionov v tekočo fazo. Končno pride trenutek, ko je med raztopino in kovinsko ploščo vzpostavljeno ravnotežje, ki ga lahko izrazimo z enačbo:

ali ob upoštevanju hidracije ionov v raztopini:

Stanje tega ravnotežja je odvisno od narave kovine, koncentracije njenih ionov v raztopini, temperature in tlaka.

Ko kovino potopimo ne v vodo, ampak v raztopino soli te kovine, se ravnotežje premakne v levo v skladu z Le Chatelierovim načelom in večja kot je koncentracija kovinskih ionov v raztopini, večja je. Aktivne kovine, katerih ioni imajo dobro sposobnost prehajanja v raztopino, bodo v tem primeru negativno nabite, čeprav v manjši meri kot v čisti vodi.

Ravnotežje (7.2) se lahko premakne v desno, če na tak ali drugačen način odstranimo elektrone iz kovine. To bo raztopilo kovinsko ploščo. Nasprotno, če se elektroni pripeljejo na kovinsko ploščo od zunaj, se bodo ioni oborili iz raztopine na njej.

Kot smo že omenili, ko je kovina potopljena v raztopino, nastane dvojna električna plast na fazni meji. Potencialna razlika, ki se pojavi med kovino in okoliško tekočo fazo, se imenuje potencial elektrode. Ta potencial je značilnost redoks sposobnosti kovine v obliki trdne faze.

Upoštevajte, da je v izoliranem kovinskem atomu (stanje monatomske pare, ki se pojavi pri visokih temperaturah in visokih stopnjah redčenja) za redoks lastnosti značilna drugačna vrednost, imenovana ionizacijski potencial. Ionizacijski potencial je energija, potrebna za ločitev elektrona od izoliranega atoma.

Absolutne vrednosti potenciala elektrode ni mogoče neposredno izmeriti. Hkrati pa ni težko izmeriti razlike potenciala elektrod, ki se pojavi v sistemu, sestavljenem iz dveh parov kovina-raztopina. Takšni pari se imenujejo polelementi. Dogovorili smo se za določitev elektrodnih potencialov kovin glede na tako imenovano standardno vodikovo elektrodo, katere potencial je poljubno vzet kot nič. Standardna vodikova elektroda je sestavljena iz posebej pripravljene platinaste plošče, potopljene v kislo raztopino s koncentracijo vodikovih ionov in izprane s tokom vodikovega plina pod tlakom Pa, pri temperaturi

Pojav potenciala na standardni vodikovi elektrodi si lahko predstavljamo takole. Plinasti vodik, ki ga adsorbira platina, preide v atomsko stanje:

Med atomskim vodikom, ki nastane na površini plošče, vodikovimi ioni v raztopini in platino (elektroni!) se uresniči stanje dinamičnega ravnotežja:

Celoten proces je izražen z enačbo:

Platina ne sodeluje v redoks procesu, ampak je le nosilec atomskega vodika.

Če kovinsko ploščo, potopljeno v raztopino njene soli s koncentracijo kovinskih ionov, enako 1 mol / l, priključimo na standardno vodikovo elektrodo, dobimo galvansko celico. Elektromotorna sila tega elementa (EMF), merjena pri standardnem elektrodnem potencialu kovine in ga označuje, običajno označena kot.

Tabela 7.1 prikazuje vrednosti standardnih elektrodnih potencialov nekaterih kovin. Standardni potenciali elektrod, ki delujejo kot reducirji glede na vodik, imajo znak "-", znak "+" pa označuje standardne potenciale elektrod, ki so oksidanti.

Kovine, razporejene v naraščajočem vrstnem redu njihovih standardnih elektrodnih potencialov, tvorijo tako imenovano elektrokemično serijo kovinskih napetosti:

Številne napetosti označujejo kemične lastnosti kovin:

1. Bolj kot je elektrodni potencial kovine negativen, večja je njena redukcijska sposobnost.

2. Vsaka kovina je sposobna izpodriniti (obnoviti) iz solnih raztopin tiste kovine, ki so za njo v elektrokemični seriji kovinskih napetosti.

3. Vse kovine z negativnim standardnim potencialom elektrode, t.j. ki se nahajajo v elektrokemični seriji napetosti kovin levo od vodika, ga lahko izpodrivajo iz kislinskih raztopin.

Opozoriti je treba, da predstavljena serija označuje obnašanje kovin in njihovih soli le v vodnih raztopinah in pri sobni temperaturi. Poleg tega je treba upoštevati, da standardni potenciali elektrod, navedeni v tabeli, upoštevajo značilnosti interakcije enega ali drugega iona z molekulami topila. To lahko krši nekatere pričakovane vzorce pri razporeditvi kovin v elektrokemični niz kovinskih napetosti. Na primer, elektrokemični niz napetosti kovin se začne z litijem, medtem ko se rubidij in kalij, ki sta kemično bolj aktivna, nahajata desno od litija. To je posledica izjemno visoke energije procesa hidratacije litijevih ionov v primerjavi z drugimi ioni alkalijskih kovin.

Hkrati so v tabeli 7.1 prikazani standardni redoks potenciali, ki so bili izmerjeni za nekovinske sisteme tipa (7.3), ki so v ravnotežju glede na normalno vodikovo elektrodo.

Tabela prikazuje polovične reakcije redukcije v naslednji splošni obliki:

Tako kot pri določanju vrednosti kovin se vrednosti nekovin merijo pri temperaturi 25 ° C in pri koncentraciji vseh atomskih in molekularnih vrst, ki sodelujejo v ravnotežju, enaki 1 mol/l.

Tabela 7.1. Standardni redoks potenciali pri 25 °C (298 K)

(glej skeniranje)

Algebraična vrednost standardnega redoks potenciala označuje oksidativno aktivnost ustrezne oksidirane oblike. Zato nam primerjava vrednosti standardnih redoks potencialov omogoča odgovor na vprašanje: ali poteka ta ali ona redoks reakcija?

10. Redoks reakcije

Redoks reakcije v raztopinah.

Kemične reakcije, ki se pojavijo s spremembo stopnje oksidacije elementov, ki sestavljajo reaktante, imenujemo redoks reakcije.

Oksidacija

- je proces darovanja elektronov iz atoma, molekule ali iona. Če atom odda svoje elektrone, dobi pozitiven naboj: l - , da 1 elektron, potem postane nevtralen atom:

Če pozitivno nabiti ion ali atom odda elektrone, se vrednost njegovega pozitivnega naboja poveča glede na število danih elektronov:

Redukcija je proces dodajanja elektronov atomu, molekuli ali ionu.

Če atom pridobi elektrone, potem se spremeni v negativno nabit ion:

Če pozitivno nabiti ion sprejme elektrone, se njegov naboj zmanjša:

ali pa gre v nevtralen atom:

oksidant
sprejemanje elektronov. restavrator je atom, molekula ali ion, darovanje elektronov.

Oksidacijsko sredstvo

med reakcijo se reducira, redukcijsko sredstvo oksidira.

Določanje stehiometričnih koeficientov v enačbah redoks reakcij. Pri sestavi enačbe za redoks reakcijo je treba določiti redukcijsko sredstvo, oksidant ter število danih in prejetih elektronov. Praviloma se koeficienti izberejo po kateri koli metodi elektronsko tehtnico

, katero koli metodo elektronsko-ionsko ravnovesje (včasih se slednji imenuje metoda polovične reakcije ).

Kot primer sestavljanja enačb redoks reakcij si oglejmo proces oksidacije pirita s koncentrirano dušikovo kislino.

Najprej definiramo produkte reakcije.

HNO3 je močno oksidacijsko sredstvo, zato bo žveplo oksidirano do svojega največjega oksidacijskega stanja S 6+, železo pa do Fe 3+, medtem ko HNO 3 lahko okreva do N0 ali NE 2. Izbrali bomo N O:

Kje se bo nahajal

H2O (na levi ali desni strani), še ne vemo.

1. Najprej se prijavite Metoda ravnotežja elektron-ionov

(polovične reakcije). Ta metoda upošteva prehod elektronov iz enega atoma ali iona v drugega, ob upoštevanju narave medija (kislega, alkalnega ali nevtralnega), v katerem poteka reakcija.

V našem primeru razmislimo o oksidacijski polovični reakciji. molekula

FeS 2 se spremeni v Fe ion 3+ (F e (N O 3) 3 popolnoma disociira na ione, hidroliza je zanemarjena) in dva iona SO 4 2 - (disociacija H 2 SO 4):

Da bi izenačili kisik, dodajte 8 molekul H na levo stran

2 Oh, in desno - 16 H ioni+ (kisli medij):

Naboj na levi strani je 0, naboj na desni je +15, torej

FeS 2 mora darovati 15 elektronov:

Zdaj razmislite o polovični reakciji redukcije nitratnega iona:

Treba ga je odvzeti

N O 3 2 atoma O. Če želite to narediti, dodajte 4 H ione na levo stran 1+ (kislo okolje), desno pa - 2 H molekule 2 O:

Za izenačitev naboja na levi strani (naboj

+3) dodaj 3 elektrone:

Končno imamo:

Zmanjšanje obeh delov za 16N

+ in 8N 2 Oh, dobimo reducirano ionsko enačbo redoks reakcije:

Z dodajanjem ustreznega števila ionov na obe strani enačbe

NE 3 - in H+ najdemo enačbo molekularne reakcije:

2 O je na desni strani enačbe. Nobenega dvoma ni, da ta metoda veliko bolj skladen s kemičnim občutkom kot standardna metoda elektronskega ravnovesja,čeprav je slednje nekoliko lažje razumeti.

2. To reakcijo izenačimo z metodo elektronsko tehtnico . Postopek okrevanja je opisan:

Težje je sestaviti oksidacijsko shemo, saj se dva elementa oksidirata hkrati -

Fe in S. Železu je mogoče pripisati oksidacijsko stanje 2+, žveplovu 1- in upoštevati, da sta na atom Fe dva atoma S:

Vendar je mogoče storiti brez določanja oksidacijskih stanj in zapisati shemo, ki je podobna shemi

Desna stran ima naboj +15, leva stran ima naboj 0, torej

FeS 2 mora darovati 15 elektronov. Zapišite skupno stanje:

pet molekul HNO

3 bo oksidiran FeS2, in še tri molekule HNO3 potrebno za izobraževanje Fe (N O 3) 3:

Če želite izenačiti vodik in kisik, dodajte dve molekuli H na desno stran

2 O:

Metoda ravnotežja elektronov je bolj vsestranska od metode elektronskega ravnotežja in ima nesporno prednost pri izbiri koeficientov

v številne redoks reakcije, zlasti z organskimi spojinami, pri katerih je celo sam postopek določanja oksidacijskih stanj zelo zapleten.

Upoštevajte na primer proces oksidacije etilena, ki se pojavi, ko ga spustimo skozi vodno raztopino kalijevega permanganata. Posledično se etilen oksidira v etilen glikol HO-

CH 2 - CH 2 -OH, permanganat pa se reducira v manganov (IV) oksid, poleg tega, kot bo razvidno iz končne ravnotežne enačbe, nastane tudi kalijev hidroksid na desni:

Po izvedbi potrebnih redukcij podobnih členov zapišemo enačbo v končni molekularni obliki

Standardni potenciali redoks reakcij.
Možnost, da se v realnih pogojih zgodi kakšna redoks reakcija, je posledica več razlogov: temperature, narave oksidanta in reducira, kislosti medija, koncentracije snovi, ki sodelujejo v reakciji, itd. Težko je upoštevati vse te dejavnike, toda ob upoštevanju, da vsaka redoks reakcija poteka s prenosom elektronov iz redukcijskega sredstva v oksidant, je mogoče določiti merilo za možnost takšne reakcije.

Kvantitativne značilnosti redoks procesov so normalni redoks potenciali oksidacijskih in redukcijskih sredstev (oz standardni potenciali elektrode).

Za razumevanje fizikalno-kemijskega pomena takšnih potencialov je treba analizirati tako imenovane elektrokemijske procese.

Kemične procese, ki jih spremlja pojav električnega toka ali ki jih povzroča, imenujemo elektrokemični.

, tako plošče kot tekoča faza.

Zaradi elektrostatične privlačnosti raztopin kationov in odvečnih kovinskih elektronov se na fazni meji pojavi tako imenovana dvojna električna plast, ki zavira nadaljnji prehod kovinskih ionov v tekočo fazo. Končno pride trenutek, ko se vzpostavi ravnotežje med raztopino in kovinsko ploščo, kar lahko izrazimo z enačbo:

ali ob upoštevanju hidracije ionov v raztopini:

Stanje tega ravnotežja je odvisno od narave kovine, koncentracije njenih ionov v raztopini, temperature in

pritisk.

Ravnotežje se lahko premakne v desno, če na tak ali drugačen način odstranimo elektrone iz kovine. To bo raztopilo kovinsko ploščo. Nasprotno, če se elektroni pripeljejo na kovinsko ploščo od zunaj, se bodo na njej odložili ioni

od rešitev.

Ko je kovina potopljena v raztopino, nastane dvojna električna plast na fazni meji. Potencialna razlika, ki se pojavi med kovino in okoliško tekočo fazo, se imenuje potencial elektrode. Ta potencial je značilnost redoks sposobnosti kovine v obliki trdne faze.

V izoliranem kovinskem atomu (stanje monatomske pare, ki se pojavi pri visokih temperaturah in visokih stopnjah redčenja) so redoks lastnosti označene z drugačno količino, imenovano ionizacijski potencial. Ionizacijski potencial je energija, potrebna za ločitev elektrona od izoliranega atoma.

Absolutne vrednosti potenciala elektrode ni mogoče neposredno izmeriti. Hkrati pa ni težko izmeriti razlike potenciala elektrod, ki se pojavi v sistemu, sestavljenem iz dveh parov kovina-raztopina. Takšni pari se imenujejo polovični elementi . Dogovorili smo se za določitev elektrodnih potencialov kovin glede na tako imenovano standardno vodikovo elektrodo, katere potencial je poljubno vzet kot nič. Standardna vodikova elektroda je sestavljena iz posebej pripravljene platinaste plošče, potopljene v kislinsko raztopino s koncentracijo vodikovih ionov 1 mol/l in izprane s curkom vodikovega plina pri tlaku 10

5 Pa, pri 25 °C. Številni standardni elektrodni potenciali.
Če kovinsko ploščo, potopljeno v raztopino njene soli s koncentracijo kovinskih ionov, enako 1 mol / l, priključimo na standardno vodikovo elektrodo, dobimo galvansko celico. Značilna je elektromotorna sila tega elementa (EMF), merjena pri 25 ° C standardni elektrodni potencial kovine, običajno imenovan E°.

Standardni potenciali elektrod, ki delujejo kot reducirji glede na vodik, imajo predznak "-", znak "+" pa standardne potenciale elektrod, ki so oksidanti.

Kovine, razporejene v naraščajočem vrstnem redu svojih standardnih elektrodnih potencialov, tvorijo t.i elektrokemijska napetostna serija kovin :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.

Številne napetosti označujejo kemične lastnosti kovin:

1. Bolj kot je elektrodni potencial kovine negativen, večja je njena redukcijska sposobnost.

2. Vsaka kovina je sposobna izpodriniti (obnoviti) iz solnih raztopin tiste kovine, ki so za njo v elektrokemični seriji kovinskih napetosti.

3. Vse kovine, ki imajo negativen standardni elektrodni potencial, torej tiste, ki so v elektrokemični seriji kovinskih napetosti levo od vodika, ga lahko izpodrivajo iz kislinskih raztopin.

Tako kot v primeru določanja vrednosti E° kovin, se vrednosti E° nekovin merijo pri temperaturi 25 ° C in pri koncentraciji vseh atomskih in molekularnih vrst, ki sodelujejo v ravnotežju, enaki 1 molu. /l.

Algebraična vrednost standardnega redoks potenciala označuje oksidativno aktivnost ustrezne oksidirane oblike. Torej Primerjava vrednosti standardnih redoks potencialov omogoča odgovor na vprašanje: ali poteka ta ali ona redoks reakcija?

Kvantitativno merilo za oceno možnosti nastanka določene redoks reakcije je pozitivna vrednost razlike med standardnimi redoks potenciali polovičnih reakcij oksidacije in redukcije.

Elektroliza raztopin.

Kombinacija redoks reakcij, ki nastanejo na elektrodah v raztopinah elektrolitov ali se talijo, ko skozi njih teče električni tok, se imenuje elektroliza.

Na katodi tokovnega vira pride do procesa prenosa elektronov na katione iz raztopine ali taline, zato katoda je "reduktor". Na anodi torej elektrone darujejo anioni anoda je "oksidant".

Med elektrolizo lahko pride do konkurenčnih procesov tako na anodi kot na katodi.

Ko se elektroliza izvaja z uporabo inertne (nepotrošne) anode (na primer grafita ali platine), praviloma tekmujeta dva oksidativna in dva redukcijska procesa:

na anodi - oksidacija anionov in hidroksidnih ionov,

na katodi - redukcija kationov in vodikovih ionov.

Ko se elektroliza izvaja z uporabo aktivne (potrošne) anode, postane postopek bolj zapleten in konkurenčne reakcije na elektrodah so:

na anodi - oksidacija anionov in hidroksidnih ionov, anodno raztapljanje kovine - material anode;

na katodi - redukcija kationa soli in vodikovih ionov, redukcija kovinskih kationov, pridobljenih z raztapljanjem anode.

Pri izbiri najverjetnejšega procesa na anodi in katodi je treba izhajati iz stališča, da bo potekala reakcija, ki zahteva najmanjšo porabo energije. Poleg tega se za izbiro najverjetnejšega procesa na anodi in katodi med elektrolizo solnih raztopin z inertno elektrodo uporabljajo naslednja pravila:

Na anodi se lahko tvorijo naslednji izdelki: a) med elektrolizo raztopin, ki vsebujejo anione F - , SO 4 2- , N Približno 3 - , RO 4 3 - , kot tudi alkalne raztopine, se sprošča kisik; b) med oksidacijo anionov C l - , V r - , JAZ-sproščajo se klor, brom, jod;c) med oksidacijo anionov organskih kislin pride do procesa:

2. Pri elektrolizi solnih raztopin, ki vsebujejo ione, ki se nahajajo v nizu napetosti levo od Al

3+ , vodik se sprošča na katodi; če se ion nahaja v napetostnem nizu desno od vodika, se na katodi sprosti kovina.

3. Med elektrolizo solnih raztopin, ki vsebujejo ione, ki se nahajajo v nizu napetosti med

Al + in H + , se lahko na katodi pojavijo konkurenčni procesi redukcije kationov in razvoja vodika.

Vzemimo za primer elektrolizo vodne raztopine bakrovega klorida na inertnih elektrodah. Cu ioni so prisotni v raztopini.

2+ in 2Cl - , ki se pod vplivom električnega toka usmerijo na ustrezne elektrode:

Na katodi se sprosti kovinski baker, na anodi pa klor.

Če v obravnavanem primeru elektrolize raztopine

CuCl 2 vzemite bakreno ploščo kot anodo, nato se baker sprosti na katodi in na anodi, kjer potekajo oksidacijski procesi, namesto da bi odvajali C ione l - in sproščanje klora nadaljuje z oksidacijo anode (baker). V tem primeru pride do raztapljanja same anode in v obliki Cu ionovgre v rešitev. Elektroliza CuCl 2 s topno anodo lahko zapišemo takole:

Elektroliza raztopin soli s topno anodo se zmanjša na oksidacijo anodnega materiala (njegovo raztapljanje) in jo spremlja prenos kovine z anode na katodo. Ta lastnost se pogosto uporablja pri rafiniranju (čiščenju) kovin pred kontaminacijo.

Elektroliza talin. Za pridobivanje visoko aktivnih kovin (natrij, aluminij, magnezij, kalcij itd.), ki zlahka sodelujejo z vodo, se uporablja elektroliza staljenih soli ali oksidov:

Če električni tok speljemo skozi vodno raztopino aktivne kovinske soli in kisline, ki vsebuje kisik, se ne izpraznijo niti kovinski kationi niti ioni kislinskega ostanka. Na katodi se sprošča vodik

in naprej anoda - kisik, elektroliza pa se reducira na elektrolitsko razgradnjo vode.

Elektroliza raztopin elektrolitov je energetsko bolj donosna kot taline, saj se elektroliti - soli in alkalije - talijo pri zelo visokih temperaturah.

Faradayev zakon elektrolize.

Odvisnost količine snovi, ki nastane pod delovanjem električnega toka, od časa, jakosti toka in narave elektrolita lahko ugotovimo na podlagi posplošenega Faradayev zakon :

kje t - masa snovi, ki nastane med elektrolizo (g); E - ekvivalentna masa snovi (g / mol); M molska masa snovi (g/mol); P- število danih ali prejetih elektronov;

I - jakost toka (A); t- trajanje postopka(z); F - Faradayeva konstanta,ki označuje količino električne energije, ki je potrebna za sprostitev 1 ekvivalentne mase snovi(F= 96 500 C/mol = 26,8 Ah/mol).

Uporaba gradiva spletnega mesta je možna pod pogojem, da je navedena aktivna povezava

Na dveh vzorcih bogatega gravitacijskega zlatonosnega koncentrata ("zlate glave") rudnika Kholbinsky OJSC "Buryatzoloto" so bile izvedene študije za razvoj nove hidrometalurške tehnologije z uporabo dušikove kisline izpiranja prvotne "zlate glave" in kasnejše taljenje nastale torte.

Kot rezultat opravljenih študij je bilo predlagano, da OJSC Buryatzoloto izvede delo na testiranju in izvajanju tehnologije za obdelavo "zlate glave" z izpiranjem dušikove kisline. Uvedba te tehnologije bo odpravila delovno intenzivne operacije praženja in taljenja prašičev, odpravila sproščanje strupenih plinov, zmanjšala izgubo plemenitih kovin (za 2-3%) in zmanjšala stroške obdelave "zlate glave" za polovico.

V procesu predelave zlatonosnih rud v obratih za pridobivanje zlata (GIF) v ciklu gravitacijske obogatitve dobimo bogat zlatonosni koncentrat, tako imenovano »zlato glavo« (v nadaljevanju GG), v katero se do 50 % zlata in srebra je mogoče pridobiti. Ta gravitacijski koncentrat, odvisno od sestave izvorne rude, ki se predeluje, vsebuje naslednje minerale: sulfide (pirit, arsenopirit, galen, sfalerit itd.), tehnogene ostanke (kovinsko železo, svinec, baker) in železove okside, silicij, aluminij - do 50 %. Masni delež zlata v CG je praviloma 1-10%. Ta koncentrat je zelo odporen na cianidacijo, ker je zlato relativno grobo in je v tesni povezavi s sulfidi in kremenom. Da bi zmanjšali izgube v procesu pridobivanja plemenitih kovin, se izdelki z velikim in ognjevzdržnim zlatom začnejo izolirati v fazi mletja in na prvi stopnji gravitacijske obogatitve zlatonosne rude, nato pa se po gravitacijskem rafiniranju obdelajo. v ločenem tehnološkem ciklu.

Trenutno se za predelavo CG uporablja tehnologija, katere glavna operacija je oksidativno praženje koncentrata pri temperaturi 500-700 °C. Nato se nastali žganje tali v svinčevo zlitino (werkbley) in tudi cupelira pri visoka temperatura (850-900 ° C). Včasih se pepel (z majhno količino neželeznih kovin) neposredno stopi v zlato-srebrno zlitino. Na splošno je za tehnologijo, ki uporablja praženje, značilna visoka delovna intenzivnost, sproščanje strupenih plinov žvepla, arzena in svinca, proizvodnja znatne količine vmesnih produktov, ki vsebujejo zlato (prah, žlindra, izrabljene kapljice), iz kar je potrebno za pridobivanje zlata. Vse to vodi do opaznih tehnoloških in mehanskih izgub plemenitih kovin.

Za predelavo bogatih gravitacijskih ognjevzdržnih zlatonosnih koncentratov je obetavna kislinska tehnologija, po kateri se začetni koncentrat (CG) obdela z raztopino dušikove kisline, trdna oborina (pogača) pa se stopi. Ta tehnologija omogoča odpravo zamudne operacije žganja, preprečevanje sproščanja strupenih plinov in zmanjšanje izgube plemenitih kovin.

V skladu s kislinsko tehnologijo so bile izvedene študije na dveh vzorcih "zlate glave" rudnika Kholbinsky OJSC Buryatzoloto.

Značilnost vzorcev CG je prevladujoča sulfida v njih in prisotnost tehnogenega ostanka, ki je železo-baker - s prevladujočo količino bakra. V vzorcu št. 1 je bil masni delež sulfidov več kot 60 %, od tega 35 % galena. V vzorcu št. 2 prevladuje pirit - več kot 80%, galenit - 6,0%. Masni delež zlata in srebra v vzorcu št. 1 je 14,52 % oziroma 3,76 %; v vzorcu št. 2 - 4,34 % in 1,36 %.

Za tak gravitacijski koncentrat s precej zapleteno mineralno sestavo in prisotnostjo tehnogenega ostanka je značilna povečana odpornost, zato obstoječa tehnologija obdelave CG v podjetju vključuje tri delovno intenzivne operacije: praženje pri 700-900 ° C (6 ur). ), taljenje v rudno-termični peči za verkblaj in kupelo . Neposredna ekstrakcija plemenitih kovin v zlitino ne presega 96%. Nastali zmesi (trden plinski čistilni produkt, žlindra, lomljena opeka iz peči in lomljena iz kapljic) se vrnejo v tehnologijo za predelavo surovine (običajno za mletje pred cianizacijo). Stopnja ekstrakcije žlahtnih kovin iz teh industrijskih izdelkov ni bila določena.

Tehnološka shema za obdelavo CG z izpiranjem dušikove kisline je prikazana na sl.

Dušikova kislina je močno oksidacijsko sredstvo in pri interakciji s sulfidi tvori vodotopne spojine. Izjema je galenit, ki se razgradi v netopen svinčev sulfat. Tehnogeni odpadki, ki jih predstavljata predvsem železo in baker, se popolnoma raztopijo. Po izpiranju dušikove kisline (ANL) GL dobimo raztopino, ki vsebuje večino nečistoč in trden produkt, v kateri so koncentrirane plemenite kovine, netopni oksidi (predvsem silicijevi in železovi oksidi) in svinčev sulfat (svinčev v oksidirani obliki). Nastali trdni produkt (torto) ločimo od raztopine, posušimo in stopimo, da dobimo zlato-srebrno zlitino.

Zaradi izpiranja lahko pride v raztopino določena količina srebra (10 %). Za ekstrakcijo se po ločevanju pogače v raztopino vnese navadna sol, iz raztopine pa se sprosti srebro v obliki netopnega klorida, ki ga lahko talimo tako skupaj z zlatom vsebujočo pogačo kot ločeno, da dobimo tehnično srebro z masnim deležem kovine 98-99%.

Rezultati poskusov z izpiranjem z dušikovo kislino vzorcev "zlate glave" in taljenjem dobljenih pogač so pokazali naslednje.

1. Priložnost za rudnik Kholbinskoye, da odpravi delovno intenzivne in visokotemperaturne postopke praženja, taljenja in cupelinga, s čimer se prepreči sproščanje strupenih plinov pri praženju in taljenju prašičev.

2. Povečati ekstrakcijo plemenitih kovin v ingot zaradi znatnega zmanjšanja (za dvakrat za vzorec št. 1 in petkrat za vzorec št. 2) mase staljenega izdelka (torte), zmanjšanje oz. , v količini žlindre in izključitvi srednjih izdelkov: "lomljenje" kapljic in opek. Pričakovano povečanje pridobivanja plemenitih kovin je 2-3 %.

3. Pri AQW procesu "zlate glave" se srebro izluži do 8%. Da bi zmanjšali ekstrakcijo srebra v raztopino, so bili razviti in predlagani pogoji AQW. Hkrati se je ekstrakcija srebra v raztopino zmanjšala za skoraj 30-krat.

4. Po taljenju posušenih pogač iz vzorca »zlata glava« AKV št. 1 z uporabo znanega naboja (soda, boraks, kremen) je bila pridobljena zlitina s skupnim masnim deležem zlata in srebra 90 %. In po taljenju pogač iz AKB "zlate glave" vzorca št. 2 z eksperimentalnim nabojem so bile pridobljene zlitine s skupnim masnim deležem zlata in srebra 95-99%.

5. Pomembna količina galena v CG vodi po AKB do opaznega prehoda svinca v komercialno zlato-srebrno zlitino, kar zmanjšuje kakovost končnega izdelka. V okviru študije so bili določeni pogoji in izbrana polnila za taljenje pogače, ki vsebuje do 25 % svinca, s proizvodnjo zlato-srebrne zlitine s skupnim masnim deležem zlata in srebra 95-99 %.

6. Študije o izpiranju dušikove kisline CG (vzorec št. 2) so pokazale, da je dokaj popolna razgradnja pirita (več kot 97 %) dosežena z izpiranjem z raztopino dušikove kisline s koncentracijo 500-550 g/l ( glej tabelo). To je posledica dejstva, da je pirit (več kot 90%) v relativno velikem razredu (minus 0,5 + 0,25 mm) in so za njegovo razgradnjo potrebni težji pogoji.

Po podatkih rudnika Kholbinsky so specifični stroški predelave 1 kg SG (vzorec št. 1) za tehnologijo praženja 93,6 rubljev. Specifični stroški tehnologije z izpiranjem z dušikovo kislino istega vzorca so 44,9 rubljev, t.j. stroški predelave CG po razviti hidrometalurški tehnologiji se prepolovijo.

Na dveh vzorcih bogatega gravitacijskega sulfidnega zlatonosnega koncentrata (»zlate glave«) rudnika Kholbinsk JSC Buryatzoloto so bile izvedene študije za razvoj nove hidrometalurške tehnologije z uporabo dušikove kisline izpiranja izvirnega mletega plina in naknadnega taljenja nastalega torto.

Določeni so pogoji za izpiranje ognjevzdržnega gravitacijskega koncentrata (CG), ki vsebuje sulfide (do 80 %) in tehnogeni ostanki (do 16 %). Določeni so bili pogoji AQW z minimalnim raztapljanjem srebra. Po AKW so bile pridobljene pogače (trdni izdelki) s povečano (2–5-krat) vsebnostjo žlahtnih kovin kot v prvotni CG. Pogoji taljenja so bili razviti za pridobitev zlitin s skupnim masnim deležem zlata in srebra 96-99%.

Izvedena je bila študija izvedljivosti predlagane hidrometalurške tehnologije za predelavo CG. V primerjavi z obstoječo tehnologijo predelave CG s praženjem so stroški predelave CG z razvito hidrometalurško tehnologijo prepolovljeni.

Stopnja razgradnje pirita med AKV CG vzorca št

Razsuto koncentracija HNO 3 , g/l	Pogoji za izvajanje AKV*			Stopnja razgradnja sulfid, %
	trajanje, ura		temperatura, °C

Priporočamo tudi

Nalaganje...

doma > Internetni marketing

Raztapljanje pirita v dušikovi kislini. Izbira stehiometričnih koeficientov ovr

10. Redoks reakcije

Priporočamo tudi