А, М. Кунаев, Б. К. Кенжалиев теория и практика кучного выщелачивания меди алматы «гылым» 1998 4
жүктеу/скачать 27,65 Mb. Pdf көрінісі
|
ТЕОРИЯ-И-ПРАКТИКА-КУЧНОГО-ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ-МЕДИ-1
| 1
= 1,209-0,03x 1 + 0,5x 2 + 1,09х 3 + 3,07х 4 , (16) у 2 = 1,693 - 0,07x 1 + 1,11x 2 + 6,07х 3 + 13,41х 4 . (17) Здесь значения y 1 и у 2 соответствуют максимальной скорости растворения меди из халькопирита через 10 и 20 ч при использовании в качестве растворителя сернокислых растворов, содержащих смесь солей меди, железа и алюминия. Анализ полученных уравнений показывает, что максимальная скорость растворения халькопирита достигается при соотношении концентрации солей меди, железа и алюминия в растворителе в пределах от 1:2:6 до 1:6:12 и практически не зависит от концентрации кислоты. Полученные результаты показали, что при оптимальном соотношении солей меди, железа и алюминия, равном 1:(2-6):(6- 12), скорость растворения халькопирита выше, чем при использовании в качестве окислителя только солей трехвалентного железа [97]. Удельная скорость растворения увеличивается с 9,67-10 -8 до 12,17∙10 -8 г/(см 2 ∙с), а константа скорости с 15,3∙10 -9 до 19,0-10 -9 дм 3 /(см 2 ∙с) Такое увеличение скорости процесса, видимо, объясняется взаимовлиянием ионов меди, железа и алюминия, присутствующих в растворе. Так, присутствие только ионов алюминия в серно- кислых растворах, как было показано ранее, практически не влияет на скорость растворения меди из халькопирита. Однако известно [113], что ионы алюминия, образуя вокруг себя моногидраты и дигидраты молекул воды, способствуют более быст- 72 рому переносу частиц на границе раздела фаз твердое - жидкое. Поэтому в данном случае в присутствии в растворе ионов меди и железа (III), очевидно, ускоряется доставка ионов железа (III) к поверхности халькопирита и отвод продуктов реакции с поверхности минерала в раствор. Кроме того, известно, что присутствие ионов алюминия способствует увеличению электропроводности растворов, что, в свою очередь, ускоряет электрохимические процессы, происходящие при растворении халькопирита. Присутствие ионов меди, кроме суммарного окислительного действия, которое они оказывают совместно с ионами железа (III) на процесс растворения халькопирита, может приводить к каталитическому воздействию путем образования ионов железа (III) по следующей реакции: Cu 2+ + Fe 2+ → Cu + + Fe 3+ (18) Для определения зависимости скорости растворения халькопирита от температуры и расчета энергии активации использовано уравнение Аррениуса. Условия опыта принимались оптимальными по результатам проведенных ранее исследований: концентрация серной кислоты -5,0 г/дм 3 , соотношение ионов меди, железа и алюминия в раствора-1:2:6, концентрация - 0,5; 1,0 и 3,0 г/дм 3 соответственно. Температура в реакционной ячейке изменялась в пределах от 298 до 338 К, что соответствует температуре на реакционной поверхности минералов при проведении процессов кучного выщелачивания. Константы скорости (рис. 20) реакции вычислялись по приведенной ранее формуле. Рассчитанное значение энергии активации - 46,23 кДж∙моль -1 позволяет предположить, что растворение халькопирита протекает в кинетической области [88, 205]. На следующем этапе изучалась зависимость скорости растворения халькопирита от частоты вращения диска. Скорость 73 вращения диска изменялась в пределах от 100 до 900 об/мин. Температура в ячейке - 298 К. Остальные условия опыта соответствовали предыдущим. В результате проведенных исследований установлено, что скорость растворения халькопирита практически не зависит от этого фактора (рис. 21), что характерно для процессов, происходящих в кинетической области растворения. Изучение кинетики растворения халькопирита позволяет сделать вывод о том, что данный процесс протекает стадиально с образованием проме- жуточных продуктов реакции, приводящим к снижению его скорости. В начальный момент процесс, видимо, протекает в кинетической области, а затем, после образования промежуточных продуктов переходит в диффузионную область. Скорость процесса практически не зависит от концентрации кислоты. Уровень ее необходимо поддерживать достаточным для предотвращения гидролиза солей железа. Как показано в работе [278], это условие выполнимо при рН < 3. Основными факторами, влияющими на скорость растворения халькопирита, являются температура выщелачивающих растворов и эффективность растворителя. Так как повышение температуры в условиях кучного выщелачивания экономически не 74 оправдано ввиду больших объемов перерабатываемых руд, необходимо ориентироваться на подбор наиболее эффективного растворителя, который может быть успешно осуществлен в случае детального знания механизма растворения халькопирита. Известно, что электрохимические факторы имеют сущест- венноезначениедля управления скоростью растворения суль- фидных минералов [166]. Многие исследователи [72, 128] замеряли потенциал на поверхности сульфидных минералов в различных средах. Однако наблюдаемые ими изменения потенциалов во время выщелачивания не связывались с механизмом и кинетикой раство- рения исследуемых минералов. В настоящей работе была предпринята попытка определить зависимость между изменением потенциала на поверхности халькопирита и механизмом его растворения при различных условиях выщелачивания. Для этого проводилось непрерывное измерение потенциала на поверхности халькопирита в процессе его растворения относительно хлорсеребряного электрода (рис. .22). Измерения производились с помощью высокоомного вольтметра, входящего в комплект потенциостата ПИ-50-1. Полученные данные записывались на двухкоординатном самописце ЛКД-4. В качестве растворителя использовались серно-кислые растворы, со- 75 держащие ионы меди, железа и алюминия в различных -концентрациях. Характер кривых изменения потенциала халькопирита в течение опыта показал, что его растворение проходит стадиально (рис. 22). Следует отметить, что, независимо от природы растворителя и концентрации ио- нов меди, железа и алюминия, кривая изменения потенциала проходит через пять характерных площадок, каждая из которых име- ет определенную про- должительность существования по времени. Кроме того, наблюдается скачок потенциала в начальный период выщелачивания (рис. 22 - 24). Изменение значения потенциа- ла на поверхности халькопирита связано с образованием промежу- точных продуктов реакции. 76 Так, минералогические анализы по ходу- выщелачивания, показали, что появление первой площадки (1) на кривой изменения потенциала вызвано началом растворения исходного халькопирита и перестройкой его поверхности в борнитоподобную структуру. Появление второй, третьей и четвертой - связано, соответственно, с образованием соединений типа борнита (II), халькозина (III) и ковеллина (IV) (рис. 25 - 27). После появления последнего кривая изменения потенциала выходит на пятую площадку (V), соответствующую по своим значениям потенциалу халькопирита в данной среде. Это, по-видимому, обусловлено образованием слоя вторичного халькопирита. Наибольшая величина второй площадки, соответствующей продолжительности перехода соединения типа борнита в халькозин, свидетельствует о наиболее значительном количественном образовании соединения типа борнита в процессе растворения халькопирита. Стадиальность процессов можно представить следующим образом: |