Кинетика и механизм растворения сульфидных минералов

56 
 
Опытные  данные  по  скорости  растворения  халькозина  Ак- 
тогайского  месторождения  в  серной  кислоте  приведены  в  табл.  11  и  12. 
[93].  Видно,  что  при  298  К  с  ростом  концентрации  кислоты  скорость 
растворения  увеличивается  и  достигает  максимума  при  концентрации 
кислоты  2,0  г-экв/дм
3
.  С  дальнейшим  увеличением  концентрации  H
2
S0
4
 
скорость растворения резко падает, что при взаимодействии его с серной 
кислотой связано с образованием серы на поверхности халькозина. А при 
323  К  с  увеличением  концентрации  кислоты  скорость  растворения 
минерала  повышается,  но  максимума  не  наблюдается,  так  как  в  этом 
случае выщелачивание проводилось кислотой с концентрацией
 
H
2
S0
4
 до 1 
г-экв/дм
3
.  Аналогичная  закономерность  наблюдалась  ранне.  Повышение 
температуры  (табл.  12)  не  вызывает  существенного  увеличения  скорости 
процесса, тогда как , этот фактор существенно влияет на нее [230, 243] 
Абсолютные 
значения 
скоростей 
растворения 
халькозина 
значительно ниже, чем малахита, куприта и хризоколлы (табл. 5, 9, 10). 
Коэффициент  массопередачи  (3  для  халькозина  при  низких 
концентрациях  кислоты  высокий,  что,  вероятно,  вызвано  растворением 
посторонних примесей. На это также указывает порядок реакции (табл. 6). 
Результаты  экспериментов  по  растворимости  халькозина  в  H
2
S0
4
 
показали  (табл.  11,  12),  что  при  низкой  температуре  (298  К)  она  меньше 
зависит  от  концентрации  последней.  При  323  К  равновесное  содержание 
меди  в  растворе  с  изменением  концентрации  кислоты  от  0,05  до  1,0  г-
экв/дм
3
 возрастает в 25 раз. 
В  отличие  от  малахита  и  хризоколлы,  равновесие  в  системе 
халькозин -
 
H
2
S0
4
 при 323 К устанавливается за 40 ч, а при 298 К  - через 
10 сут. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Таким образом, механизм растворения халькозина очень сложен 
и  несколько  отличается  от  описанного  в  литературе  [229,  243,  262, 
321].  Рассчитанная  по  уравнению  Аррениуса  кажущаяся  энергия 

57 
 
активации  процесса  выщелачивания  халькозина  составляет  22,57 
кДж/моль,  что  косвенно  свидетельствует  о  протекании  данного 
процесса в диффузионной области [73]. 
Таблица 11. Скорость растворения и растворимость халькозина в 
растворах серной кислоты 
Таблица 12. Скорость растворения халькозина, в растворе 
серной кислоты 
 
 
 
 
 
Опыты по определению скорости растворения и растворимости 
халькопирита [119] в серной кислоте в зависимости от ее концентрации и 
температуры проводили в тех же условиях, что и для халькозина. 

58 
 
Полученные  данные  приведены  в  табл.  13.  Видно,  что  при  298  К  с 
увеличением  концентрации  кислоты  в  интервале  0,05-0,1  г-экв/дм
3
 
скорость  растворения  возрастет  в  1,2  раза,  а  в  0,1-1,0  г-  экв/дм
3
  - 
замедляется. Увеличение скорости растворения халькопирита (табл. 13) с 
ростом  кислотности  раствора  происходит  вследствие  повышения 
растворимости  кислорода[217].  При  температуре  323  К  наблюдается 
аналогичная закономерность. 
Полученные  данные  показывают,  что,  в  целом,  с  увеличением 
концентрации кислоты возрастает тормозящее действие образующихся на 
поверхности минерала продуктов реакции. 
Так,  при  петрографическом  анализе  твердых  продуктов  после 
растворения халькопирита на поверхности минерала обнаружены борнит, 
халькозин,  ковеллин  и  элементная  сера,  образование  которой  снижает 
скорость растворения халькопирита. 
При проведении экспериментов в течение 60-90 мин. при 298 К и 2-7 
мин.  при  323  К  вес  минерала  не  изменяется,  а  в  некоторых  случаях 
увеличивается. 
Это 
обусловлено 
взаимодействием 
поверхности 
халькопирита  с  кислотой  с  образованием  борнита  и  халькозина. 
Дальнейшее  растворение  этих  минералов,  обладающих  большей 
скоростью  растворения,  чем  халькопирит,  приводит  к  уменьшению  веса 
образца.  Образующаяся  при  этом  элементная  сера  [164]  в  некоторой 
степени снижает скорость растворения халькопирита. 
Кажущаяся  энергия  активации  процесса  рассчитывалась  с 
использованием данных по скорости разложения, так как при изменении 
температуры  влияние  концентрации  серной  кислоты  на  скорость 
разложения различно. В целом величина кажущейся энергии активации, 
вычисленная по уравнению Аррениуса, уменьшается по мере повышения 
концентрации серной кислоты 
 
 
 
 
 
 
и для концентрации H
2
S0
4
 - 0,05; 0,1; 0,5 и 1,0 г-экв/дм
3
 составляет 
соответственно  107,12;  98,88;  63,03  и  71,44,  кДж/моль,  т.е.  процесс 
растворения халькопирита происходит в кинетической области. 

59 
 
Результаты  опытов  (табл.  13)  показывают,  что  растворимость 
зависит от температуры и
 
в меньшей степени от кислотности раствора. 
При  этом  установлено,  что  при  298  К  в  сернокислых  растворах 
равновесие достигается за 50 сут. 
Таблица 13. Скорость растворения и растворимость халькопирита в 

жүктеу/скачать 27,65 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: