А, М. Кунаев, Б. К. Кенжалиев теория и практика кучного выщелачивания меди алматы «гылым» 1998 4

14 
 
 
 
 
 
 
В  связи  с  отсутствием  температурных  зависимостей  теплоемкости, 
теплоты растворения, энтропии для ряда соединений в водных растворах 
корректность  выполняемых  расчетов  невысока.  Однако,  поскольку 
процессы кучного выщелачивания проводят при сравнительно небольших 
температурах  (283-303  К),  роль  3-го  и  4-го  членов  в  уравнении  (1)  не 
существенна  и  удовлетворительную  точность  при  расчете  величины 
изобарного потенциала можно получить по уравнению: 
∆G
т
0
 =
 
∆Н
298
0 
-T ∆S
т
0
 
(3) 
Термодинамические  характеристики  основных  соединений  меди 
приведены в табл. 1 [136]. 
Расчеты  величины  ∆G
т
  для  реакций  выщелачивания  меди  и  ее 
соединений  в  серно-кислых  растворах  свидетельствуют  о  большой 
вероятности протекания процессов растворения, особенно для сульфидов. 
Из  медных  минералов,  встречающихся  в  природе,  практическое 
значение  в  основном  имеют:  халькопирит  (CuFeS
2
),  борнит  (Cu
5
FeS
4
), 
ковеллин  (CuS),  халькозин  (Cu
2
S),  малахит  (CuCO
3
∙Cu(OH)
2
),  хризоколла 
(CuSiO
3
∙2H
2
O),  азурит  (CuCO
3
∙2Cu(OH)
2
),  куприт  (Cu
2
0),  диоптаз 
(CuSiO
3
∙H
2
O). 
Известны данные о взаимодействии куприта малахита и хризоколлы 
с  раствором  серной  кислоты  [3,  4,  98,  109,  110,  173,  193,  296,  303]. 
Скорость растворения снижается в ряду малахит > хризоколла > куприт, а 
в работах [3, 110] отмечается, что в области низких концентраций кислоты 
скорость  растворения  малахита  и  хризоколлы  почти  одинакова. 
Присутствие в хризоколле примесей в виде карбонатов резко увеличивает 
скорость  ее растворения,  приближая  ее  по  своей абсолютной  величине  к 
скорости растворения малахита [10]. 
 
 
 
 
 

15 
 
 
 
Таблица 1. Термодинамические характеристики основных соединений     
меди 
 
Следует  отметить,  что  оксидные  медные  минералы  обладают 
достаточно  высокой  растворимостью  в  растворах  серной  кислоты. 
Сульфиды же меди в ней разлагаются при наличии окисляющих агентов, 
например,  в  присутствии  воздуха  при 392  К  сера  плавится  и  покрывает 
поверхность  сульфида  непроницаемой  пленкой  [200,  228,  230,  243,  255, 
263, 275, 288, 296, 303, 318, 321], которая мешает прохождению реакции. 
При температуре ниже 
 
 
 
 

16 
 
 
 
392  К  образуется  пористая  пленка,  незначительно  снижающая  скорость 
растворения.  Энергия  активации  растворения  халькопирита,  по  аднным 
[275],  составляет  72,31,  а  по  [321]  -  95,04  кДж/моль,  для  халькозина  на 
первой стадии [243] - 27,23, на второй [230] - 7,44 кДж/моль, а по данным 
[200]  -  41,32  и  82,64  кДж/моль,  соответственно,  на  первой  и  второй 
стадиях процесса. 
Концентрация  серной  кислоты  [321,  243]  слабо  влияет  на  скорость 
растворения  халькозина,  однако,  наличие  сульфат-иона  отрицательно 
сказывается  на  скорости  его  растворения.  Отмечено  [130].  что  с 
увеличением 
концентрации 
кислоты 
преимущественно 
будет 
образовываться элементная сера, но в присутствии озона [262] с большой 
скоростью, зависящей от концентрации последнего образуется ступенчато 
ковеллин.  Элементная  сера  в  присутствии  озона  окисляется  до  сульфат-
иона  и  не  мешает  растворению,  которое  увеличивается  также  с  ростом 
температурь!  Скорость  растворения  халькозина  увеличивается  с  ростом 
температуры. 
Окисление  и  растворение  халькопирита  в  сульфатно-хлоридном 
растворе  в  присутствии  кислорода  [280]  происходит  стадиально  с 
образованием  элементной  серы  и  сульфатов.  Скорость  растворения 
лимитируется скоростью пленочной диффузии. 
Проведенными ранее исследованиями кинетики и механизма азотно-
кислотного  окисления  сульфидов  меди  и  железа  в  гидротермальных 
условиях  показано,  что  халькопирит  растворяется  через  образование 
борнита,  затем  сульфата  меди и  железа.  Концентрация  кислоты для  всех 
минералов (халькопирит, халькозин и борнит) существенного влияния не 
оказывает, 
а 
степень 
растворения 
зависит 
от 
концентрации 
трехвалентного  железа  и  температуры  [53,  130,  224,  235-237,  239,  303, 
308] 
          Судя по энергии активации процессов растворения халькопирита 
(71,48 кДж/моль), халькозина (20,66 - 24,79 кДж/моль) борнита и 
ковеллина 19,83 и 9,09, для первого минерала харак- 
 
 
 
 
 
 

17 
 
 
 
терна  кинетическая  область,  для  второго,  третьего  и  четвертого  - 
диффузионная [235, 236, 307, 308] 
Литературные данные по растворению сульфидных минералов меди 
[67,  235,  236,  303,  321]  весьма  ограничены  и  носят  противоречивый 
характер. 
Для исследования кинетики широко применяют методы, основанные 
на  растворении  компактных  образцов  определенной  геометрической 
формы, рабочая поверхность которых может быть измерена [86, 106, 109, 
110, 128, 183]. 
Наиболее  простой  вид  уравнения  гидродинамики  имеют  в  том 
случае,  когда  поверхностью  реакции  служит  поверхность  вращающегося 
тела  (диска),  обладающего  одной  особенностью,  отличающей  его  от 
других поверхностей реакции в движущейся жидкости: условия переноса 
реагирующих  частиц  в  любой  точке  диска,  независимо  от  расстояния  ее 
до оси вращения, совершенно идентичны и могут моделировать [110, 193] 
процессы  агитационного  выщелачивания.  Для  изучения  кучного 
выщелачивания  наиболее  приемлема  система,  не  предусматривающая 
перемешивание  раствора  и  образец  в  течение  опыта  остается 
неподвижным.  В  условиях  подземного,  кучного  и  перколяционного 
выщелачивания транспортирующим агентом является вода, которая рядом 
исследователей  [136,  163,  213,  259,  270]  делится  на  два  типа:  не-
гравитационную и гравитационную. Движение негравитационной воды не 
подчиняется  законам  гидродинамики  [136].  Гравитационная  вода  не 
поглощается  рудой,  она  в  основном  находится  между  кусками  руды,  а 
также в трещинах и порах последних, движение ее описывается законом 
гидравлики. 
При  подземном,  кучном  и  перколяционном  выщелачивании  руд 
процесс  растворения  минералов  происходит  в  условиях,  близких  к 
естественной  конвекции.  Поэтому  метод  исследования  кинетики 
растворения,  предусматривающий  перемешивание  раствора,  дает 
возможность определить для этих процессов только  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

18 
 
 
 
 
параметры по выщелачивающему реагенту [87, 192] , не моделируя 
процессы в целом. 
Поэтому для процесса кучного выщелачивания наиболее подходят методы 
изучения  кинетики  растворения  минералов  в  условиях  естественной 
конвекции. Однако они обладают рядом недостатков, которые отсутствуют 
в способе непрерывного взвешивания [90, 91]. 
         Таким 
образом,  для  кучного  выщелачивания  медных  руд 
общепринятым растворителем является серная кислота [31, 106, 152, 159, 
160, 167, 168, 194, 271, 277], которая образуется  в естественных  условиях 
окисления  крупных  масс  сульфидной  руды  на  самом  месторождении. 
Причем она самая дешевая из всех известных растворителей [ 192]. 

жүктеу/скачать 27,65 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: