Контрольная работа по "Теория металлургических процессов"

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт цветных металлов и материаловедения

Кафедра «Металлургии цветных металлов»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По теории металлургических процессов

Руководитель                                     ________________        _____________

                                                                     подпись, дата                         инициалы, фамилия

Студент           ______________        ________________         М.П. Котенко

                                    номер зачетной книжки                   подпись, дата                          инициалы, фамилия

Красноярск 2019

Вариант 13.

1. Факторы, влияющие на скорость процесса выщелачивания.

Рассмотрим основные факторы, влияющие на скорость процесса выщелачивания.

1) Природа реагирующих веществ

2) Величина поверхности растворяющегося вещества. Так как растворение происходит на поверхности раздела растворимого и растворителя, то химическое взаимодействие между ними будет протекать тем быстрее и полнее, чем больше величина активной поверхности растворяющегося вещества. Именно поэтому перед выщелачиванием руда должна быть измельчена до таких размеров, при которых растворитель мог бы легко действовать на растворяемые минералы.

3) Концентрация растворителя. Чтобы произошла реакция, необходимо столкновение реагирующих частиц. Число столкновений растет с увеличением числа реагирующих частиц в единице объема, т.е. с увеличением концентрации веществ. Это утверждение нашло отражение в законе действующих масс, который установили в 1867 г. норвежские химики К.Гульдберг и П. Вааге: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции. Для реакции bB + dD = lL + mM выражение кинетического уравнения скорости имеет вид , где k – константа скорости реакции, не зависит от концентрации веществ, но зависит от их природы и температуры; b и d –порядки реакции, установленные опытным путем (для простых реакций совпадают со стехиометрическими коэффициентами в уравнении), СА и СВ – концентрации реагентов. Наилучшей концентрацией растворителя следует считать такую, при которой достаточно быстро растворяется ценный минерал и переходит в раствор минимальное количество ненужных примесей и пустой породы.

 4) Температура Выщелачивание ускоряется с повышением температуры, так как при этом быстрее протекают химические реакции растворения, а также и диффузионные процессы. Приближенно влияние температуры на скорость реакции в пределах умеренных температур определяется правилом Вант-Гоффа: скорость реакции возрастает примерно в 2 – 4 раза при повышении температуры на 10 градусов. По мере роста температуры влияние ее на скорость реакции уменьшается. С повышением температуры возрастает возможность перехода в раствор ненужных примесей и компонентов пустой породы руды. Поэтому на практике к подогреванию растворов при выщелачивании почти никогда не прибегают, довольствуясь повышением температуры за счет тепла экзотермических реакций, а также за счет тепла, вносимого горячим огарком в случае выщелачивания обожженных концентратов. где — температурный коэффициент скорости (его значение лежит в интервале от 2 до 4). В гидрометаллургии известны случаи, когда для протекания реакции растворения требуются температуры, превышающие температуру кипения водного раствора. Примером такого растворения служит выщелачивание боксита раствором едкого натра по реакции Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2 H2O которая идет слева направо при 100 – 250 оС. Нагреть водный раствор до 250 оС можно только под давлением до 10 – 12 атм в герметически закрытом сосуде – автоклаве. Влияние температуры на скорость реакции может быть высчитано по уравнению Аррениуса где K – константа скорости реакции; K0 – константа скорости при условии, что все столкновения приводят к реакции; e – основание натурального логарифма, равное 2,7182; Ea – энергия активации реакции, Дж/моль; R – универсальная газовая постоянная; T – абсолютная температура, К. Для возникновения химического взаимодействия между молекулами необходим контакт между ними или, иначе говоря, их столкновение. Однако не все сталкивающиеся молекулы вступают во взаимодействие, а только так называемые активные, обладающие избыточной энергией. При химическом взаимодействии веществ нарушаются связи между атомами в реагирующих частицах и возникают новые связи, соответствующие продуктам реакции. При нарушении связи затрачивается соответствующее количество энергии, которое затем при образовании продуктов реакции выделяется в виде тепла. Таким образом, для протекания химической реакции необходимо преодоление некоторого энергетического барьера. Энергия, затрачиваемая на то, чтобы привести в реакционноспособное состояние 1 моль вещества, называется энергией активации. Термин введён Сванте Августом Аррениусом в 1889.