Тема 9. Кинетика выщелачивания

Для химического и физического растворения характерно наличие трех стадий процесса:

I - подвод растворителя к поверхности минерала;

II - взаимодействие растворителя с минералом;

III - отвод продуктов реакции от поверхности раздела фаз.

Определяющей стадией кинетики может быть любая. Если процесс определяет I или III стадии (доставка растворителя или отвод), то это диффузный режим растворения, наиболее часто встречается при выщелачивании, характеризуется V_I (V_III) < V_II . диффузионный режим характеризуется зависимостью интенсивности растворения от скорости и направления движения растворителя, его вязкости, коэффициента диффузии.

Расстояние на котором концентрация растворителя убывает от С_о (в объеме раствора) до С_п (на поверхности зерна) называется диффузным слоем.

Скорость выщелачивания в диффузном режиме определяется по формуле:

ν=k_vS(C_п-C_о),

где k_v – константа скорости растворения

S - поверхность растворяемого минерала

С_п – концентрация вещества у поверхности минерала

С_о – концентрация в объеме раствора.

Если растворение является результатом химического взаимодействия раствора реагента с поверхностью минерала и определяющей стадией является скорость именно этого взаимодействия, то процесс протекает в кинетическом режиме V_х < V_диф.

Такое возможно, но реже (для реакции комплексообразования) С_п = С_о – диффузного слоя нет. Скорость растворения описывается уравнением:

ν = kSCⁿ

k - константа химической реакции

S - поверхность твердой фазы

C - концентрация реагента

n - порядок реакции

Влияние t° в этом режиме значительнее.

V растворения ↑ при повышении t° на 10°С ~ в 2-3 раза.

Возможны переходные режимы.

Например, если в отсутствии перемешивания: V_x > V_д, т.е. лимитирует диффузия. Но, применив перемешивание процесс можно перевести из диффузного в химический.

Требования, предъявляемые к растворителю:

1. Максимально селективен по отношению к полезному минералу;

2. Дешевый;

3. Доступный;

4. Безвредный.