Файл: Набойченко, С. С. Гидрометаллургия меди.pdf

зование хлорного железа в качестве растворителя для переработки медьсодержащего сырья не вышло за рамки опытного производства.

Аммиачные растворы, наиболее пригодны для переработки сырья, содержащего медь в элементарной форме или в виде окисленных со­ единений, особенно для руд с повышенным содержанием основных породообразующих минералов. Эффективность выщелачивания зна­ чительно повышается при использовании смеси аммиака и аммоний­ ной соли (сульфата или карбоната). При аммиачном выщелачивании

Рис. 1. Пределы воспламеняемости (а) и области равных давлении при взрыве (б) в системе

NHa—03—N.:

Р«

возможна регенерация растворителя (карбоната аммония и аммиака) путем нагревания до ПО—130° С с получением чистых соединений меди:

Си (NH3)4C03 СиО + 4NH3 + С 02.

Аммиачные растворители отличаются высокой селективностью. Кроме того, они не агрессивны, что упрощает аппаратурное оформление процесса.

Однако при использовании токсичных аммиачных растворов (ПДКмн, = 20 мг/м3) требуется герметичная аппаратура, развитая система утилизации газовых потоков. Высокая упругость пара ам­ миачных растворов ограничивает пределы температурной обработки сырья. Аммиак образует с воздухом взрывоопасные смеси, при содер­ жании 15—28% (объемн.) NH3.

На рис. 1 приведены данные по воспламеняемости смесей аммиака с кислородом (а) и возникающие при этом давления (б) [10 ]. Пунктир­ ная линия относится к смесям воздуха с аммиаком, точки пересе­ чения этой линии с кривыми 1— 3 соответствуют нижнему и верхнему пределу взрываемости смесей.

Область воспламенения смесей находится над кривыми 1— 3 для смесей с кислородом и выше пунктирной линии для смесей с воздухом.

15

Таблица 3

Термодинамические характеристики основных соединений меди

Расчеты величины AGT для реакций выщелачивания меди и ее соединений в сернокислых 1 и аммиачных 12 растворах свидетель­ ствуют о большой вероятности протекания процессов особенно для сульфидов. В связи с экзотермичностыо анализируемых реакций ве­ роятность их протекания несколько снижается с увеличением тем­ пературы.

Термодинамический, анализ реакций растворения моносульфидов в растворах азотной, соляной, серной кислот, сульфата и хлорида трехвалентного железа выполнен П. А. Паздниковым [17, с. 3—19]. Ряды повышения устойчивости сульфидов (слева направо) в этих растворителях представлены ниже:

в НС1: FeS — ZnS — CdS — PbS — CuS — FeS2;

в FeCl3: FeS — ZnS — CdS — CuS — FeS2 — PbS;

в H 2S04: FeS — ZnS — CdS — PbS — CuS;

в Fe2 (S04)3: FeS — ZnS — CdS — PbS — FeS2 — CuS;

в HN03: FeS — ZnS — CdS — FeS2 — PbS — CuS.

1 M а т ы с к и н Ю. Д. Возможности интенсификации процесса выщелачива­ ния в гидрометаллургии меди. Канд. дис. Иркутск, 1967.

2 Н а б о й ч е н к о С. С. Исследование автоклавного аммиачного выщелачи­ вания штейнов, получаемых при переработке окисленных никелевых руд. канд. дис. Свердловск, 1966.

18

Ряд возрастания агрессивности растворителей удовлетворитель­ но согласуется с повышением их окислительной способности:

НС1 FeCl3 -> H 2S04 ->■ Fe2 (S04)3 ->■ HN03.

Наибольшая вероятность растворения характерна для простых суль­ фидов железа, цинка и кадмия, имеющих наименьшую величину про­ изведения растворимости. С увеличением окислительной способ­ ности растворителя повышается вероятность растворения пирита.

При анализе окислительно-восстановительных процессов полезно использовать диаграммы Е—pH, наглядно изображающие области термодинамической устойчивости раз­ личных соединений данной системы в зависимости от величины потенциала

Е и pH среды, а также характер изменения равновесных областей при изменении давления реакционного газа или концентрации растворителя. Принципы построения диаграмм Е—pH разработаны для большинства систем Me—О—Н 20 в работе М. Пурбэ [18]. Позднее Р. Гаррелсом с сотрудниками были построены диаграммы систем Me—S—О—Н 20 и Me—S—О—С 02—Н 20 [19]. На приво­ димых ниже диаграммах (рис. 2, 3, 4) границы между областями устойчивости твердых соединений, твердых соединений и ионов изображены сплошными линиями, а между областями устойчивости ионов — пунктирными линиями. Нижняя граница области термо­ динамической устойчивости воды (I), соответствует зависимости равновесного потенциала водорода от pH; верхняя граница этой области (II) соответствует зависимости равновесного потенциала кислорода от pH.

Согласно рис. 2 [19, с. 203], медь термодинамически устойчива в контакте с водными растворами при отсутствии окислителей во всем интервале pH, поскольку граница ее равновесного потенциала