Кинетика растворения пирита и сфалерита в присутствии окислителей

• Автор: Соболев, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 02.00.04, 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 280 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Кинетика растворения твердых веществ.

1.1.1. Основные положения теории процессов растворения

1.1.2. Методы исследования кинетики растворения.

1.2. Кинетика растворения и гидрохимического окисления халькогенидов металлов.

1.2.1. Оксиды

1.2.2. Сульфиды.

1.2.2.1. Пирит

1.2.2.2. Сфалерит.

1.3. Методы планирования эксперимента и математического моделирования кинетики процессов растворения .
1.4. Постановка задачи исследования
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Подготовка объектов исследования
2.1.1. Пирит
2.1.2. Сфалерит.
2.2. Подготовка и стандартизация растворов окислителей.
2.2.1. Азотная кислота
2.2.2. Пероксид водорода
2.2.3. Гипохлорит натрия
2.3. Измерение скорости процессов растворения сульфидов
2.4. Определение содержания катионов металлов в пробах.
2.4.1. Подготовка и разложение проб.
2.4.2. Железо III.
2.4.3. Цинк
2.5. Идентификация твердых продуктов взаимодействия
2.6. Определение растворимости нитратов металлов в растворах азотной кислоты
2.7. Получение кинетических моделей
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Пирит в растворах окислителей.
3.1.1. Азотная кислота.
3.1.2. Пероксид водорода
3.1.3. Гипохлорит натрия
3.2. Сфалерит в растворах окислителей.
3.2.1. Азотная кислота
3.2.2. Пероксид водорода
3.2.3. Гипохлорит натрия
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Поверхностная концентрация протонированных участков и вакансий в оксидах изменяется в результате реакции переноса заряда 3. Возникающий градиент концентрации протонов определяет скорость диффузии Н между поверхностью и объемом оксида. В работе рассмотрена специфика диффузии протонов. Электроны движутся гораздо быстрее, чем протоны и вызывают появление пространственного заряда, создающего электрическое поле дЕдт которое ускоряет поток ионов водорода. Показано, что скорость проникновения протонов в фазу оксида растет во времени и проходит через максимум. Для характеристики адсорбционных свойств оксидов используют понятия точки нулевого заряда т. Максимальную скорость растворения оксидов наблюдают при потенциале плоских зон . Величина т. И. э. Чем меньше величина т. С повышением температуры т. В работах ,, развивается полупроводниковая теория описания кинетики растворения полупроводниковых оксидов в присутствии окислителей и восстановителей, согласно которой соприкосновение оксидов с растворами электролитов приводит либо к переходу электронов с ионов раствора на полупроводник, либо наоборот. При поляризации оксидов в растворах, имеющих окислительный потенциал Еу возможно ускорение их растворения в кислотах. Условия растворения оксидных фаз рассмотрены в работе . Ер еЕЕазяу где еЕр уровень Ферми в оксиде, то возможно катодное растворение с участием электронов зоны проводимости. В случае, когда Е Ер11 или еЕ еЕрра1Яу возможно анодное растворение оксидов. С учетом полупроводниковых свойств оксидов объясняется механизм их окисления или восстановления в процессе растворения при потенциостатической поляризации , 9. При соприкосновении оксида с раствором электролита за счет адсорбции протонов происходит образование поверхностных состояний активных центров, которые могут окисляться или восстанавливаться при переходе электронов либо с ионов электролита на полупроводник инжекция, либо наоборот захват. Такие процессы возможны потому, что уровни Ферми оксида еысс и ионов электролита еЕл имеют различные значения, вследствие чего осуществляются искривление зон и перенос электронов. Скорость растворения определяется разностью этих параметров, т. Зная значения еЕгокс и еЕъп можно определить оптимальные условия растворения оксидных фаз. Максимальная скорость процесса соответствует такому энергетическому состоянию системы, когда энергетический уровень поверхностных состояний, образованных в результате сорбции ионов Н становится равным уровню Ферми электролита 7. Обмен электронами между оксидной фазой и раствором электролита базируется на принципе ФранкаКондона, т. При равновесии может осуществляться как обмен электронов между окисленной формой и зоной проводимости о, так и обмен дырками через валентную зону . Поэтому в зависимости от типа обмена на границе фаз оксиды переходных металлов подразделяют на два класса. В первом оксиды железа, марганца и др. Кинетические теории растворения оксидов, учитывающие образование активных центров на поверхности сферических оксидных фаз, основываются на соотношениях, предложенных Дельмоном и Мампелем , согласно которым скорость растворения определяется константой скорости возникновения зародышей активных центров растворения и константой скорости их раст ворения ,
где А 4лг в А, т к, г01 4 х1г. Уравнение 1. Для определения кинетических параметров используют табулированные значения этой функции в зависимости от т и А . Расчет величин к и к сводится к нахождению значений ть. А и 0,5 Величину А определяют графически. Затем по известной величине А табличные значения приведены в находят то,5 для а 0,5. Зависимость а г0,5 инвариантна относительно концентрации кислот, т. Обычно кг, т. Впереди продвигающейся поверхности раздела фаз оксид электролит существуют зародыши Уо, для активации которых необходимо, чтобы они реагировали с адсорбированным водородом, диффундирующим с поверхности оксидной фазы. Активные центры обычно образуются в узле дислокаций. Атомы водорода могут диффундировать вдоль дислокаций в соседние центры, образуя новые активные центры А 0. Г0 Го. К0. Н .