Цель работы - исследовать некоторые физико-химические закономерности гидрохимического окисления сульфидных минералов цветных металлов в азотнокислых средах для установления термодинамической вероятности протекания тех или иных взаимодействий и определения наиболее выгодных условий ведения процессов в заданных режимах. Для оценки возможности протекания тех или иных реакций между азотной кислотой и основными минералами, присутствующими в сульфидном сырье цветных металлов, рассчитаны значения изменений энергии Гиббса и логарифмы констант равновесия реакций при различных температурах процесса. Для наглядного отображения термодинамически устойчивых соединений при изменении окислительных условий изучаемых гетерогенных систем построены диаграммы Пурбэ Eh-pH. Для наиболее точного прогноза получения необходимых продуктов взаимодействия азотной кислоты и исследуемых сульфидных минералов произведены расчеты равновесного распределения компонентов изучаемых систем для жидкой и твердой фаз. Все термодинамические расчеты проводили в программе «HSC Chemistry» (Финляндия). В результате расчетов изменения энергии Гиббса и логарифмов констант равновесия реакций взаимодействия сульфидных минералов с азотной кислотой установлена достаточно большая термодинамическая вероятность их протекания с образованием искомых соединений. Построением диаграмм Пурбэ установлены условия протекания тех или иных взаимодействий и стабильного состояния обнаруживаемых продуктов в широких диапазонах значений потенциалов и рН рассматриваемых гетерогенных систем. Проведенные расчеты равновесного распределения компонентов изучаемых систем дали возможность подтвердить результаты термодинамических расчетов и привязать их к реальным гидрохимическим условиям азотнокислотного выщелачивания по расходу кислоты для получения искомых продуктов. Выполненные исследования позволяют судить о ходе протекающих реакций и образовании тех или иных продуктов при взаимодействии основных компонентов сырья с азотной кислотой с т.зр. термодинамических закономерностей изучаемых процессов.
The paper represents the results of studying certain physicochemical patterns occurring during hydrochemical oxidation of non-ferrous metal sulphide minerals in nitric acid media. The study was aimed at establishing the thermodynamic probability of the occurrence of particular interactions and determining the most favourable conditions for effecting processes in given modes. Changes in the Gibbs energy and the logarithm of the reaction equilibrium constants at various process temperatures are calculated to assess the possibility of various reactions between nitric acid and the main minerals present in sulphide raw materials of non-ferrous metals. For the purpose of visualising thermodynamically stable compounds when changing the oxidising conditions of the studied heterogeneous systems, Purbe Eh-pH diagrams were constructed. In order to obtain most accurate prediction of obtaining the necessary interaction products of nitric acid and the studied sulphide minerals, the equilibrium component distribution was calculated for liquid and solid phases of the studied systems. All thermodynamic calculations were performed using the HSC Chemistry software (Finland). As a result of calculations for the Gibbs energy change and the logarithms of the interaction equilibrium constants of sulphide minerals with nitric acid, the significant thermodynamic probability of the reaction occurrence with the formation of the desired compounds is established. By constructing the Purbe diagrams, the necessary conditions for the occurrence of certain interactions and stable state of the detected products across a wide range of potentials and pH values of the heterogeneous systems under consideration are established. The calculations of the component equilibrium distribution in the studied systems confirmed the results of the thermodynamic calculations, relating them to the real hydrochemical conditions of nitric acid leaching in terms of acid consumption for obtain the desired products. The performed study allows an assessment of the reaction progress and the formation of certain products during the interaction of the raw material main components with nitric acid carried out from the perspective of thermodynamic patterns.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.