1. Гідрометалургічні процеси, їх переваги та основні стадії. Види вилуговування.
Гідрометалургійні процеси полягають у вилученні металів з руд, концентратів, напівпродуктів і відходів шляхом обробки їх водними розчинами хімічних реагентів з наступним виділенням з розчину металу.
Переваги гідрометалургійних процесів
1. Висока вибірковість вилучення металів з бідних і важко-збагачуваних руд з мінімальними витратами реагентів в простих апаратах при низьких температурах.
2. Комплексна переробка сировини з високим вилучення всіх коштовних складових.
3. Зростаюча економічна ефективність гідропроцесів. Швидко розвиваються сорбіційні й екстракційні мутоди вилучення, концентрування й розділення металів, безфільтраційні схеми, автоклавне вилуговування й ін.
4. Менші у порівнянні з пірометалургією забруднення атомосфери шкідливими викидами, кращі умови праці.
Види вилуговування"
1. Просте розчинення, при якому метал вилучається в розчин у складі сполуки, що знаходилися у вихідному матеріалі.
2. Вилуговування з хімічною реакцією, у результаті якої малорозчинна сполука металу вихідної сировини, переходить у добре розчинену форму.
2. Поняття ідеальний та реальний розчин, хімічний потенціал, активність.
Ідеальний розчин – розчин, в якому коефіцієнти активності кожного з компонентів дорівнюють одиниці. Ідеальні розчини утворюють компоненти, дуже близькі по хімічним властивостям.
Більщість реальних розчинів мають властивості ідеальних лише при дуже малих концентраціях - їх називають ідеально-розбавлені. В таких розчинах молекули розчиненої речовини між собою не взаємодіють, оскільки розділені одна від одної великою кількістю молекул розчинника.
Для ідеальних розчинів спостерігається лінійна залежність хімічного потенціалу від логарифму концентрації:
μ(з індексом і)=μ(в ступені 0, з індексом і)+RTlnN(з індексом і).
Хімічним потенціалом і-го компонента це перша похідна енергії Губбса системи по числу молів n, цього компоеннта при постійному числі молей всіх інших компонентів, т-ри Т та тиску р. Або це приріст енергії Гіббса фази при збільшенні кількості речовини і у ній на 1 моль при збереженні незмінним температури, тиски й концентрації всіх інших компонентів фази.
μ(з індексом і)=μ(в ступені 0, з індексом і)+RTlnN(з індексом і)+RTlnγ(з індексом і).
Коефіцієнт активності може мати значення, більші або менші одиниці.
μ(з індексом і)=μ(в ступені 0, з індексом і)+RTlnγ(з індексом і)N(з індексом і).
μ(з індексом і)=μ(в ступені 0, з індексом і)+RTlnа(з індексом і)N(з індексом і).
Величину а(з індексом і) називають активністю речовини в розчині.
При зміні концентрації на активність всі рівняння, справедливі для ідеальних розчинів, придатні й для реальних розчинів. Величина коефіцієнта активності залежить від способу вираження концентрації.
3. Поняття хімічного потенціалу. Ідеальний розчин. Ентальпія, ентропія та хімічний потенціал ідеального розчину.
Умовою проходження будь-якого самовільного процесу в системі є зменшення енергії Гіббса системи ΔG<0.
Самовільний процес закінчується по досягненню системою стану рівноваги, тобто коли зміна енергії Гіббса стає рівною нулю ΔG=0. Для характеристики стану хімічної та фазової рівноваги в макроскопічній системі використовують термодинамічний параметр, що називають хімічним потенціалом.
Хімічним потенціалом і-го компонента це перша похідна енергії Губбса системи по числу молів n, цього компоеннта при постійному числі молей всіх інших компонентів, т-ри Т та тиску р. Або це приріст енергії Гіббса фази при збільшенні кількості речовини і у ній на 1 моль при збереженні незмінним температури, тиски й концентрації всіх інших компонентів фази.
μ(і)=(dG/dn)(T,p,n(j)(j≠i).
Ідеальні розчини утворюють компоненті, дуже близькі по хімічним властивостям. Енергії взаємодії молекул кожного з таких компонентів між собою й молекулами інших компонентів однакові, тому ентальпія й обєм досконалого розчину дорівнють сумі ентальпій та обємів чистих компонентів.
H=n(з індексом 1)H(з індексом 1, в ступені 0)=n(з індексом 2)H(з індексом 2, в ступені 0)
V=n(з індексом 1)V(з індексом 1, в ступені 0)=n(з індексом 2)V(з індексом 2, в ступені 0)
Ентропію змішування можна визначити за допомогою рівняння Больцмана: S=klnw
S=n(1)S(1, в ступені 0)+n(2)S(2, в ступені 0)+...-R(n(1)lnN(1)+n(2)lnN(2)+...)