Пример готовой контрольной работы по предмету: Металлургия
Содержание
Основы гидрометаллургического производства
Контрольная работа № 3
1.1. Зависят ли численные значения Δ GoT и Ка реакций от способа их записи:
CaWO4 тв + 2 NaFp-p = Na 2WO4 p-p + CaF2тв ,
0,5 CaWO4 тв + NaFp-p = 0,5 Na 2WO4 p-p + 0,5 CaF2тв?
Численные значения констант равновесия Кс и Кр легко определяются термодинамически по формулам: ΔG°T= — 2,3RT Ig Кс
ΔG определяется с учетом коэффициентов уравнения
2.1. Как определяют термодинамическую вероятность окислительно-восстановительных реакций?
Термодинамика предсказывает, что протекание одних реакций возможно (реакции осуществимы), а других-невозможно. Однако, даже если реакция осуществима, она вовсе не обязательно должна протекать самопроизвольно. В качестве примера можно указать реакции горения. Большинство реакций горения не протекают самопроизвольно, хотя они осуществимы с термодинамической точки зрения. Зачастую такие реакции могут начаться лишь после того, как будет преодолен энергетический барьер. При конкретных условиях какая-либо реакция может оказаться термодинамически возможной, но кинетически неосуществимой. Определение термодинамической возможности окислительно-восстановительных реакций довольно просто выполняется путем сравнения электродных потенциалов двух полуреакций.
Для количественной характеристики окислительно-восстановительной способности веществ используют уравнение Нернста:
где R − универсальная газовая постоянная; Т − температура, К; n — число электронов, участвовавших в реакции электрохимического превращения 1 моль вещества; F — число Фарадея (96
50. Кл).
При температуре Т = 298 К отношение
Связь между изменением энергии Гиббса и ЭДС реакции:
DG = — n · F · E,
где n – число электронов окислителя или восстановителя; F – число Фарадея; E – электродвижущая сила процесса (Э.Д.С.).
ЭДС зависит от окислительно-восстановительных или электродных потенциалов j, характеризующих энергию, с которой и окислитель и восстановитель удерживают электроны. Так как окислитель отбирает электроны у восстановителя, то его потенциал должен быть больше потенциала восстановителя и тогда: DЕ (ЭДС) = Еок. − Евос. Если DЕ > 0, то происходит самопроизвольное протекание реакции в прямом направлении.
Следует учесть, что DЕ характеризует только термодинамическую вероятность протекания самопроизвольной реакции, но не ее скорость.
3.1. Вольфрамитовые концентраты разлагают растворами щёлочи по реакции:
МеWO4 тв + 2NaOHр-р = Na 2WO4 р-р + Me(OH)2 тв ,
где Ме — Fe или Mn. При 90, 120 и
15. °С Кс соответственно равна 0,68, 1,33 и 2,27.
Определить для каждой температуры ТНК в тоннах на 1 т 70 %-ного (по WO3) концентрата при соотношении Т:Ж = 1:4 .
При разных температурах вычислены константы термодинамического равновесия:
t, °С
225
250
275
300
Kа
1,15
1,34
1,51
1,66
4.2. Что характеризует энергия активации процесса выщелачивания? Какие экспериментальные данные необходимы для её определения? Какие значения Еа характерны для диффузионной и химической кинетики?
В простых циклах выщелачивания целью измельчения является высвобождение частицы и раскрытие мелкозернистых минералов для воздействия на них выщелачивателя (например, раскрытие тонкого золота для воздействия цианида).
В более сложных условиях выщелачивания, например при переработке упорных руд, упорные минералы могут быть пассивированы продуктами реакции, образующими слой толщиной 2-3 мкм на поверхности частицы. Этот слой препятствует выщелачиванию материала, находящегося в центре частицы.
Как в простых, так и в более сложных системах выщелачивания размер минеральной частицы имеет определяющее значение. В простом цикле поддержание оптимальной крупности питания цикла выщелачивания обеспечивает максимальную площадь поверхности и оптимальное воздействие выщелачивателя на тонкозернистые минералы. В более сложных циклах оптимальной является такая крупность измельчения, при которой выщелачивание может быть завершено до образования препятствующего пассивирующего слоя.
Пленка продуктов реакции пассивации на частице крупностью 9 мкм не препятствует выщелачиванию, поскольку пленка не успевает набрать необходимую толщину, чтобы воспрепятствовать молекулярному переносу. Молекулярный перенос продолжает происходить через дефекты кристаллической решетки. На частице большего размера (30 мкм) пленка может успеть набрать достаточную толщину, чтобы помешать молекулярному переносу и проникновению реакции вглубь частицы. В таком случае ценный минерал в такой частице будет утрачен.
Повышение энергии активации
Скорость реакции выщелачивания сульфидных минералов зависит от:
1. диффузии ионов на границе минерал — сульфат. Серная или сульфатная фаза образуется при реакции выщелачивания в виде пленки на поверхности минерала. Например, при кислотном выщелачивании сернокислого окисного железа из халькопирита диффузия ионов меди и железа происходит через слой серы, образующийся в ходе реакции.
2. скорости химической реакции
3. процесса диффузии внутри минерала. Если минеральная поверхность имеет незначительное количество дефектов кристаллической решетки, скорость определяет диффузия ионов на границе минерал — сульфат. Если минеральная поверхность активирована и имеет множество дефектов и нарушений кристаллической решетки, процесс диффузии протекает более быстро, а скорость зависит от химической реакции. Механическая активация материала создает сильнонарушенную кристаллическую решетку по сравнению с природным неактивированным материалом. Скорость реакции растет с увеличением количества дефектов.
5.2. Методом вращающегося диска изучена кинетика растворения триоксида молибдена в растворе аммиака:
MoO3 тв + 2NH3.H2O р-р = (NH4)2MOO4 р-р + Н
2 О ж.
Определить диффузионное и химическое сопротивления и удельные скорости процесса (потоки) при скорости вращения диска 10 и
2. об/с, если порядок процесса по реагенту 1, Кv= 0,1 c-1, [ NH4OH]
= 1 M/л, ν = 10-2 см 2.с-1, D (NH4+) = 5.10-5 см 2.с-1.
Молекулярная диффузия обусловлена наличием разности концентрации вещества у поверхности твердой фазы и в глубине раствора
Выдержка из текста
Основы гидрометаллургического производства
Контрольная работа № 3
1.1. Зависят ли численные значения Δ GoT и Ка реакций от способа их записи:
CaWO4 тв + 2 NaFp-p = Na 2WO4 p-p + CaF2тв ,
0,5 CaWO4 тв + NaFp-p = 0,5 Na 2WO4 p-p + 0,5 CaF2тв?
Численные значения констант равновесия Кс и Кр легко определяются термодинамически по формулам: ΔG°T= — 2,3RT Ig Кс
ΔG определяется с учетом коэффициентов уравнения
2.1. Как определяют термодинамическую вероятность окислительно-восстановительных реакций?
Термодинамика предсказывает, что протекание одних реакций возможно (реакции осуществимы), а других-невозможно. Однако, даже если реакция осуществима, она вовсе не обязательно должна протекать самопроизвольно. В качестве примера можно указать реакции горения. Большинство реакций горения не протекают самопроизвольно, хотя они осуществимы с термодинамической точки зрения. Зачастую такие реакции могут начаться лишь после того, как будет преодолен энергетический барьер. При конкретных условиях какая-либо реакция может оказаться термодинамически возможной, но кинетически неосуществимой. Определение термодинамической возможности окислительно-восстановительных реакций довольно просто выполняется путем сравнения электродных потенциалов двух полуреакций.
Для количественной характеристики окислительно-восстановительной способности веществ используют уравнение Нернста:
где R − универсальная газовая постоянная; Т − температура, К; n — число электронов, участвовавших в реакции электрохимического превращения 1 моль вещества; F — число Фарадея (96
50. Кл).
При температуре Т = 298 К отношение
Связь между изменением энергии Гиббса и ЭДС реакции:
DG = — n · F · E,
где n – число электронов окислителя или восстановителя; F – число Фарадея; E – электродвижущая сила процесса (Э.Д.С.).
ЭДС зависит от окислительно-восстановительных или электродных потенциалов j, характеризующих энергию, с которой и окислитель и восстановитель удерживают электроны. Так как окислитель отбирает электроны у восстановителя, то его потенциал должен быть больше потенциала восстановителя и тогда: DЕ (ЭДС) = Еок. − Евос. Если DЕ > 0, то происходит самопроизвольное протекание реакции в прямом направлении.
Следует учесть, что DЕ характеризует только термодинамическую вероятность протекания самопроизвольной реакции, но не ее скорость.
3.1. Вольфрамитовые концентраты разлагают растворами щёлочи по реакции:
МеWO4 тв + 2NaOHр-р = Na 2WO4 р-р + Me(OH)2 тв ,
где Ме — Fe или Mn. При 90, 120 и
15. °С Кс соответственно равна 0,68, 1,33 и 2,27.
Определить для каждой температуры ТНК в тоннах на 1 т 70 %-ного (по WO3) концентрата при соотношении Т:Ж = 1:4 .
При разных температурах вычислены константы термодинамического равновесия:
t, °С
225
250
275
300
Kа
1,15
1,34
1,51
1,66
4.2. Что характеризует энергия активации процесса выщелачивания? Какие экспериментальные данные необходимы для её определения? Какие значения Еа характерны для диффузионной и химической кинетики?
В простых циклах выщелачивания целью измельчения является высвобождение частицы и раскрытие мелкозернистых минералов для воздействия на них выщелачивателя (например, раскрытие тонкого золота для воздействия цианида).
В более сложных условиях выщелачивания, например при переработке упорных руд, упорные минералы могут быть пассивированы продуктами реакции, образующими слой толщиной 2-3 мкм на поверхности частицы. Этот слой препятствует выщелачиванию материала, находящегося в центре частицы.
Как в простых, так и в более сложных системах выщелачивания размер минеральной частицы имеет определяющее значение. В простом цикле поддержание оптимальной крупности питания цикла выщелачивания обеспечивает максимальную площадь поверхности и оптимальное воздействие выщелачивателя на тонкозернистые минералы. В более сложных циклах оптимальной является такая крупность измельчения, при которой выщелачивание может быть завершено до образования препятствующего пассивирующего слоя.
Пленка продуктов реакции пассивации на частице крупностью 9 мкм не препятствует выщелачиванию, поскольку пленка не успевает набрать необходимую толщину, чтобы воспрепятствовать молекулярному переносу. Молекулярный перенос продолжает происходить через дефекты кристаллической решетки. На частице большего размера (30 мкм) пленка может успеть набрать достаточную толщину, чтобы помешать молекулярному переносу и проникновению реакции вглубь частицы. В таком случае ценный минерал в такой частице будет утрачен.
Повышение энергии активации
Скорость реакции выщелачивания сульфидных минералов зависит от:
1. диффузии ионов на границе минерал — сульфат. Серная или сульфатная фаза образуется при реакции выщелачивания в виде пленки на поверхности минерала. Например, при кислотном выщелачивании сернокислого окисного железа из халькопирита диффузия ионов меди и железа происходит через слой серы, образующийся в ходе реакции.
2. скорости химической реакции
3. процесса диффузии внутри минерала. Если минеральная поверхность имеет незначительное количество дефектов кристаллической решетки, скорость определяет диффузия ионов на границе минерал — сульфат. Если минеральная поверхность активирована и имеет множество дефектов и нарушений кристаллической решетки, процесс диффузии протекает более быстро, а скорость зависит от химической реакции. Механическая активация материала создает сильнонарушенную кристаллическую решетку по сравнению с природным неактивированным материалом. Скорость реакции растет с увеличением количества дефектов.
5.2. Методом вращающегося диска изучена кинетика растворения триоксида молибдена в растворе аммиака:
MoO3 тв + 2NH3.H2O р-р = (NH4)2MOO4 р-р + Н
2 О ж.
Определить диффузионное и химическое сопротивления и удельные скорости процесса (потоки) при скорости вращения диска 10 и
2. об/с, если порядок процесса по реагенту 1, Кv= 0,1 c-1, [ NH4OH]
= 1 M/л, ν = 10-2 см 2.с-1, D (NH4+) = 5.10-5 см 2.с-1.
Молекулярная диффузия обусловлена наличием разности концентрации вещества у поверхности твердой фазы и в глубине раствора
Список использованной литературы
мисис
