Мөнгөний сульфид ба цианит натрийн хоорондын урвалын судалгаа

1. Оршил

Мөнгөний сульфид (\(Ag_2S \)) болон натрийн цианидын (\(NaCN \)) хоорондох урвал нь янз бүрийн салбарт, ялангуяа түүний хүдрээс мөнгө гаргаж авахад чухал ач холбогдолтой юм. Энэхүү урвалыг ойлгох нь үйлдвэрлэлийн процессыг оновчтой болгох, нарийн төвөгтэй систем дэх химийн тэнцвэрт байдал ба кинетикийг илүү гүнзгий ойлгоход чухал ач холбогдолтой юм.

2. Урвалын зарчим

2.1 Химийн тэгшитгэл

Мөнгөн сульфид ба натрийн цианидын хоорондох урвалыг дараах байдлаар илэрхийлж болно

b агаартай байх дараах химийн тэгшитгэл:\(2Ag_2S + 8NaCN + O_2 + 2H_2O = 4Na[Ag(CN)_2] + 4NaOH + 2S\)

Энэ урвалд мөнгөний сульфид нь натрийн цианидтай урвалд ордог . Мөнгөний сульфид дахь мөнгө нь мөнгөний цианидын цогцолбор ион болох \([Ag(CN)_2]^{-} \) комплекс ион үүсгэдэг бол мөнгөний сульфид дахь хүхэр нь элементийн хүхэр болж исэлддэг. Агаар дахь хүчилтөрөгч нь урвалд оролцож, исэлдүүлэгч бодис болдог.

2.2 Цогцолбор ион үүсэх

Мөнгө нь цианидын ионтой нийлмэл ион үүсгэх хүчтэй хандлагатай байдаг. \([Ag(CN)_2]^{-} \) үүсэх нь энэхүү цогцолбор ионы өндөр тогтвортой байдлаас үүдэлтэй. \([Ag(CN)_2]^{-} \) үүсэх тэнцвэрийн тогтмол хэмжээ харьцангуй их байгаа нь мөнгөний ионууд цианидын ионуудтай харилцан үйлчлэлцэж энэ цогцолборыг үүсгэх нь маш таатай байна гэсэн үг юм. Комплекс ион \([Ag(CN)_2]^{-}\) нь уусдаггүй мөнгөний сульфидтэй харьцуулахад усанд илүү уусдаг. Энэхүү уусах чадварын ялгаа нь ерөнхий урвалын үйл явцын гол хүчин зүйл юм.

2.3 Хүхрийн исэлдэлт

Мөнгөний сульфид дахь хүхэр нь -2 исэлдэлтийн төлөвт байна. Агаартай орчинд натрийн цианидтай урвалд ороход хүхэр исэлддэг. Агаар дахь хүчилтөрөгч нь исэлдүүлэх хүчийг өгдөг. Хүхрийн исэлдэлт -2-оос 0 (элементийн хүхэр) нь урвалын механизмын чухал хэсэг юм. Хүхрийн исэлдэлтийн урвалын зам нь нийт урвалын хурд, бүтээгдэхүүн үүсэхтэй нягт холбоотой электрон дамжуулалтын шат дамжлагыг агуулдаг.

3. Урвалын нөхцөл

3.1 Термодинамикийн анхаарах зүйлс

Термодинамикийн хувьд мөнгөн сульфидын натрийн цианидтай шууд урвалд ороход агаар гэх мэт исэлдүүлэгч бодис байхгүй бол Гиббсийн чөлөөт энерги эерэг өөрчлөлттэй байдаг (\(\Дельта G>0\)). Энэ нь стандарт нөхцөлд урвал аяндаа явагддаггүйг харуулж байна. \(Ag_2S + 4NaCN\rightleftharpoons 2Na[Ag(CN)_2]+Na_2S\) урвалын тэнцвэрийн тогтмол (\(K\)) харьцангуй бага байна. Гэсэн хэдий ч хүчилтөрөгчийг нэвтрүүлэх үед ерөнхий урвал аяндаа явагддаг. Хүхэрийг хүчилтөрөгчөөр исэлдүүлэх нь мөнгөний сульфид ба натрийн цианидын хоорондох анхны урвалын аяндаа бус байдлыг даван туулах хөдөлгөгч хүчийг өгдөг.

3.2 Баяжуулахад тавигдах шаардлага

Урвалыг үр дүнтэй явуулахын тулд натрийн цианидын хангалттай концентраци шаардлагатай. Мөнгөний сульфид нь усанд уусдаггүй тул мөнгөний сульфидээс аажмаар ялгардаг мөнгөний ионуудтай нэгдэхийн тулд цианидын ионы өндөр агууламж шаардлагатай. \(Ag_0.1S\) \(2моль\) \(NaCN\) уусмалын \(1л\) уусахад шаардлагатай \(NaCN\)-ийн хамгийн бага концентраци нь ойролцоогоор \(12.97моль/л\) болохыг тооцоолсон. Энэхүү өндөр концентрацийн шаардлага нь мөнгөний сульфидын уусах чадвар багатай, мөн цианидын цогцолбор ион үүсэхэд чиглэсэн цогцолбор үүсэх урвалын тэнцвэрт байдлыг өөрчлөх шаардлагатай байгаатай холбоотой юм.

3.3 Температур ба даралт

Хэдийгээр мөнгөний сульфид ба натрийн цианидын хоорондох урвал тасалгааны температурт явагдах боломжтой боловч температурын өсөлт нь ерөнхийдөө урвалын хурдыг хурдасгадаг. Өндөр температур нь урвалд орох молекулуудын кинетик энергийг нэмэгдүүлж, илүү олон давтамжтай, эрч хүчтэй мөргөлдөөнд хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч хэт өндөр температур нь цианидын нэгдлүүдийн задрал зэрэг гаж нөлөөг үүсгэж болно. Хэвийн нөхцөлд даралт нь энэ урвалд шууд шууд нөлөөлдөггүй, учир нь энэ нь усан уусмал дахь урвал бөгөөд хийн фазын урвал биш бөгөөд даралтын өөрчлөлт нь илүү тод нөлөө үзүүлдэг.

4. Урвалын кинетик

4.1 Урвалын хурдыг тодорхойлох

Мөнгөний сульфидын цианит натрийн урвалын хурдыг туршилтын аргаар тодорхойлж болно. Урвалж буй бодис (мөнгөний сульфид, натрийн цианит гэх мэт) эсвэл бүтээгдэхүүний (мөнгө-цианидын ион, хүхэр гэх мэт) концентрацийн өөрчлөлтийг цаг хугацааны явцад хэмжих замаар урвалын хурдыг тооцоолж болно. Жишээлбэл, багц реакторын туршилтанд тодорхой давтамжтайгаар дээж авч, уусмал дахь мөнгө-цианидын ионы концентрацийг спектрофотометр эсвэл ион-сонгомол электрод зэрэг аналитик аргуудыг ашиглан хэмжиж болно. Дараа нь нийт урвалын хурдыг тооцоолоход мөнгө-цианидын цогцолбор ионы үүсэх хурдыг ашиглана.

4.2 Үнэлгээ - Үе шатыг тодорхойлох

Мөнгөний сульфидын цианиджих урвалын механизм нь нарийн төвөгтэй бөгөөд олон үе шаттай байдаг. Хурд тодорхойлох алхам нь урвалын дарааллын хамгийн удаан алхам байж магадгүй юм. Гол үе шатуудын нэг нь мөнгөний сульфидыг уусгах явдал бөгөөд энэ нь мөнгөний ион ба хүхрийн ионыг ялгаруулах явдал юм. Мөнгөний ионуудын цианидын ионтой нэгдэл нь мөнгөний сульфидын ууссантай харьцуулахад харьцангуй хурдан байдаг. Хүхэрийг хүчилтөрөгчөөр исэлдүүлэх нь нийт урвалын хурдад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хэрэв хүчилтөрөгчийн хангамж хязгаарлагдмал бол энэ нь хурдыг тодорхойлох хүчин зүйл болж магадгүй юм. Нэмж дурдахад, мөнгөний сульфидын хэсгүүдийн гадаргуу дээр урвалд орох молекулууд (цианидын ион ба хүчилтөрөгч гэх мэт) тархах нь урвалын хурдад нөлөөлдөг, ялангуяа мөнгөний сульфидын ширхэгийн хэмжээ их байдаг.

4.3 Математик загварчлал

Мөнгөний сульфидын цианиджилтын урвалын кинетикийг тодорхойлох математик загваруудыг боловсруулсан. Түгээмэл хэрэглэгддэг загваруудын нэг бол агшилтын үндсэн загвар юм. Энэ загварт урвал нь мөнгөн сульфидын хатуу бөөмийн гадаргуу дээр явагддаг гэж үздэг бөгөөд урвал явагдах тусам урвалд ороогүй мөнгөний сульфидын цөм багасдаг. Загвар нь бүтээгдэхүүний давхаргаар дамжин урвалд орох бодисын тархалт (мөнгөний сульфидын бөөмийн гадаргуу дээр үүсч болзошгүй хүхэр болон бусад урвалын бүтээгдэхүүн), гадаргуу дээрх химийн урвалын хурд, уусмалын үе дэх цогцолбор үүсэх тэнцвэр зэрэг хүчин зүйлсийг харгалзан үздэг. Энэ загварыг ашигласнаар натрийн цианид ба хүчилтөрөгчийн янз бүрийн концентраци, мөнгөн сульфидын ширхэгийн хэмжээ, температур зэрэг янз бүрийн нөхцөлд урвалын хурдыг урьдчилан таамаглах боломжтой. Туршилтын үр дүн ерөнхийдөө ийм математик загваруудын таамаглалтай сайн тохирч байгаа нь тогтоогдсон.

5. Програмууд

5.1 Хүдрээс мөнгө олборлох

Мөнгөний сульфид ба натрийн цианидын хоорондох урвалыг уул уурхайн салбарт сульфидын хүдрээс мөнгө гаргаж авахад өргөн ашигладаг. Ердийн цианидын процесст буталсан мөнгө агуулсан хүдрийг натрийн цианидын шингэрүүлсэн уусмалаар боловсруулдаг. Хүдэрт агуулагдах мөнгөний сульфид нь натрийн цианидтай урвалд орж уусдаг мөнгө-цианидын цогцолбор үүсгэдэг. Урвалын дараа мөнгө-цианидын цогцолбор агуулсан уусмалыг хатуу үлдэгдлээс ялгадаг. Дараа нь мөнгийг уусмалаас янз бүрийн аргаар, тухайлбал тохиромжтой бууруулагч бодисоор (жишээлбэл, цайрын тоос) бууруулж болно. Энэ процесс нь өндөр үр ашигтай бөгөөд их хэмжээний мөнгө олборлоход хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг аргуудын нэг юм.

5.2 Байгаль орчны асуудал

Гэсэн хэдий ч мөнгө олборлох процесст натрийн цианидыг ашиглах нь байгаль орчны асуудал үүсгэдэг. Цианид нь маш хортой бодис бөгөөд цианид агуулсан уусмалыг урсгах, буруу хаях нь байгаль орчинд ноцтой нөлөөлөл үүсгэдэг. Тиймээс уул уурхайн салбарт цианидтай харьцах, устгах аюулгүй байдлыг хангах үүднээс байгаль орчны хатуу зохицуулалтыг мөрддөг. Олон уул уурхайн компаниуд мөн цианидын хэрэглээг багасгах эсвэл цианид агуулсан хог хаягдлыг илүү үр дүнтэй боловсруулах өөр аргуудыг боловсруулж байна. Эдгээр сорилтуудыг үл харгалзан мөнгөний сульфид ба натрийн цианидын хоорондох урвал нь мөнгөний олборлолтод өндөр үр ашигтай байдаг тул мөнгөний уул уурхайн салбарт чухал үйл явц хэвээр байна.

6. дүгнэлт

Мөнгөний сульфид ба натрийн цианидын хоорондох урвал нь мөнгөний олборлолтод чухал ач холбогдолтой химийн нарийн төвөгтэй процесс юм. Урвалын зарчим, нөхцөл, кинетик ба хэрэглээг ойлгох нь үйлдвэрлэлийн процессыг оновчтой болгох, цианидын хэрэглээтэй холбоотой байгаль орчны асуудлыг шийдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай. Цаашид энэ чиглэлээр хийх судалгаа нь илүү үр дүнтэй урвалын нөхцлийг бий болгох, урвалын сонгомол чанарыг сайжруулах, мөнгөний олборлолтод цианидыг орлуулах эсвэл багасгах өөр аргуудыг хайж олоход чиглэж болно.