Utafiti juu ya Mwitikio kati ya Silver Sulfidi na Sodium Cyanide

1. Utangulizi

Mmenyuko kati ya Silver salfidi (\(Ag_2S \)) na Sodiamu sianidi (\(NaCN \)) una athari kubwa katika nyanja mbalimbali, hasa katika uchimbaji wa fedha kutoka kwa madini yake. Kuelewa mmenyuko huu ni muhimu kwa ajili ya kuboresha michakato ya viwanda na kwa uelewa wa kina wa usawa wa kemikali na kinetiki katika mifumo tata.

2. Kanuni za Mwitikio

2.1 Mlingano wa Kemikali

Mwitikio kati ya sulfidi ya fedha na Sianidi ya Sodiamu unaweza kuwakilishwa

b mlinganyo wa kemikali ufuatao katika uwepo wa hewa:\(2Ag_2S + 8NaCN + O_2 + 2H_2O = 4Na[Ag(CN)_2] + 4NaOH + 2S\)

Katika mmenyuko huu, sulfidi ya fedha humenyuka na sianidi ya sodiamu . Fedha katika sulfidi ya fedha huunda ioni tata, ioni tata ya sianidi ya fedha \([Ag(CN)_2]^{-} \), huku sulfidi katika sulfidi ya fedha ikioksidishwa na kuwa sulfidi ya elementi. Oksijeni hewani hushiriki katika mmenyuko, ikifanya kazi kama wakala wa oksidi.

2.2 Uundaji Changamano wa Ion

Fedha ina tabia kubwa ya kuunda ioni ngumu na ioni za sianidi. Uundaji wa \([Ag(CN)_2]^{-} \) unaendeshwa na uthabiti wa juu wa ioni hii changamano. Usawa wa mara kwa mara wa kuunda \([Ag(CN)_2]^{-} \) ni kubwa kiasi, ambayo ina maana kwamba mwitikio wa ayoni za fedha na ioni za sianidi kuunda changamano hii ni mzuri sana. Iyoni changamano \([Ag(CN)_2]^{-}\) huyeyushwa zaidi katika maji ikilinganishwa na salfidi ya fedha, ambayo haiwezi kuyeyuka. Tofauti hii ya umumunyifu ni jambo kuu katika mchakato wa jumla wa mmenyuko.

2.3 Uoksidishaji wa Sulfuri

Sulfuri katika sulfidi ya fedha iko katika hali ya -2 ya oxidation. Wakati wa mmenyuko na sianidi ya sodiamu mbele ya hewa, sulfuri ni oxidized. Oksijeni kutoka hewa hutoa nguvu ya vioksidishaji. Oxidation ya sulfuri kutoka -2 hadi 0 (sulfuri ya msingi) ni sehemu muhimu ya utaratibu wa majibu. Njia ya mmenyuko ya oxidation ya sulfuri inahusisha mfululizo wa hatua za elektroni - uhamisho, ambazo zinahusiana kwa karibu na kiwango cha jumla cha mmenyuko na uundaji wa bidhaa.

3. Masharti ya Mwitikio

3.1 Mazingatio ya Thermodynamic

Thermodynamically, mmenyuko wa moja kwa moja wa sulfidi fedha na sianidi ya sodiamu bila kuwepo kwa wakala wa vioksidishaji kama vile hewa ina mabadiliko chanya ya nishati ya Gibbs (\(\Delta G>0\)). Hii inaonyesha kwamba majibu si ya hiari chini ya hali ya kawaida. Usawa usiobadilika (\(K\)) wa majibu \(Ag_2S + 4NaCN\rightleftharpoons 2Na[Ag(CN)_2]+Na_2S\) ni ndogo kiasi. Hata hivyo, wakati oksijeni inapoanzishwa, mmenyuko wa jumla unakuwa wa kawaida. Uoksidishaji wa sulfuri na oksijeni hutoa nguvu inayoendesha kushinda kutokuwepo kwa majibu ya awali kati ya salfidi ya fedha na sianidi ya sodiamu.

3.2 Mahitaji ya Kuzingatia

Ili mmenyuko uendelee kwa ufanisi, mkusanyiko wa kutosha wa sianidi ya sodiamu inahitajika. Kwa kuwa sulfidi ya fedha haiwezi kuyeyuka katika maji, mkusanyiko mkubwa wa ioni za sianidi inahitajika ili kuchanganya na ioni za fedha ambazo hutolewa polepole kutoka kwa sulfidi ya fedha. Hesabu zimeonyesha kuwa ili \(0.1mol\) ya \(Ag_2S\) iyeyuke katika \(1L\) ya \(NaCN\) suluhu, kiwango cha chini cha mkusanyiko wa \(NaCN\) kinachohitajika ni takriban \(12.97mol/L\). Mahitaji haya ya mkusanyiko wa juu ni kwa sababu ya umumunyifu mdogo wa sulfidi ya fedha na hitaji la kuhamisha usawa wa mmenyuko wa malezi kuelekea malezi ya ioni tata ya sianidi.

3.3 Joto na Shinikizo

Ingawa mwitikio kati ya salfidi ya fedha na sianidi ya sodiamu unaweza kutokea kwenye joto la kawaida, ongezeko la joto kwa ujumla linaweza kuongeza kasi ya kasi ya majibu. Viwango vya juu vya joto huongeza nishati ya kinetiki ya molekuli zinazojibu, na kusababisha migongano ya mara kwa mara na yenye nguvu. Hata hivyo, halijoto ya juu sana inaweza pia kusababisha athari za upande, kama vile mtengano wa misombo ya sianidi. Shinikizo haina athari kubwa ya moja kwa moja kwenye mmenyuko huu chini ya hali ya kawaida, kwani ni mmenyuko katika suluhisho la maji na sio mmenyuko wa awamu ya gesi ambapo mabadiliko ya shinikizo yanaweza kuwa na athari iliyotamkwa zaidi.

4. Rection Kinetics

4.1 Uamuzi wa Kiwango cha Mwitikio

Kiwango cha mmenyuko wa sulfidi ya fedha na sianidi ya sodiamu inaweza kuamua kupitia njia za majaribio. Kwa kupima mabadiliko katika mkusanyiko wa viitikio (kama vile sulfidi fedha au sianidi ya sodiamu) au bidhaa (kama vile ioni ya fedha - sianidi tata au salfa) kwa muda, kasi ya majibu inaweza kuhesabiwa. Kwa mfano, katika jaribio la kiyeyusho cha kundi, sampuli zinaweza kuchukuliwa kwa vipindi vya kawaida, na mkusanyiko wa ioni tata ya sianidi kwenye suluhisho inaweza kupimwa kwa kutumia mbinu za uchanganuzi kama vile spectrophotometry au ioni - elektrodi za kuchagua. Kiwango cha uundaji wa ioni tata ya sianidi - sianidi hutumiwa kuhesabu kiwango cha jumla cha majibu.

4.2 Kiwango - Kuamua Hatua

Utaratibu wa mmenyuko wa cyanidation ya sulfidi ya fedha ni ngumu na inahusisha hatua nyingi. Kiwango - hatua ya kubainisha huenda ikawa hatua ya polepole zaidi katika mfuatano wa majibu. Moja ya hatua muhimu ni kufutwa kwa sulfidi ya fedha, ambayo inahusisha kutolewa kwa ions za fedha na ions za sulfuri. Mchanganyiko wa ioni za fedha na ioni za sianidi ni haraka sana ikilinganishwa na kufutwa kwa sulfidi ya fedha. Oxidation ya sulfuri na oksijeni pia ina jukumu muhimu katika kiwango cha jumla cha mmenyuko. Ikiwa usambazaji wa oksijeni ni mdogo, inaweza kuwa sababu ya kuamua. Kwa kuongezea, usambaaji wa molekuli zinazoathiriwa (kama vile ioni za sianidi na oksijeni) kwenye uso wa chembe za sulfidi ya fedha pia unaweza kuathiri kiwango cha mmenyuko, hasa katika hali ambapo saizi ya chembe ya sulfidi ya fedha ni kubwa.

4.3 Ufanisi wa Hisabati

Miundo ya hisabati imeundwa ili kuelezea kinetiki za majibu ya sianidation ya salfidi ya fedha. Mfano mmoja unaotumiwa kawaida ni mfano wa kupungua - msingi. Mtindo huu unafikiri kwamba majibu hutokea kwenye uso wa chembe ya sulfidi ya fedha imara, na majibu yanapoendelea, msingi wa sulfidi ya fedha isiyosababishwa hupungua. Muundo huzingatia vipengele kama vile usambaaji wa viitikio kupitia safu ya bidhaa (sulfuri na bidhaa nyingine za mmenyuko ambazo zinaweza kuunda kwenye uso wa chembe ya salfaidi ya fedha), kiwango cha mmenyuko wa kemikali kwenye uso, na usawa wa uchangamano katika awamu ya suluhu. Kwa kutumia modeli hii, ubashiri unaweza kufanywa kuhusu kiwango cha mmenyuko chini ya hali tofauti, kama vile viwango tofauti vya sianidi ya sodiamu na oksijeni, saizi ya chembe ya sulfidi fedha, na halijoto. Matokeo ya majaribio kwa ujumla yamepatikana kuwa yanakubaliana vyema na utabiri wa mifano hiyo ya hisabati.

5. Maombi

5.1 Uchimbaji wa Fedha kutoka Madini

Mmenyuko kati ya sulfidi ya fedha na sianidi ya sodiamu hutumika sana katika tasnia ya madini kwa ajili ya uchimbaji wa fedha kutoka kwa madini ya sulfidi. Katika mchakato wa kawaida wa sianidi, madini yenye fedha iliyosagwa hutibiwa na suluhisho la sianidi ya sodiamu iliyoyeyushwa. Sulfidi ya fedha katika madini humenyuka na sianidi ya sodiamu na kuunda mchanganyiko wa fedha-sianidi unaoyeyuka. Baada ya mmenyuko, mchanganyiko ulio na mchanganyiko wa sianidi ya fedha hutenganishwa na mabaki imara. Fedha inaweza kupatikana kutoka kwa mchanganyiko kupitia njia mbalimbali, kama vile kupunguza kwa kutumia kichocheo kinachofaa (km, vumbi la zinki). Mchakato huu una ufanisi mkubwa na ni mojawapo ya njia zinazotumika sana kwa uchimbaji mkubwa wa fedha.

5.2 Mazingatio ya Mazingira

Hata hivyo, matumizi ya sianidi ya sodiamu katika mchakato wa uchimbaji wa fedha huleta wasiwasi wa mazingira. Sianidi ni dutu yenye sumu kali, na uvujaji wowote au utupaji usiofaa wa sianidi - zenye suluhu zinaweza kuwa na madhara makubwa ya kimazingira. Kwa hivyo, kanuni kali za mazingira zimewekwa ili kuhakikisha utunzaji salama na utupaji wa sianidi katika tasnia ya madini. Makampuni mengi ya uchimbaji madini pia yanabuni mbinu mbadala za kupunguza matumizi ya sianidi au kutibu sianidi - iliyo na taka kwa ufanisi zaidi. Licha ya changamoto hizi, majibu kati ya sulfidi ya fedha na sianidi ya sodiamu inasalia kuwa mchakato muhimu katika sekta ya madini ya fedha kutokana na ufanisi wake wa juu katika uchimbaji wa fedha.

6. Hitimisho

Mwitikio kati ya salfidi ya fedha na sianidi ya sodiamu ni mchakato changamano wa kemikali wenye matumizi muhimu katika uchimbaji wa fedha. Kuelewa kanuni za majibu, hali, kinetiki, na matumizi ni muhimu kwa ajili ya kuboresha michakato ya viwanda na kushughulikia matatizo ya mazingira yanayohusiana na matumizi ya sianidi. Utafiti zaidi katika eneo hili unaweza kulenga kukuza hali bora zaidi za athari, kuboresha uteuzi wa majibu, na kutafuta mbinu mbadala za kuchukua nafasi au kupunguza matumizi ya sianidi katika uchimbaji wa fedha.