Ысқаша теориялық бөлім. «Сирек және асыл зат металдардың химиялық технологиясы және электротехнологиясы» пәні 050720 – Бейорганикалық

Кіріспе

«Сирек және асыл зат металдардың химиялық технологиясы және электротехнологиясы» пәні 050720 – Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы мамандығының оқу жоспарына сәйкес күндізгі және сырттай оқу бөлімдері студенттеріне оқытылады.

«Сирек және асыл зат металдардың химиялық технологиясы және электротехнологиясы» пәні негізгі мамандандыру пәндерінің бірі болып саналады.

Бұл пәнде табиғаттағы сирек қиын балқитын, жеңіл, шашыраңқы және сирек жер металлдардың құрамы, сирек және шашыраңқы металлдардың қорғасын, мырыш, мыс және басқа металлургиялық өндірістердің өнеркәсіп өнімдерінен алу, сирек және асыл зат металлдарды алудың жаңа, қалдықсыз технологиялары, сирек және асыл зат металлдар талдаудың қазіргі заманғы әдістерін қарастырады.

«Сирек және асыл зат металлдар технологиясы» пәні жалпы, бейорганикалық, физикалық және аналитикалық химиялар негіздерін білуге негізделген. Пәнді оқу кезінде студент жинаған және алған білімін кез-келген мамандырылған пәннің теориялық және практикалық есептерін шығару үшін пайдаланады.

Бұл әдістемелік нұсқауда 9 зертханалық жұмыс келтірілген. Әрбір зертханалық жұмыс жұмыс мақсатынан, тапсырмадан, техникалық құрылғылар мен қондырғылардан, үрдістің жүргізу әдісі мен талдау әдістерінен, үрдістің технологиялық көрсеткіштерінен және бақылау сұрақтарынан тұрады.

Зертханалық жұмыстарды жасау барысында студент өздігінен әртүрлі химиялық және физика-химиялық әдістерді пайдаланып жұмысты орындайды.

«Сирек және асыл зат металлдар технологиясы» курсы келешек маманға сирек және асыл зат металлдардың түпнегізін және бағалылығын, сондай-ақ өндірістерде және ғылыми-ізденушілік жұмыста кездесетін алу тәсілдері мен талдау әдістерін терең түсінуге көмектеседі.

«Сирек және асыл зат металлдар технологиясы» пәні аудиториялық және сырттай аудиториялық түрде оқытылады. Аудиториялық оқыту дәрістерде, зертханалық сабақтарда өтіледі. Өзіндік жұмыс дәрістік материалдарды сырттай аудиториялық оқуды қарастырады.

ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС №1

СИРЕК ЖӘНЕ АСЫЛ ЗАТ МЕТАЛДАРЫН КЕНДЕРДЕНСІЛТІЛЕУ ӘДІСІ БОЙЫНША ЖҮРУІНІҢ ТЕРМОДИНАМИКАСЫН ЕСЕПТЕУ

Жұмыстың мақсаты мен міндеті: Сирек және асыл зат металлдарын кендерден сілтілеу әдісі бойынша жүруінің термодинамикасын есептеу және сілтілеу үрдісінің қалыпты жағдайын термодинамика бойынша табу.

ысқаша теориялық бөлім.

Құрамында сирек және асыл металдары бар жынысты шикізаттар кедей болып келеді. Осындай кедей жыныстарды байыту- яғни қатты фазадағы бағалы компонентті жоғарылату немесе байыту үрдісі қиын болса, онда жыныстан металлдарды бөлу - гидрометаллургиялық әдістер қолданады.

Көптеген гидрометаллургиялық технологиялық сызбанұсқаларының алғашқы және маңызды үрдісі – сілтілеу әдісі.

Сілтілеу –жыныстардан сулы ерітіндіге металдарды бөлу әдісі.

Сілтілеудің теориялық үрдісінің екі аспектісі:

1) термодинамикалық, үрдістің тепе-теңдік күйдегі үрдісін сипаттайды.

2) кинетикалық, уақыт бойынша параметрлердің (t,p,C,Vжәне т.б.) – өзгерісін сипаттайды.

Сілтілеу термодинамикасы:

1.Гиббс энергиясының мөлшері бойынша таңдалған (t,p,C,Vжәне т.б.) параметрлердің термодинамикалық мүмкіндігін сипаттайды.

Егер кДж/моль болса, онда реакция термодинамика бойынша, мүмкінді болады. Егер кДж/моль болса, онда реакция мүмкінді болмайды.Егер Î [0; +20] кДж/моль болса,онда реакция мүмкіндігін Вант-Гоффа изотерма теңдеуі бойынша есептейді:

(1)

Онда - (t, p, C) параметріндегі реакцияның Гиббс энергиясы ;

- реакцияның стандартты Гиббс энергиясы;

q – форма бойынша реакцияның тепе-теңдік константасымен сәйкес келеді (К_а), бірақ оған тепе-теңдік кірмейді, кіріс заттары мен өнімнің алғашқы және ағымдағы белсенділігі кіреді.

Реакция жүруінің термодинамикалық мүмкіндігі – маңызды, бірақ оның жүруінің жеткіліксіз жағдайы. Жеткілікті жағдайы – қолайлы кинетика, яғни үрдістің қабылдау жылдамдығы.

2. Термодинамикалық реагенттің керекті мөлшерін есептеу, яғни бағалы компоненттің сулы ерітіндіге 100%-тей өтетін реагенттің минимальды шығымын есептеу. Реакция үшін

А(қ)+bB(еріт)Û cC(еріт)+dD(қ)

Сілтілетін ертінді реакцияның сұйық реакцияның қатты

Зат реагенті өнімі өнімі

ТНК= СНК+[В]тепV

ТНК - Реагенттің 1 моль сілтілейтін затқа кететін металдың ерітіндіге 100% өтетін мөлшері, моль;

СНК-1 моль сілтілейтін заттың реакция бойынша кететін стехиометриялық қажетті мөлшері, моль;

[В]_теп-реагенттің тепе-теңдік концентрациясы, моль/дм³;

V-1 моль сілтілейтін затқа кететін ерітінді көлемі, моль;

Cілтілеу үрдісін жүргізу үшін минералды қышқылдардың ерітіндісін(H₂SO₄, HNO₃, HCl, HF, және т.б.), сілтілерді (NaOH, NH₄OH және т.б.) немесе жақсы еритін тұздарды(Na₂CO₃, (NH₄)₂CO₃ және т.б.) қолданады.Жыныстың (концентраттың) түріне, минералдың құрамына, бос жынысқа қарап, реагентті таңдайды. Бос жыныстар рудалық материалдарда (U, W, Ti, Zr және т.б.) көп мөлшерде (10-99%) болады, олардың аз мөлшері реагенттермен әсерлескенде, қосымша шығымға, сілтілеуге көп реагент кетіруге әкеледі. Мысалы, қышқылдармен сілтілеу үрдісі құрамында карбонаттары (кальцит, доломит, сидерит және т.б.) көп жыныстарға (концентратарға), қолдануға қышқылдың шығымы көп кететіндіктен қолдануға болмайды.

Реакцияға қабілетті түрге металлдардың қосылыстарын өткізу үшін жүйеге қосымша тотықтырғыш(мысалы, UO₂ в UO₃): оттек (О₂), оттек пен ауаның қоспасы, пиролюзит (MnO₂), натрий хлоратын (NaClO₃) енгізеді.

Қондырғылар,техникалық құрал жабдықтар:

ЭВМ ,студенттердің білімін тексеруге арналған бағдарламалық құрал.