2. Введение

Металлургия – это область науки и одна из ведущих отраслей промышленности, задачей которых является получение металлов из рудного сырья.

Основателем научной металлургии по праву считают М.В. Ломоносова. Он является автором первого труда по металлургии на русском языке «Первые основания металлургии или рудных дел», изданного в 1763 году.

Металлургические процессы подразделяют на пирометаллургические и гидрометаллургические.

Гидрометаллургические процессы заключаются в из­влечении (выщелачивании) металлов из руд, концентратов и других минеральных продуктов путем обработки их водными растворами химических реагентов с последующим выделением из раствора металла или его химического соединения. Эти процессы широко ис­пользуют в производстве цинка, золота и платиновых металлов, меди, никеля и кобальта, алюминия (получение глинозема), урана, вольфрама, молибдена, тантала и ниобия, ванадия, бериллия, редкоземельных и многих других редких металлов.

Значительное расширение сферы использования гидрометаллургических процессов вызвано рядом их преимуществ:

1. Применение гидрометаллургических процессов обеспечивает изби­рательное извлечение металлов из бедных и труднообогатимых руд с ми­нимальными затратами реагентов в простой аппаратуре при низких температурах (например, извлечение золота в цианистые растворы, урана из урановых руд в сернокислые или содовые растворы, меди из руд в сернокислые растворы). В некоторых случаях возможно непосредственное извлечение металлов в раствор из рудного тела (например, подземное выщелачивание меди и урана из руд). Поскольку богатые руды постепенно вырабатываются и в эксплуатацию вводятся все более бедные и сложные руды, значение гидрометаллургии возрастает. Для бедных и труднообогатимых руд высокое извлечение металла из руды в концентрат во многих случаях может быть достигнуто только сочетанием физических методов обогащения (флотация, гравитация и др.) с гидрометаллургическими опе­рациями, в результате которых получают «химический концентрат».

2. При использовании гидрометаллургических процессов обеспечивается комплексная переработка сырья с высоким извлечением всех цен­ных составляющих. Примером может служить попутное извлечение кадмия, индия, таллия в производстве цинка, галлия в производстве глинозема, молибдена при переработке вольфрамовых концентратов и др.

3. Экономическая эффективность гидрометаллургических процессов возросла в связи с разработкой и широким внедрением сорбционных и экстракционных методов извлечения, концентрирования и разделения металлов, бесфильтрационных схем, автоклавного окислительного выщелачивания сульфидного сырья и др.

4. Замена пирометаллургических процессов «мокрыми» резко сокращает загрязнение атмосферы вредными выбросами, создает лучшие условия труда (меньше пыление, ниже температура в производствен­ных помещениях).

3. Расчет энергии активации

По экспериментальным данным строим график зависимости степени выщелачивания от времени при различных температурах.

Для того, чтобы определить энергию активации нам нужно определить значения тангенса углов наклона касательных к оси абсцисс, т. к. . Для этого к каждой кривой проводим касательные из начала координат.

Определяем тангенсы углов наклона касательных к оси абсцисс.

tg β = 0,1716

tg β = 0,2623

tg β = 0,3604

tg β = 0,4617

tg β = 0,5626

Данные тангенсы углов являются скоростями процесса выщелачивания при данных температурах (первая производная от степени выщелачивания от времени dα/dτ).

Рассчитываем десятичные логарифмы полученных значений tg β:

lg(tg β) = – 0,7655

lg(tg β) = – 0,5812

lg(tg β) = – 0,4432

lg(tg β) = – 0,3356

lg(tg β) = – 0,2498

Рассчитываем обратную величину от заданных температур:

Строим график зависимости

Определяем тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс:

Рассчитываем значение энергии активации: