Загальні закономірності процесу

Хімічне осадження з розчинів є різновидом кристалізації твердої фази, але на відміну від неї супроводжується хімічною реакцією. Процес зародження твердої фази в цьому разі відбувається в результаті пересичення, що виникає внаслідок перебігу хімічної реакції. Ефективне здійснення цього процесу потребує вирішення двох взаємопов'язаних завдань: повного осадження одного або кількох компонентів, що містяться в мінералізованій стічній воді, і отримання осадів із заданими фізико-хімічними властивостями.

На повноту осадження впливають фізичні (розмір часточок осадів, сольо­вий есрект) і хімічні (рН середовища, наявність у розчині комплексоутворювачів та спільних йонів) чинники. Рівноважне існування двох стичних фаз — осаду і розчину зумовлює рівність хімічних потенціалів кожного компонента в обох фазах.

Хімічна цементація

Виділення кольорових і благородних металів з мінералізованих вод можна здійснити також методом цементації, який називають ще внутрішнім елект­ролізом, або контактним виділенням металу. Цементацією називають процес витіснення з розчинів йонів одного металу іншим, при цьому перший з них переходить з йонного стану в металічний, а другий — з металічного в йонний за реакцією (4). З погляду електрохімічної теорії процес осадження грунтується на дії електричної пари, яка створює електрорушійну силу (е.р.с.) залежно від різ­ниці потенціалів металів. Відповідно до ряду електрохімічних потенціалів, на­веденого нижче, кожний попередній метал витісняє зі сполук наступний.

Ряд електрохімічних потенціалів металів

Чим більша різниця потенціалів, тим швидше і повніше відбувається витіснення. Тому можливе осадження міді на цинковій пластині, зануреній у розчин солі купруму, а мідь не може заміщувати цинк.

У процесі переробки мінералізованих вод застосування цементації мож­ливе в двох варіантах. Якщо з розчинів вилучаються тільки кольорові чи благо­родні метали, то як осаджувач найчастіше застосовують залізо або цинк, що забезпечують найбільшу різницю потенціалів. У разі комплексної переробки розчинів застосовують метал, який підлягає подальшому виділенню кристалізацією або іншими відомими методами.

Процес цементації може здійснюватися перколяцією — просочуванням розчину крізь шар металевої стружки або агітацією — перемішуванням мішалкою порошкового цементуючого реагенту. Метод перколяції забезпечує повніше очищення розчинів у протитечійному процесі при меншій питомій витраті відновника й одночасному розділенні рідкої та твердої фаз. Перемішування сприяє зменшенню об'єму металу-відновника. Застосовують переважно цементуючі метали у вигляді порошку, рідше — листовий метал і крупний скрап.

На швидкість і повноту процесу цементації впливають різні чинники: температура розчину, рН середовища, площа поверхні осаджувача, концентрація осаджуваного компонента, наявність сторонніх йонів, поверхнево-активні речовини тощо. Вплив цих чинників неоднозначний. Загалом слід зазначити, що з вони полегшують перебіг електродних процесів і прискорюють дифузію з, то це сприяє перебігу реакції цементації.