Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

ВОССТАНОВЛЕНИЕ СВИНЦА ИЗ КИСЛОРОДНЫХ И СУЛЬФИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Чекушин В.С. Бакшеев С.П. Олейникова Н.В.
С позиций современных ионно-ковалентных представлений о природе вещества, оксиды металла можно рассматривать как соединения противозаряженных частиц:

f.                    (1)

Равновесие (1) может быть сдвинуто вправо при условии, когда равновесные концентрации f и f в системе снижаются, например, вследствие протекания процесса связывания электронов ионом металла, или при проявлении электронодонорной функции кислородным анионом. Для сдвига равновесия вправо необходимо введение в систему реагента донора электронов. В этом случае протекает реакция:

f,               (2)

где R и Ox - исходный реагент-восстановитель и его окисленная форма.

В результате взаимодействий (1), (2) высвобождается кислородный анион, который характеризуется наличием двух свободных электронов на орбитали. Поэтому он в первую очередь вступит во взаимодействие с веществом способным ассимилировать его. В рассматриваемом процессе таким свойством обладает окисленная форма реагента-восстановителя (Ox). В результате происходит взаимодействие:

f.                 (3)

Таким образом, реагент-восстановитель R выполняет две функции: во-первых, он является донором электронов для иона металла, здесь проявляется его главная функция - восстановительная; во-вторых, вновь образованное вещество (Ox), активно взаимодействует с высвободившимся анионом ( f), то есть продукт Ох выступает в качестве ассимилирующей среды для связывания кислородного аниона.

Как показывает опыт, при восстановлении свинца из оксида, в качестве электронодонора выступает углерод и его моноокись, реже водород. Окисленные формы указанных веществ чрезвычайно активно связывают кислородные анионы с образованием весьма устойчивых соединений (СО, CO2, H2O).

Электронодонорные возможности S2- могут изменяться в широких пределах (от 2 до 8 f/атом серы) и они зависят непосредственно от реакционной среды, в которой накапливается продукт окисления. В свою очередь, реакционная среда обеспечивает образование термодинамически устойчивых ассоциаций с продуктами окисления S2-.

Нами сделано предположение о возможности восстановления свинца из его сульфидных соединений с использованием непосредственно электронодонорных свойств собственной сульфидной серы. При этом определяющим фактором протекания процесса является существование среды, обеспечивающей связывание продукта окисления сульфидной серы. Именно природа ассимилирующей среды для продуктов окисления S2- ответственна в целом за химизм восстановительного процесса.

При окислении S2- возможно образование S0, S+, S2+, S4+, S6+ и др. Поэтому наиболее подходящей средой для ассимиляции указанных продуктов является щелочь по следующим причинам. Для элементарной серы щелочь является хорошей растворяющей средой, а также активным реагентом для развития реакций диспропорционирования:

f.                 (4)

Для серы в состояниях окисления +1 ÷ +6 щелочная среда представляется наиболее предпочтительной для координирования с кислородными анионами.

Результаты термодинамических исследований восстановления свинца из галенита, рассматриваемого, как двустадиальный процесс, состоящий из реакций восстановления свинца собственной сульфидной серой и реакций диспропорционирования, получаемой элементарной серы, в присутствии NaOH с новообразованием сульфидной серы, а также, S6+, S4+, и S2+, приведены в таблице 1.

Для процессов, сопровождающихся образованием моносульфиной серы, а также сульфатов, сульфитов и тиосульфатов, характерно соответствующее снижение термодинамической вероятности протекания исследуемых реакций. При образовании в качестве продукта сульфата натрия, восстановление свинца может быть реализовано уже при температуре 600 °С.

Таблица 1. Изменения энергии Гиббса при восстановлении свинца из галенита с образованием моносульфида натрия при различных температурах, кДж/моль

Т, К

298,15

573,15

773,15

873,15

973,15

1073,15

1173,15

1273,15

f              (5)

ΔG0

101,46

95,41

89,74

86,7

83,58

80,40

77,19

73,97

f (6)

ΔG0

-58,41

-80,42

-92,88

-98,84

-104,86

-111,05

-117,54

-124,39

ΣΔG0

43,05

14,99

-3,14

-12,14

-21,28

-30,65

-40,34

-50,42

f        (7)

ΔG0

-45,09

-63,87

-69,05

-69,99

-70,13

-69,6

-68,53

-67,04

ΣΔG0

56,37

31,54

20,69

16,71

13,45

10,8

8,66

6,93

f     (8)

ΔG0

-27,63

-28,33

-21,67

-16,91

-11,44

-5,38

1,17

8,12

ΣΔG0

73,83

67,07

68,08

69,79

72,14

75,02

78,36

82,08

* Работа выполнена при поддержке Министерства образования РФ


Библиографическая ссылка

Чекушин В.С., Бакшеев С.П., Олейникова Н.В. ВОССТАНОВЛЕНИЕ СВИНЦА ИЗ КИСЛОРОДНЫХ И СУЛЬФИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 3. – С. 42-43;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=22412 (дата обращения: 26.04.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252