» » Влияние температуры на скорость выщелачивания
17.05.2015

Скорость подавляющего большинства химических реакций, а также диффузии с ростом температуры увеличивается.
Химическая реакция, сопровождающаяся превращением одних молекул в другие, требует для своего протекания соударения молекул реагирующих веществ. Однако далеко не каждое соударение молекул приводит к акту взаимодействия. Для того чтобы произошло взаимодействие, нужно осуществить соответствующую перестройку — нарушить или ослабить химические связи между атомами в реагирующих частицах и создать условия для возникновения новых связей между атомами, соответствующих устойчивому состоянию продуктов реакции. Для разрыва или ослабления имеющихся химических связей необходима затрата соответствующей энергии, которая затем, при образовании частиц продуктов реакции, выделяется в виде тепла. Следовательно, для протекания химической реакции необходимо преодоление некоторого энергетического барьера. Энергия, которую необходимо затратить для того, чтобы привести 1 г*моль вещества в реакционноспособное состояние, называется энергией активации.
Необходимо подчеркнуть, что понятие энергии активации — понятие кинетическое. Для самопроизвольного протекания реакции необходимо, чтобы запас свободной энергии системы в процессе реакции уменьшился или, как было указано выше, чтобы реакция сопровождалась уменьшением изобарного потенциала. Ho для взаимодействия нужна затрата энергии на активацию. При самопроизвольно протекающих реакциях количество энергии, необходимое для разрыва или ослабления первоначальных связей в молекулах (активация) всегда перекрывается количеством энергии, выделяющимся при образовании новых связей.
Энергия, необходимая для активации, берется за счет теплового движения частиц, энергии адсорбции при гетерогенно-каталитических процессах и т. д. Ho скорости движения частиц не одинаковы, а подчиняются закону распределения скоростей Максвелла. Наиболее быстро движущиеся частицы, обладающие большим запасом энергии, являются реакционно способными. Чем выше температура, тем большая доля частиц обладает достаточным для вступления в реакцию запасом энергии.
Количественно влияние температуры на скорость реакции выражается уравнением Аррениуса:
Влияние температуры на скорость выщелачивания

Энергия активации для большого числа реакций лежит в пределах от 5000 до 20 000 кал/г*моль.
Приближенно влияние температуры на скорость реакции определяется правилом Вант-Гоффа, согласно которому константа скорости реакции возрастает примерно на 10% при повышении температуры нa 1°.
Процесс диффузии также требует энергии активации, так как диффундирующая молекула или ион при своем движении непрерывно попадает и выходит из сфер силовых полей молекул растворителя. Однако процесс диффузии, не сопровождающийся полным разрывом и образованием химической связи, требует для своего протекания меньшей энергии активации — 1000—3000 кал/г*моль. Количественно влияние температуры учитывается изменением коэффициента диффузии по формуле, аналогичной формуле Аррениуса:
Влияние температуры на скорость выщелачивания

При анализе влияния температуры на диффузию нужно учитывать, что скорость диффузии увеличивается с уменьшением вязкости раствора, а последняя падает с ростом температуры также по экспоненциальному закону.
Качественно влияние температуры на скорость диффузии учитывается приближенным правилом, согласно которому при повышении температуры на 1° скорость диффузии увеличивается примерно на 2%.
Влияние температуры на скорость процессов выщелачивания будет определяться влиянием ее на лимитирующую стадию процесса. Если скорость выщелачивания определяется скоростью диффузионных факторов, то повышение температуры будет менее резко сказываться на скорости процесса, чем в случае, когда скорость выщелачивания лимитируется скоростью самой химической реакции.
На рис. 5 в качестве примера приведены данные по влиянию температуры на скорость выщелачивания.
Влияние температуры на скорость выщелачивания

Так как с повышением температуры скорость химической реакции возрастает быстрее, чем скорость диффузии, то при повышении температуры часто осуществляется переход реакции из кинетической области в диффузионную.
При гидрометаллургических процессах возможный предел повышения температуры ограничивается температурой кипения раствора. Ho если выщелачивание производить под давлением, то температуру процесса можно значительно поднять соответственно давлению паров над раствором и резко ускорить выщелачивание.