Другие статьи

Цель нашей работы - изучение аминокислотного и минерального состава травы чертополоха поникшего
2010

Слово «этика» произошло от греческого «ethos», что в переводе означает обычай, нрав. Нравы и обычаи наших предков и составляли их нравственность, общепринятые нормы поведения.
2010

Артериальная гипертензия (АГ) является важнейшей медико-социальной проблемой. У 30% взрослого населения развитых стран мира определяется повышенный уровень артериального давления (АД) и у 12-15 % - наблюдается стойкая артериальная гипертензия
2010

Целью нашего исследования явилось определение эффективности применения препарата «Гинолакт» для лечения ВД у беременных.
2010

Целью нашего исследования явилось изучение эффективности и безопасности препарата лазолван 30мг у амбулаторных больных с ХОБЛ.
2010

Деформирующий остеоартроз (ДОА) в настоящее время является наиболее распространенным дегенеративно-дистрофическим заболеванием суставов, которым страдают не менее 20% населения земного шара.
2010

Целью работы явилась оценка анальгетической эффективности препарата Кетанов (кеторолак трометамин), у хирургических больных в послеоперационном периоде и возможности уменьшения использования наркотических анальгетиков.
2010

Для более объективного подтверждения мембранно-стабилизирующего влияния карбамезапина и ламиктала нами оценивались перекисная и механическая стойкости эритроцитов у больных эпилепсией
2010

Нами было проведено клинико-нейропсихологическое обследование 250 больных с ХИСФ (работающих в фосфорном производстве Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции)
2010


C использованием разработанных алгоритмов и моделей был произведен анализ ситуации в системе здравоохранения биогеохимической провинции. Рассчитаны интегрированные показатели здоровья
2010

Специфические особенности Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции связаны с производством фосфорных минеральных удобрений.
2010

Термодинамический анализ процесса сульфидирования диарсенида никеля элементной серой

С каждым годом в металлургическое производство вовлекается все большее количество мышьяксодержащего сырья, при переработке которого по традиционным схемам образуются токсичные отходы, которые ухудшают экологическую обстановку в прилегающих районах, а также требуют организации дорогостоящих спецзахоронений.

При пирометаллургической переработке полиметаллического никель-, мышьяксодержащего сырья основное количество мышьяка распределяется между всеми продуктами, из которых наиболее концентрированным по мышьяку является шпейза. В [1] отмечается, что с целью извлечения мышьяка из никелевых шпейз, они подвергаются обжигу намертво, в результате чего арсениды никеля окисляются с образованием оксидов и арсенатов. При переработке других промпродуктов никель извлекается рядом пиро-, гидрометаллургических или комбинированных схем [2-6].

Одним из перспективных методов деарсенации промпродуктов является вакуумтермическая возгонка мышьяка в процессе сульфидирования [7].

В работе выполнен термодинамический анализ данного процесса путем расчета изменения энергии Гиббса ряда предполагаемых реакций взаимодействия диарсенида никеля с элементной серой в зависимости от температуры и давления.

Расчет изменения энергии Гиббса предполагаемых реакций взаимодействия диарсенида никеля (NiAs2) с элементной серой при атмосферном давлении с выделением в газовую фазу сульфидной или элементной форм мышьяка выполнен по программе HSC-5 фирмы Outоkumpu [8]. Уравнения реакций составлены для 1 моля NiAs2.

Анализ 230 предполагаемых реакций сульфидирования диарсенида никеля парами элементной серы показал, что при расходе серы, не превышающем 2,5 моля/моль, наибольшую вероятность имеет реакция с максимальным количеством серы, в ходе которой образуется дисульфид никеля (NiS2), а мышьяк возгоняется в виде трисульфида (As2S3). Чуть меньшую вероятность имеет реакция сульфидирования NiAs2 с образованием NiS2 и As4S4, что связано с различными теплотами образования сульфидов мышьяка.

В интервале температур, близких к температурам деарсенации NiAs2 без сульфидирования (800-900 К), значения изменения энергии Гиббса всех рассмотренных реакций изменяются в интервале от +57,549 (образуются Ni3S2, Ni5As2, As2) до -137,231 (образуются NiS2, As2S3) кДж/моль.

При расположении полученных реакций в группы по возрастанию количества реагируемой серы, приходящейся на 1 моль NiAs2, отмечено, что при расходе серы до 0,5 моля/моль мышьяк возгоняется в виде элементного. Наиболее вероятной является реакция с образованием NiS2, Ni11As8, NiAsS и возгонкой мышьяка в виде As4. Расход серы составляет 0,32 моля/моль. В результате наименее вероятной реакции образуются Ni3S2, Ni5As2 и As2 (расход серы – 0,32 моля/моль).

При увеличении расхода сульфидизатора от 0,5 до 0,67 моля/моль, наряду с элементным мышьяком, в газовую фазу выделяются и его сульфиды. В данной группе наиболее вероятна реакция (расход серы 0,64 моля/моль), в течение которой образуется Ni11As8, а мышьяк возгоняется в виде тетрасульфида. Также в этой группе довольно вероятны реакции при расходе серы 0,6 и 0,65 моль с получением, кроме Ni11As8 и As4S4, NiAs (обе) и Ni5As2 (расход серы 0,65 моля/моль). Менее вероятна реакция с образованием NiS и As2 (расход серы 0,5 моля/моль), а также реакция с образованием NiAsS, NiS и As2 (расход серы 0,5 моля/моль).

При дальнейшем увеличении расхода серы свыше 0,67 моля мышьяк возгоняется в основном в виде сульфидов, исключение составляют реакции при расходе серы в 1 моль/моль, в результате которых образуется дисульфид никеля (NiS2), а мышьяк возгоняется в виде As2 или As4. Причем реакция с возгонкой мышьяка в димерном составе менее вероятна, чем реакция с возгонкой As4, что связано с разницей теплот образования As4 и As2. Наибольшую вероятность имеют реакции, протекающие при расходе серы 2 и 2,5 моля/моль, в результате которых образуется NiS2, а мышьяк удаляется в виде As2S3 или As4S4. Менее вероятна реакция с получением дисульфида никеля и возгонкой мышьяка в димерной форме (расход серы 1 моль/моль, ΔG = 3,763 кДж/моль).

Более детальный термодинамический анализ проведен с наиболее вероятными реакциями, выбранными из 230 реакций, сформированных в группы в зависимости от формы возгоняемого мышьяка (As2, As4, As2S3, As4S4). Результаты представлены в табл. 1. Как видно, наиболее вероятны реакции с удалением в газовую фазу трисульфида мышьяка. Исключение составляют реакции 8, 20, 52, 59, в которых образуется тетрасульфид мышьяка.

При расходе серы до 1 моля/моль наиболее вероятна реакция 3 с образованием Ni11As8, менее вероятна реакция 1 с образованием NiAs. При расходе сульфидизатора в 1 моль/моль наибольшую вероятность имеет реакция 8, в ходе которой образуются Ni5As2, NiS, As4S4, менее вероятна реакция 6 с образованием NiAsS, NiAs, As2S3. При дальнейшем увеличении количества серы (реакции 9-13) наиболее вероятно образование NiS2, Ni11As8 (реакция 13), менее – совместное образование NiAsS, Ni11As8, Ni5As2, NiAs (реакция 10). При расходе серы 1,12-1,13 моля/моль (реакции 14-16) более вероятна реакция 14, реакции 15 и 16 имеют почти одинаковую термодинамическую вероятность. При увеличении расхода серы до 1,14 моля/моль (реакции 17-21) более вероятным является образование NiS2 и Ni5As2 (реакция 20), менее вероятно образование NiAsS, Ni5As2, NiAs (реакция 17).

При расходе серы 1,17-1,21 моля/моль (реакции 22-29) наибольшую вероятность имеют реакции с образованием NiS2, Ni11As8, NiAsS (реакция 26) и Ni3S2, NiAs, Ni11As8 (реакция 29). Менее вероятна реакция 27, в ходе которой образуется Ni5As2.

При расходе серы 1,24-1,29 моля/моль (реакции 30-37) наиболее вероятна реакция 30 с образованием NiS2, NiAs, NiAsS, Ni11As8, менее вероятна реакция 36 с образованием NiS, NiAs, Ni5As2.

При дальнейшем увеличении расхода серы до 2,5 моля/моль наиболее термодинамически вероятно протекание сульфидирования NiAs2 элементной серой с образованием NiS2, менее – NiS2, Ni5As2, NiAsS.

-30

-40 54 1

6

GP900, кДж/моль

-40 8

-50 3

13

-60

-70 14 20

GP900, кДж/моль

-50

-60

-70

17

10 27

36,41

15

47

-80

-90

-100

-110

-120

-130

-140

26

30

49 42

60

0,1 1 10

Р, кПа 100

0,1 1 10

Р, кПа 100

а) б)

Зависимость изменения энергии Гиббса реакций взаимодействия NiAs2 с парами элементной серы от давления при 700 К: а – менее вероятные реакции; б – более вероятные реакции

Как известно [9], в реакциях с участием газовой фазы понижение давления сдвигает равновесие в сторону увеличения количества образовавшейся газовой фазы. Расчет изменения энергии Гиббса при пониженном давлении проводили по выражению:

ΔGP = ΔGT+ ΔnRTlnP,

Т

где ΔGP и ΔGТ, кДж - изменение энергии Гиббса при пониженном и атмоcферном давлении

Т

соответственно, Δn – изменение количества молей газообразной фазы в ходе реакции, R – универсальная газовая постоянная, кДж/моль*К, Т – температура, К, Р – остаточное давление, атм.

Результаты расчета изменения энергии Гиббса при пониженном давлении для 700 К (рисунок 1) показали, что с понижением давления вероятность протекания большинства рассмотренных реакций понижается, а также изменяется предпочтительность некоторых реакций, что объясняется различным количеством и свойством образующейся газовой фазы в реакциях и, соответственно, разным влиянием на изменение ΔGP .

Т

Таким образом, термодинамическим анализом реакций взаимодействия NiAs2 с элементной серой показано, что вероятность протекания и состав конденсированных фаз определяется расходом сульфидизатора, температурой и давлением, причем при пониженном давлении наиболее вероятна реакция взаимодействия NiAs2 с парами элементной серы с образованием дисульфида никеля и As2S3 в конденсированной фазе (реакция 60).

ЛИТЕРАТУРА

  1. Чижиков Д.М. Металлургия тяжелых цветных металлов. М., Л.: Изд-во АН СССР, 1948. – 1057 с.
  2. Позняков В.Я., Четвертков М.С. Поведение свинца, цинка и мышьяка в производстве никеля из сульфидных руд // Цветные металлы. – 1971. – № 4. – С. 18-23.
  3. Цветная металлургия Восточной Германии под ред. Фролова В.А., Металлургиздат, 1947.
  4. Худяков И.Ф., Тихонов А.О., Деев В.И., Набойченко С. Металлургия меди, никеля и кобальта. М.: Металлургия, 1977. – 262 с.
  5. Лисицына Т.И. Переработка мышьяково-никелевой шпейзы методом хлорирования // Бюллетень Минцветмет ССР, ЦИИН 1957. – № 6. – С. 17-20.
  6. Исабаев С.М., Мильке Э.Г., Кузгибекова Х.М. и др. Способ переработки шпейзы // А.С. 1028733 СССР. Опубл Б.И. 1983, № 20.
  7. Нестеров В.Н., Исакова Р.А. Переработка шпейзы методом возгонки под вакуумом // Известия АН КазССР. – 1958. – Вып. 3. – С. 54-60.
  8. HSC Chemistry 5.11. Программа фирмы Outokumpu. 2002 г.
  9. Крестовников А.Н., Владимиров Л.П., Гуляницкий Б.С. Фишер А.Я. Справочник по расчетам равновесий металлургических реакций. М. 1963. 416 с.

 

 

Разделы знаний

Архитектура

Научные статьи по Архитектуре

Биология

Научные статьи по биологии 

Военное дело

Научные статьи по военному делу

Востоковедение

Научные статьи по востоковедению

География

Научные статьи по географии

Журналистика

Научные статьи по журналистике

Инженерное дело

Научные статьи по инженерному делу

Информатика

Научные статьи по информатике

История

Научные статьи по истории, историографии, источниковедению, международным отношениям и пр.

Культурология

Научные статьи по культурологии

Литература

Литература. Литературоведение. Анализ произведений русской, казахской и зарубежной литературы. В данном разделе вы можете найти анализ рассказов Мухтара Ауэзова, описание творческой деятельности Уильяма Шекспира, анализ взглядов исследователей детского фольклора.  

Математика

Научные статьи о математике

Медицина

Научные статьи о медицине Казахстана

Международные отношения

Научные статьи посвященные международным отношениям

Педагогика

Научные статьи по педагогике, воспитанию, образованию

Политика

Научные статьи посвященные политике

Политология

Научные статьи по дисциплине Политология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Психология

В разделе "Психология" вы найдете публикации, статьи и доклады по научной и практической психологии, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. В своих работах авторы делают обзоры теорий различных психологических направлений и школ, описывают результаты исследований, приводят примеры методик и техник диагностики, а также дают свои рекомендации в различных вопросах психологии человека. Этот раздел подойдет для тех, кто интересуется последними исследованиями в области научной психологии. Здесь вы найдете материалы по психологии личности, психологии разивития, социальной и возрастной психологии и другим отраслям психологии.  

Религиоведение

Научные статьи по дисциплине Религиоведение опубликованные в Казахстанских научных журналах

Сельское хозяйство

Научные статьи по дисциплине Сельское хозяйство опубликованные в Казахстанских научных журналах

Социология

Научные статьи по дисциплине Социология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Технические науки

Научные статьи по техническим наукам опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физика

Научные статьи по дисциплине Физика опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физическая культура

Научные статьи по дисциплине Физическая культура опубликованные в Казахстанских научных журналах

Филология

Научные статьи по дисциплине Филология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Философия

Научные статьи по дисциплине Философия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Химия

Научные статьи по дисциплине Химия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Экология

Данный раздел посвящен экологии человека. Здесь вы найдете статьи и доклады об экологических проблемах в Казахстане, охране природы и защите окружающей среды, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. Авторы рассматривают такие вопросы экологии, как последствия испытаний на Чернобыльском и Семипалатинском полигонах, "зеленая экономика", экологическая безопасность продуктов питания, питьевая вода и природные ресурсы Казахстана. Раздел будет полезен тем, кто интересуется современным состоянием экологии Казахстана, а также последними разработками ученых в данном направлении науки.  

Экономика

Научные статьи по экономике, менеджменту, маркетингу, бухгалтерскому учету, аудиту, оценке недвижимости и пр.

Этнология

Научные статьи по Этнологии опубликованные в Казахстане

Юриспруденция

Раздел посвящен государству и праву, юридической науке, современным проблемам международного права, обзору действующих законов Республики Казахстан Здесь опубликованы статьи из научных журналов и сборников по следующим темам: международное право, государственное право, уголовное право, гражданское право, а также основные тенденции развития национальной правовой системы.