2. Выщелачивание руд благородных металлов

2.1. Термодинамика растворения.

Рассмотрение металлов является окислительно-восстановительным процессом. Термодинамическая вероятность его протекания определяется соотношением:

, (2.1.1)

где:

–изменение изобарно-изотермического потенциала реакции, кДж;

n – число электронов, принимающих участие в реакции;

F – число Фарадея, F = 96500 Кл/моль;

Е^о – электродвижущая сила процесса, В.

Электродвижущую силу процесса находим по разности стандартных электродных потенциалов окислителя и восстановителя:

. (2.1.2)

Для обеспечения термодинамической вероятности протекания растворения Е^о должно быть больше нуля, и, следовательно, .

Полноту протекания процесса оцениваем по значению константы равновесия реакции:

, (2.1.3)

где:

К_р – константа равновесия реакции;

R – газовая постоянная, R = 8,314 Дж/(мольК);

T – температура, К.

Таким образом, для решения вопроса о термодинамической вероятности и полноте растворения благородных металлов в различных средах необходимо знать значения стандартного потенциала окислителя и потенциала металла в растворе его соли.

В табл. 2.1 приведены стандартные потенциалы некоторых технически наиболее приемлемых окислителей, а в табл. 2.2 – потенциалы золота, серебра, платиновых металлов при образовании различных комплексов.

Окислительный потенциал золота и других благородных металлов весьма высок. Большинство же технически приемлемых окислителей обладает значительно более отрицательными потенциалами табл. 2.1 и не могут окислить их. Создать термодинамические предпосылки для окисления металлов и перевода в раствор можно за счет снижения их окислительных потенциалов.

Из уравнения Нернста потенциал металла в растворе его соли зависит от активности ионов этого металла:

, (2.1.4)

где:  – потенциал металла в растворе его соли, В;

^о – стандартный потенциал металла, В;

– активность ионов металла в растворе.

Подставив постояные и перейдя от натуральных логарифмов к десятичным, получим для золота при 25 ^оС:

(2.1.5)

Из этого уравнения следует, что потенциал золота (или другого благородного металла) можно снизить, уменьшая активность ионов металла в растворе. Это достигается связыванием ионов металла в прочные комплексы, константы нестойкости которых  представляют весьма малые величины (табл. 2.2). Прочные комплексы с благородными металлами образуют такие ионы, как CN^–, S^2–, S₂O₃^2–, J^–, Cl^–, Br^–, молекулы тиомочевины – CS(NH₂)₂ и др., что приводит к существенному снижению окислительного потенциала металла (см. табл. 2.2.). Снижение потенциала металла вследствие комплексообразования обуславливает протекание реакции растворения. Из приведенных рассуждений можно сделать вывод: благородные металлы, несмотря на высокие значения стандартных электродных потенциалов, могут быть окислены и переведены в раствор.

С точки зрения термодинамики, непременными являются два условия:

• наличие растворителя, образующего с благородными металлами прочные комплексные соединения и снижающего их окислительный потенциал;

• присутствие в растворе окислителя, потенциал которого больше потенциала металла в растворе его соли.

ПРИМЕР 2.1.1 Оценить термодинамическую вероятность и полноту растворения золота в цианистом растворе.