Экологический вестник Донбасса

Статья

Наименование Математическая модель процесса амальгамного извлечения металлов из многокомпонентных систем
Авторы Шелепенко В. В., ведущий инженер по АСУП цеха КИПиА
Смирнова И. В., к. х. н., зав. комплексной многопрофильной научно-исследовательской лабораторией
Раздел Региональная экология и природопользование
Год 2022 Выпуск 5 Страницы 45 - 50
УДК 543.552.054
Аннотация В работе обозначено состояние проблемы извлечения ценных металлов из металлосодержащих отходов, представляющих собой многокомпонентные системы. Рассмотрен процесс амальгамного электрохимического извлечения металлов, предложена его математическая модель, определены основные кинетические параметры этого процесса.
Реферат Цель. Математическое моделирование электрохимических процессов, которые лежат в основе амальгамного извлечения металлов из многокомпонентных систем.
Методика. Для теоретического описания электрохимических процессов амальгамного извлечения металлов из многокомпонентных систем использовались методы математического моделирования, для расчётов основных параметров процессов — численные методы.
Результаты. Предложена схема электродного процесса амальгамного восстановления металла на ртутно-плёночных электродах ограниченного объёма. Кинетика этого процесса описана уравнением для скорости гетерогенной реакции. Найдено выражение, определяющее концентрацию окисленной формы металла. Получено дифференциальное уравнение, определяющее функцию концентрации восстановленной формы металла от времени протекания процесса, и установлено, что концентрация восстановленной формы металла растёт со временем, достигая своего максимального значения. Рассчитан коэффициент b, определяющий скорость роста концентрации восстановленной формы металла, и параметр τ, который является постоянной времени, характеризующей длительность протекания экспоненциального процесса. Обозначено, что электрический ток, проходящий через границу раздела фаз и вызывающий электрохимическое превращение, является производной концентрации металла по времени. Получены выражения для определения основных характеристических параметров пика фарадеевского тока растворения металла при линейной развертке потенциала: потенциала пика φр, высоты пика Iр и ширины полупика ∆φhp. Выявлены основные кинетические параметры процесса (начальный потенциал растворения φо и скорость развёртки потенциала ω), которые определяют высоту пика, то есть количество извлекаемого металла.
Научная новизна. Впервые описана аппроксимирующая функция, связывающая основные характеристические параметры тока растворения металлов при линейной развёртке потенциала.
Практическая значимость. Теоретические и экспериментальные закономерности процессов максимальной электрохимической экстракции металлов из сложных систем в малом объёме амальгамы могут составить основу создания низкозатратных технологий переработки рудных материалов и металлосодержащих отходов.
Ключевые слова многокомпонентные системы, металлосодержащие отходы, математическое моделирование, амальгамное извлечение металлов, линейная развёртка, скорость развёртки потенциала, кинетические параметры.
Полный текст