O‘zbekiston respublikasi navoiy kon metallurgiya kombinati

Мa’ruza №7: Sianlash jarayonining amaliyoti va dastgohlari
Reja:

1. 
   Sianlash jaroyonining umumiy xossalari.
   

2. Sianlash jaroyonining kimyoviy tezligi.
Sianlash jarayoni bu elektrokimyoviy jarayondir:
Oltinning erishiga asosiy sabab uning kompleks ion hosil qilishidir Au(CN)₂ (kumush uchun Ag(CN)₂). Oltin va kumush juda yuqori erkin energiyaga ega bo’lib ular sian eritmalari ishtirokida kompleks ion hosil qilishi mumkin. Au(CN)₂ ionini hosil bo’lish erkin energiyasi ~ 277,875 kDj ga teng, kumush uchun esa Ag(CN)₂ ~ 289,100 kDj ga teng. Oltin kompleksi sian ionlarining metall yuzasida diffuziyasi sababli hosil bo’ladi. Ular suv malekulalarini siqib chiqarib metal bilan ta’sirlashadi va natijada oltin anion kompleks hosil bo’ladi va oltin eritmaga o’tadi:

Au + 2CN^- = Au(CN)^2- + e (17)

Shunday qilib oltin ionining yo’qotilishi valent elektronning erkinlashishi oltinning elektronlarini berilishi bilan izohlanib u mikroelementda galvanik tok hosil qiladi va anodga aylanadi. Katod bo’limida kislorodning qaytarilishi kuzatiladi va natijada ma’lum miqdorda vodorod pereoksid hosil bo’ladi.

O₂ + 2H₂O + 4e = 4OH^-, φ = + 0,4В (18)
O₂ + 2H₂O + 2e = H₂O₂ + 2OH^-, φ = - 0,15 В (19)

Yuqorida keltirilgan reaksiyalar orasida sekin boradigani bu kislorodni qaytarilishidir. Kumush yordamida bu jarayon ham tezlashadi. Bu jarayonning mohiyati shundan iboratki molekula holidagi kislorod parchalanib (dissotsiyalanib) atom holida o’tadi. Atom holidagi kislorod kumush bilan reaksiyaga kirishib oksid parda hosil qiladi. Natijada kumush kislorod molekulalarini dissotsiyalanishini tezlashtiradi va gidrooksid ionlari hosil bo’lishiga olib keladi.

Sianlash jarayonida sian eritmasining 0,02-0,05 % li eritmasi ishlatiladi. Oltin kompleks holda erib eritmaga o’tadi, bunda asosiy komponentlardan biri kisloroddir. Kislorod o’rniga boshqa oksidlovchilar ishlatish mumkin. Masalan: Natriy peroksid, Bariy peroksid va ozon.
Yuqorida keltirilgan moddalar birining kamayishi jarayonni sekinlashishiga olib keladi. Kislorod va sian konsentratsiyasini oshib ketishi salbiy natija beradi, chunki kislorod va sian eritmasi eritma tarkibidagi qo’shimcha metallarni eritishga olib keladi va bu esa oltin ajratib olishni qiyinlashtiradi.
Sianlash jarayoni olib borish temperaturasi 20-45⁰Cda olib boriladi.
Undan yuqorida sian moddasining bug’lanishi yuzaga keladi.
2. Metallni eritishga qaratilgan kislodning diffuziyasi avvalo diffuziyaning gaz holatdan suyuq holatga o’tishiga bog’liqdir. Gaz va suyuqlik fazalari orasida chegara bo’lib bu chegara 2 qatlamdan iborat - gaz va suyuq, qaysiki gazning eritmaga o’tishiga qarshilik ko’rsatadi. Diffuziyaning 1-qatlami ikki tomon qatlamning konsentratsiya farqi hisobiga kelib chiqadi. Suyuqlik chegarasidagi qatlam diffuziyasi gazlar yuzasidagi konsentratsiya farqi sababli bo’lib, suyuqlikning barcha massasi bo’lgan chegara qatlamidan tashqaridir. Gazning gaz holatdan suyuq holatga o’tishi gazning suyuqlikda erishining birinchi bosqichini asoslaydi. Bunday holat almashinishi chegara qatlamining parda qarshiligiga va diffuziya tezligiga bog’liq.
Kislorodning erishi o’zida qiyin eruvchi gaz shaklida namoyon bo’ladi qarshilik suyuqlik chegara qatlamida aniqlanadi.
Kislorodning suvda yoki kuchsiz sian tuzlarida erishi harakatlanuvchi kuch gazning chegara qatlamida diffuziyasini chaqiradi, unga mutanosib ravishda kislorodning gaz va suyuqlik yuzasidagi konsentratsiya farqi asosiga:

R’_Д= К_г(Р_г- Р_ж),

Bunda К_г– gaz qatlami pardasi diffuziya koeffitsenti; Р_г– gaz fazasidagi gaz konsentratsiyasi, yoki gazning partsial bosimi, at; Р_ж– gazning chegara qatlamidagi kislorod konsentratsiyasi, yoki kislorodning partsial bosimi, at.

Shu kuch bilan bog’liq suyuq qatlamning diffuziya chaqiruvchisi,

R’’_Д= К_ж(С_г- С_ж),

Bunda К_ж^— suyuq qatlam pardasi diffuziya koeffitsenti; С_г – suyuqlik qatlami chegarasidagi erigan kislorod konsentratsiyasi, g/sm³ ; С_ж– bu ham, suyuqlik fazasi ichida.

Qachonki diffuziyaning harakatlanuvchi kuchi gaz va suyuq chegara qatlamida rteng bo’lsa, unda R'_д= R"_{д ,} yoki

К_г(Р_г- Р_ж) = R’’_Д= К_ж(С_г- С_ж).

Kislorodning havodan 18⁰C da va umumiy bosimi 1at bo’lganda suvga yutilishidagi sharoitni qaraymiz. Suvning kislorod bilan to’yinishi atmosferadagi toza kislorodning konsentratsiyasi oxirgi eritmadagisi 0,0000457 g/sm³ gateng. Shubxasiz kislorodning konsentratsiyasi 0,0000457 g/sm³ dan 0 gacha bo’lishi mumkin.

Havoning umumiy bosimi 1 at teng bo’lsa, kislorodning portsial bosimi Р_г0,2096at teng bo’ladi. Shartli ravishda qabul qilamizК_г = К_ж, va olamiz:

Р_ж = 0,2096 - (С_г - С_ж).

Bunda ko’proq ahamiyat (С_г - С_ж) ga qaratilib u 0,0000457 ga yetishi mumkin, Р_гni qiymatini Р_жqiymatiga teng deb qabul qilishimiz mumkin. Shunday qilib kislorodning eritmadagi konsentratsiyasini hal qiluvchi omil bosim hisoblanib, Genri (С_ж = kР) qonuniga asosan kislorod konsentratsiyasi uning atmosferadagi portsial bosimiga to’g’ri proportsionaldir.

Ushbu jarayonlardan har biri o‘z shaxsiy tezligiga ega bo‘lib, o‘z navbatida har biri eng past harakatdagi reaksiya bo‘lib, jarayonning kechishini belgilovchi va umuman oltinda hal qiluvchi hisoblanishi mumkin.
Yuqorida aytilganiga ko‘ra, nodir metallarning sinil eritmasida erish kinetikasini kuzataylik.
I.A.Kakovskiy va Yu.B. Xolmanskiy aylanadigan disk usuli bilan, turli o‘zgaruvchi omillarda-sinil va kislorod konsentratsiyalari aralashtirish va harorat o‘zgarishlarida, kumushning erish tezligini o‘rganib chiqdilar. Qaysiki tajribada disk yuzasi (R=2.0 sm.) o‘zgarmas saqlangani holda, sinil konsentratsiyasi o‘zgarishi kichik bo‘lgani uchun e'tiborga olinmadi, kinetik egri chiziqlari to‘g‘ri funksiyadan iborat bo‘ladi.
Bu jarayonning solishtirma erish tezligini hisoblashga imkon berdi:
Q
Ya'ni V= 
S*

Bunda: Q - kumushning eritmaga utish miqdori, mol/l;

S - disk yuzasi sm² ;
 - erish davomi sekund.

Keyingi kumushning sinil konsentratsiyasiga bog’liq holda eritmaga o’tish o’zgarishi va undagi 25⁰C da porsial bosim tasvirlangan ( =1100 ayl/min).

Bu natijalardan ko’rinib turibdiki kumushning erish tezligi, faqat sinil eritmasini past konsentratsiyasiga bog’liq ekan. Sinil eritma konsentratsiyasi miqdorining ma'lum miqdorlarida oshirilishi, amalda kumushning erish tezligini o’zgartirmaydi. O’z navbatida, buning aksicha, kumushning erish tezligi porsial bosim va kislorodning eritmadagi konsentratsiyasining oshishi bilan tezlashadi.
Darhaqiqat, kumush diskning erishi porsial bosimga uncha bog‘liq bo‘lmaydi. Buni yanada yaxshiroq kuzatish uchun, kumush disk erish tezligining uning aylanish teziliga va harorat o‘zgarishiga bog‘liqligini ko‘rib chiqaylik. Tajribalar natijasi shuni ko‘rsatdiki, kumushning erish tezligi, diskning aylanishining kvadrat ildiz ostiga bog’lik ekan. Bundan shu narsa ma'lumki, kumushning erish tezligi, diffuziya tezligi bilan chegaralanar ekan. Sinil eritmasining past konsentratsiyasida erish tezligining harorat o‘zgarishiga bog‘liqligi Arrenius tenglamasi bilan hisoblanadi va u 3,5 kkal/molni tashkil etadi. Sinil eritmasini yuqori konsentratsiyasi uchun bu miqdor (taxminan 0,9 kkal/mol) ga teng. Bu tajribalardan shunday xulosa chiqadiki, kumushning eng sekin erishini diffuziya holati belgilaydi.