Термодинамическое моделирование условий фазообразования в системе CuO–CO2–H2O–NH3

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом термодинамического моделирования исследовано фазообразование в системе CuO–CO2–H2O–NH3 в интервале температур 25–100°С при р = 0.1 МПа и концентрации аммиака 0, 0.01 и 2.0 моль/кг. Определены поля стабильности тенорита [CuO], малахита [Cu2CO3(OH)2] и азурита [Cu3(CO3)2(OH)2], рассчитаны составы равновесных с твердыми фазами растворов. Показано влияние температуры и концентрации аммиака на изменение фазовых соотношений в системе. Установлено, что при взаимодействии тенорита, малахита и азурита с растворами аммиака 1.0–3.0 моль/кг содержание меди в растворе возрастает с увеличением концентрации аммиака и уменьшается при повышении температуры. Представленные результаты являются основой для понимания механизма минералообразования в водных медно-карбонатных системах, а также для решения ряда экологических проблем и разработки технологических процессов аммиачного выщелачивания.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. М. Бубликова

Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: tmb@iem.ac.ru
Россия, Черноголовка, 142432

Т. В. Сеткова

Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского РАН

Email: tmb@iem.ac.ru
Россия, Черноголовка, 142432

В. С. Балицкий

Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского РАН

Email: tmb@iem.ac.ru
Россия, Черноголовка, 142432

Список литературы

  1. Смирнов С.С. Зона окисления сульфидных месторождений. Л.: Изд-во АН СССР, 1955. 231 с.
  2. Preis W., Gamsjäger H. // J. Chem. Thermodyn. 2002. V. 34. P. 631. http://dx.doi.org/10.1006/jcht.2002.0928
  3. Schindler P., Reinert M., Gamsjäger H. // Helv. Chim. Acta. 1968. V. 51. P. 1845. https://doi.org/10.1002/hlca.19680510805
  4. Symes J.L., Kester D.R. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1984. V. 48. P. 2219. https://doi.org/10.1016/0016-7037(84)90218-7
  5. Puigdomenech I., Taxén C. Thermodynamic data for copper. Implications for the corrosion of copper under repository conditions. Technical Report SKB-TR-00-13. Stockholm, 2000. 96 p.
  6. Орехова Н.Н., Шадрунова И.В. Образование и комплексная переработка природно-техногенных вод при эксплуатации медно-цинково-колчеданных месторождений. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. 185 c.
  7. Обзор зарубежных практик захоронения ОЯТ и РАО / Под ред. Линге И.И., Полякова Ю.Д. М.: Изд-во Комтехпринт, 2015. 208 c.
  8. Arzutug M.E., Kocakerim M.M., Copur M. // Ind. Eng. Chem. Res. 2004. № 43. P. 4118. https://doi.org/10.1021/ie0342558
  9. Wang Xi, Chen Qiyuan, Huiping Hu et al. // Hydrometallurgy. 2009. № 99. P. 231. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2009.08.011
  10. Radmehr V., Koleni S.M.J., Khalesi M.R. et al. // J. Inst. Eng. India Ser. D. 2014. V. 94. P. 95. https://doi.org/10.1007/s40033-013-0029-x
  11. Aracena A., Vivar Y., Jerez O., Vásquez D. // Miner. Process. Extr. Metall. Rev. 2015. V. 36. P. 317. https://doi.org/10.1080/08827508.2015.1004404
  12. Aracena A., Pino J., Jerez O. // Metals. 2020. № 10. P. 833. https://doi.org/10.3390/met10060833
  13. Turan M.D., Ramazan O., Turan M. et al. // Mining, Metallurgy & Exploration. 2020. V. 37. P. 1349. https://doi.org/10.1007/s42461-020-00241-6
  14. Velásquez-Yévenes L., Ram R. // Cleaner Eng. Technol. 2022. V. 9. P. 100515. https://doi.org/10.1016/j.clet.2022.100515
  15. Panayotova М., Panayotov V. // J. Scient. Appl. Res. 2017. V. 11. P. 10.
  16. Shvarov Yu.V., Bastrakov E. HCh: a Software Package for Geochemical Equilibrium Modeling: User’s Guide (AGSO RECORD 1999/y). Canberra: Austr. Geol. Surv. Organisation; Dept. Industry, Science and Resources. 1999. 57 p.
  17. Русанов А.И. // Журн. общ. химии. 2022. Т. 92. № 4. С. 497. https://doi.org/10.31857/S0044460X22040011
  18. Рыженко Б.Н. Термодинамика равновесий в гидротермальных растворах. М.: Наука, 1981. 191 c.
  19. Helgeson H.C., Kirkham D.H., Flowers G.C. // Am. J. Sci. 1981. № 281. P. 1249. https://doi.org/10.2475/ajs.281.10.1249
  20. Бубликова Т.М., Балицкий В.С., Тимохина И.В. Синтез и основные свойства ювелирно-поделочного малахита. Синтез минералов. Т. 1. Александров, 2000. 662 c.
  21. Рыбникова Л.С., Рыбников П.А., Тютков О.В. // Водное хозяйство России. 2014. № 6. С. 77.
  22. Nienhuis J., Robbiola L., Giuliani R. et al. // e-Preservation Sci. 2016. V. 13. P. 23.
  23. Lytle D.A., Wahman D., Schock M.R. et al. // Chem. Eng. J. 2019. V. 355. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.08.106
  24. Кочкин Б.Т., Мальковский В.И., Юдинцев С.В. Научные основы оценки безопасности геологической изоляции долгоживущих радиоактивных отходов (Енисейский проект). М.: ИГЕМ РАН, 2017. 384 c.
  25. Suzuki Y., Hisamatsu Y. // Corros. Sci. 1981. V. 21. P. 353.
  26. Зуев В.А., Букаты М.Б., Хафизов Р.Р. // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2008. № 6. С. 531.
  27. Cole J.J., Prairie Y.T. // Reference Module Earth Systems Environ. Sci. 2014. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-409548-9.09399-4
  28. Алексеева О.В., Смирнова Д.Н., Носков А.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 8. С. 1021. https://doi.org/10.31857/S0044457X23600299
  29. Künkül A., Kocakerim M.M., Yapici S. et al. // Int. J. Miner. Process. 1994. V. 41. P. 167. https://doi.org/10.1016/0301-7516(94)90026-4
  30. Рудской А.И., Кузнецов Н.Т., Иванов В.К. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 5. С. 694. https://doi.org/10.31857/S0044457X23600068

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Приложение
Скачать (23KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Изотермические диаграммы растворимости соединений системы CuO–CO2–H2O: t = 25, 50, 75, 100°С; р = 0.1 МПа; Tnr – тенорит, Mlc – малахит, Azu – азурит; 1 – парциальное давление СО2 в атмосферных условиях; 2 – содержание СО2 в дождевой воде [1].

Скачать (175KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Концентрация частиц меди в растворе, находящемся в равновесии с твердыми фазами системы CuO–CO2–H2O, в зависимости от pH; t = 25 (а), 100°С (б); р = 0.1 МПа.

Скачать (192KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Изотермические диаграммы растворимости соединений системы CuO–CO2–H2O–NH3: СNH3 = 0.01 моль/кг; t = 25 (а), 100°С (б); р = 0.1 МПа.

Скачать (110KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Концентрация водных частиц и комплексов меди в растворе, находящемся в равновесии с твердыми фазами системы CuO–CO2–H2O–NH3, в зависимости от pH. СNH3 = 0.01 моль/кг; t = 25 (а), 100°С (б); р = 0.1 МПа.

Скачать (269KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Зависимость концентрации меди в растворе от температуры при растворении тенорита (Tnr) и малахита (Mlc) в растворе 0.01 m NH3.

Скачать (46KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Соотношение твердых фаз в процессе инконгруэнтного растворения малахита (Mlc) в растворе 0.01 m NH3.

Скачать (39KB)
Метаданные
9. Рис. 7. Изотермические диаграммы растворимости соединений системы CuO–CO2–H2O–NH3. СNH3 = 2.0 моль/кг; t = 25 (а), 100°С (б); р = 0.1 МПа.

Скачать (105KB)
Метаданные
10. Рис. 8. Концентрация водных частиц и комплексов меди в растворе, находящемся в равновесии с твердыми фазами системы CuO–CO2–H2O–NH3, в зависимости от pH. СNH3 = 2.0 моль/кг; t = 25 (а), 100°С (б); р = 0.1 МПа.

Скачать (237KB)
Метаданные
11. Рис. 9. Зависимость концентрации меди в растворе от температуры при растворении: а – тенорита, б – малахита, в – азурита в растворах 1.0 (1), 2.0 (2), 3.0 m NH3 (3). Черные треугольники на рис. 9б – экспериментальные данные работы [9].

Скачать (166KB)
Метаданные
12. Рис. 10. Соотношение твердых фаз в процессе инконгруэнтного растворения: а – малахита (Mlc); б – азурита (Azu) в растворах 1.0 (1), 2.0 (2), 3.0 m NH3 (3).

Скачать (84KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025