Химия геотехнологических процессов (часть 2)

Таким образом, в любом геотехнологическом процессе можно выделить три одновременно происходящих процесса. Это — диффузия рабочих агентов к границе раздела фаз, сама химическая реакция и диффузия продуктивных флюидов из зоны реакции, причем скорость процесса может тормозиться как скоростью диффузии, так и скоростью реакции, а влияние этих факторов в различных процессах различно.
Скорость реакции зависит от температуры и концентрации реагирующих компонентов. Температура оказывает не только положительное, но и отрицательное влияние, так, например, увеличиваются потери продуктов вследствие образования побочных продуктов, увеличивается агрессивность рабочих агентов и продуктивных флюидов, снижается селективность сложных реакций. Поэтому все подземные химические процессы надо оценивать по фактору температуры как с положительной, так и отрицательной стороны, находя оптимум на базе экономических расчетов.
Концентрация реагирующих веществ оказывает влияние на скорость реакций всех типов (кроме реакции нулевого порядка). Для суждения об изменении скорости реакции строят кривые зависимости концентрации реагентов от времени, которая снижается во времени. Скорость реакции пропорциональна давлению в степени, равной порядку реакции, но повышение или понижение давления имеет предел экономического характера.
С помощью различных растворителей возможно эффективно переводить в подвижное состояние многие полезные ископаемые. Такой перевод происходит в результате процессов растворения и выщелачивания, которые различаются по механизму взаимодействия растворителя и растворяемого вещества.
Растворение протекает без нарушения химического состава полезного ископаемого (в результате диффузии и межмолекулярного взаимодействия). Это — процесс простого (или физического) растворения. Процесс растворения лежит в основе технологии скважинной добычи растворимых в воде солей — галита, сильвинита, бишофита и др.
Растворение, сопровождающееся изменением данного вещества как химического соединения и переводом его в раствор, называется выщелачиванием. Методом подземного выщелачивания ведется извлечение из руд металлов, их солей и окислов. В качестве выщелачивающих агентов используются кислородные (серная, азотная, фосфорная, сернистая) и бескислородные (соляная, сероводородная) кислоты, водные растворы солей (соды, сернистого натрия, сернистокислых солей щелочных металлов). При выщелачивании процесс массопередачи протекает (по крайней мере) в двух кинетических областях, характеризующихся коэффициентами внешней и внутренней диффузии.
Природа растворяемого вещества и растворителя определяет энергию и характер их взаимодействия, а также растворимость, т. е. способность веществ равномерно распределяться в том или ином растворителе.
Понятие растворимости как концентрации насыщенного раствора применимо лишь в случае физического растворения. Химическое же растворение (выщелачивание), как правило, осуществляется в условиях практической необратимости процесса. Понятие растворимости в строгом смысле этого слова здесь оказывается неприменимым. Под растворимостью минералов в химических растворителях понимается интенсивность их взаимодействия, которая характеризует кинетическую сторону процесса растворения — реакционную способность или устойчивость минерала по отношению к растворителю, но не условие его равновесия с растворителем.