Химия геотехнологических процессов (часть 2)

Диффузия - перенос вещества, обусловленный выравниванием его концентрации в первоначально неоднородной системе. Происходит вследствие теплового движения атомов, молекул или более крупных частиц вещества, например частиц дисперсной фазы в коллоидных системах. Механизм диффузии в газах, жидкостях, твердых телах различается. Закономерности диффузии описываются законами Фика: внешняя - снаружи твердого тела (зерна или куска рудного материала, массива горной породы), внутренняя - внутри твердого тела; конвективная - турбулентная, способствующая возрастанию константы скорости процесса (по сравнению с медленной молекулярной диффузией); коэффициент диффузии - величина, зависящая от массы и размера диффундирующих частиц, состава системы, температуры и давления и в линейном приближении не зависящая от концентрации. Коэффициент пропорциональности в законах Фика определяет скорость накопления вещества в данной точ-ке(размерность в системе СИ - м2/с).
Химический процесс необходимо вести в условиях максимального извлечения и максимальной селективности. Практически все геотехнологические процессы относятся к гетерогенным. Примером такого процесса может служить подземная газификация угля, где сам процесс можно подразделить на пять стадий: внешняя диффузия кислорода через пограничный газовый слой, внутренняя диффузия кислорода через слой выгоревшего угля, химическая реакция, внутренняя и внешняя диффузия продуктов реакции через слой золы и пограничный слой газа.
Таким образом, в любом геотехнологическом процессе можно выделить три одновременно происходящих процесса: 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.

---