Введение
1. Литературный обзор 10
1. Физико-химические свойства оксидных фаз железа состава FexOy 10
1.1. Диаграмма состояния железо-кислород 10
1.2. Общие сведения о кинетике растворения оксидов металлов 15
1.2.1. Химические теории растворения оксидных фаз 16
1.2.2. Электрохимические модели растворения оксидов 17
1.3. Кинетика растворения оксидов железа в кислых средах и влияние различных факторов 22
1.3.1. Влияние различных факторов на кинетику растворения оксидов железа 23
1.4. Электрохимические свойства оксидов железа 26
1.4.1. Природа потенциала на границе раздела фаз оксид/раствор 26
1.4.2. Влияние поляризации на растворение оксидов железа 30
1.4.3. Количественные кинетические теории растворения оксидов металлов в водных растворах, содержащих анионы и комплексоны 31
1.5. Влияние комплексонов на кинетику растворения оксидов металлов 34
1.5.1. Факторы, влияющие на скорость растворения оксидов металлов в водных растворах комплексонов и других комплексообразующих агентов 35
1.5.2. Адсорбционные закономерности на границе оксид/раствор в присутствии комплексонов 38
1.6. Модели гетерогенной кинетики, используемые для расчета кинетических параметров 42
2. Объекты и методы исследования 48
2.1. Объекты исследования 48
2.1.1. Идентификация кристаллической структуры оксидов железа и исследование состояния поверхности 48
2.1.2. Основные реактивы 53
2.2. Методы исследования 54
2.2.1. Методы исследования кинетики растворения оксидов железа в серной кислоте и с добавками комплексона 54
2.2.2. Методы измерения адсорбции комплексона на поверхности оксидов железа 56
2.2.3. Потенциометрическое титрование суспензии оксидов железа 57
2.2.4. Злектрохимрїческие измерения 64
2.2.5.Импедансные измерения 67
3. Экспериментальные данные и их анализ на основе использования принципов кинетики гетерогенных реакций и фрактальной геометрии для описания кинетических кривых растворения оксидов железа в серной кислоте, содержащей добавки ОЭДФ 68
3.1. Влияние природы кислоты и анионного состава на процессы растворения магнетита 68
3.1.1. Результаты кинетических исследований растворения магнетита в серной кислоте 69
3.1.1.1. Форма кинетических кривых растворения в серной кислоте 69
3.1.1.2. Анализ кинетических данных методом аффинных преобразований 70
3.1.2. Моделирование кинетических процессов растворения магнетита 71
3.1.2.1. Выбор моделей гетерогенной кинетики для описания процессов растворения 71
3.1.3 Модель сжимающейся сферы с учетом фрактальности 74
3.1.4. Модель Бартона-Странского. учитывающая активные центры растворения (дислокации, дефекты) 80
3.1.5. Анализ кинетических данных с использованием моделей, учитывающих активные центры растворения (модель Дельмона) 83
3.1.6. Методика расчета постоянных скоростей Wg nWt 88
3.1.7. Методы определения функциональной зависимости JV, от различных параметров 89
3.2. Особенности влияния добавок ОЭДФ, содержащихся в растворах серной кислоты на кинетические кривые растворения магнетита 91
3.2.1. Особенности методики выполнения экспериментальных исследований влияния ОЭДФ на кинетические параметры растворения магнетита 91
3.2.2. Результаты кинетических исследований влияния ОЭДФ 92
3.2.3. Расчет удельной скорости растворения с добавками ОЭДФ с использованием модели Бартона-Странского 94
3.2.4. Особенности влияния рН, Т и комплексонатов железа на скорость растворения магнетита в добавках ОЭДФ 95
3.2.5. Влияние концентрации ионов Fe(IT) на скорость растворения магнетита в серной кислоте и с добавками ОЭДФ 96
3.2.6. Эмпирическая зависимость постоянной скорости растворения при различных значениях кинетических параметров (С, рН, Т) 100
4. Экспериментальное изучение электрохимического поведения магнетитового электрода в растворах серной кислоты, содержащей добавки ОЭДФ 103
4.1. Экспериментальное изучение влияния скачка потенциала на границе агнетит/электролит на скорость его растворения 103
4.1.1. Электрохимическое поведение магнетита в растворах серной кислоты 103
4.2. Исследование влияния катодной поляризации на процесс растворения магнетита в серной кислоте 105
4.2.1. Моделирование катодной стадии растворения магнетита в серной кислоте 106
4.3. Влияние ОЭДФ на катодное растворение магнетита 117
4.4. Экспериментальное изучение реакции диспропорционирования окислов железа при растворении их в серной кислоте 120
4.4.1. Теоретическое обоснование процессов диспропорционирования магнетита при его растворении в серной кислоте 126
4.5. Результаты экспериментального изучения величины стационарного потенциала магнетита 129
4.5.1. Влияние ОЭДФ на электрохимическое поведение магнетита в растворах серной кислоты 13 О
5. Экспериментальное исследование влияния ОЭДФ на отдельные стадии процесса растворения оксидов железа в кислых средах 132
5.1. Экспериментальное изучение кислотно-основных характеристик оксидов железа и поверхностных комплексов, возникающих на границе оксид/электролит 132
5.1.2. Кислотно-основные свойства оксидов железа 135
5.2. Экспериментальное изучение адсорбционных закономерностей оксидов железа 143
5.2.1. Экспериментальное изучение адсорбции ОЭДФ на магнетите и гематите в зависимости от рН и концентрации ОЭДФ 143
5.2.2.1. Особенности адсорбции комплексонов и комплексонатов 144
6. Идентификация многостадийного механизма растворения оксидов железа и моделирование влияния ОЭДФ на эти процессы в кислых средах 155
6.1. Моделирование механизма и кинетики растворения оксидов и гидроксидов железа в кислых средах 155
6.2. Применение кислотно-основной модели для описания процессов стимулирования растворения оксидов железа 156
6.2.1. Влияние концентрации серной кислоты на кинетику растворения магнетита и гематита 160
6.2.3. Моделирование влияния ионов железа (II) на кинетику растворения оксидов железа в кислых средах 165
6.3. Моделирование влияния потенциала на скорость растворения оксидов железа в рамках кислотно-основной теории 171
6.4. Особенности влияния комплексонов на скорость растворения оксидов железа в кислых средах 173
6.5. Схема механизма адсорбционного влияния протонированного комплексоната железа 178
Общие выводы 184
