Механохимическая активация минерального сырья, как средство интенсификации обогатительных и гидрометаллургических процессов

Часть II. Влияние механохимической активации на

эффективность гидрометаллургических процессов

Методическое пособие

для студентов-обогатителей

Красноярск, 2007

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ………………………………………. 3

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………. 4 I.ЭФФЕКТЫ МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ПРИ

ПОДГОТОВКЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ, В Т. Ч. СУЛЬФИДОВ 6

II.ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ СУЛЬФИДОВ, ДРУГИХ МИНЕРАЛОВ

И СЛОЖНЫХ ПРОДУКТОВ, В ТОМ ЧИСЛЕ В АКТИВИРОВАН-

НОМ СОСТОЯНИИ …………………………………………………. 16 2.1.Классификация сульфидов по силовым характеристикам 16

2.2.Поведение сульфидов в гидрометаллургических процессах 18 2.2.1.Автоклавно-окислительное выщелачивание сульфидов 19

2.2.2.Бактериальное выщелачивние сульфидов...…………....30

2.3.Осаждение металлов, в т.ч. меди, из растворов. ……….…... 37

III.ВЛИЯНИЕ МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ НА

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА СУЛЬФИДОВ (фрагменты эксперименталь-

ных данных) ……………………………………………………….….. 40

ВЫВОДЫ …………………...…………………………….……............. 46

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА……………………………………. 48

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

Th.f. - тионовые бактерии Thiobacillus ferrooxidans;

АОВ - автоклавно-окислительное выщелачивание;

АСВ - автоклавно-содовое выщелачивание;

БВ – бактериальное выщелачивание;

Е_акт.- энергия активации;

МА - механохимическая активация;

НГМК - Норильский горно-металлургический комбинат;

ОВП - окислительно-восстановительный потенциал;

ПАВ - поверхностно-активные вещества;

РФА – рентгенофазовый анализ;

Т:Ж - соотношение твердого к жидкому в пульпе;

УДА - универсальный дезинтегратор-активатор;

ПК – пирротиновый концентрат;

НК – никелевый концентрат;

УДА - универсальный дезинтегратор-активатор.

ВВЕДЕНИЕ

При решении вопросов по более эффективному использованию минераль­ного сырья, особую роль приобретает его комплексная переработка [1], включающая и гидрометаллургические технологии, уступающие пока по энерго­затратам (например, в производстве меди) [2], и по скорости пирометаллургическим [3]. Способами повышения эффективности гидрометаллургических процессов явля­ются улучшение предварительной подготовки сырья [4], в частности увеличение его дисперсности, а также повышение температуры, давления кислорода, ко­нцентрации растворителя, уменьшения соотношения твердого к жидкому (Т:Ж) пульпы, образование нерастворимых плотных малопористых продуктов [3]. Существенны также поиск новых растворителей и сочетаний гидро­металлургических и флотационных приемов [5], рациональное сочетание пиро - и гидрометаллургических процессов [6]. Актуальность широкого применения гидрометаллургических и комбинированных способов, таких как автоклавно-окислительное выщелачивание (АОВ), сорбционно-экстракционные, хи­мические, очевидна и из [7].

К способам интенсификации гидрометаллургических процессов относятся воздействие высоких температур и давлений в жидкой среде (автоклавные), кавитация за счет ультразвука, электрогидравлического разряда и т.п., катализаторов, поверхностно-активных веществ (ПАВ), окислителей и т.д. Так, ультразвуковая обработка шеелитового[1] концентрата повышает эффективность его автоклавно-содового выщелачивания [8]. Применение оксидов азота, как катализаторов, ускоряет десульфуризацию сухих сульфидов в автоклаве в интервале температур от 573 до 773 К и давлений кислорода от 0,5 до 3,0 МПа [9], а таких ПАВ, как декстрин и сульфитный щелок, - выщелачивание минерального сырья [10].

Применение тионовых бактерий Thiobacillus ferrooxidans (Th.f.) в гидроме­таллургическом процессе позволяет рентабельно перерабатывать отвалы, в которых содержится от 0,25 до 0,5% меди [11], интенсифицировать кучное, чановое и подземное выщелачивание сульфидных и окисленно-сульфидных продуктов. Технологические схемы переработки бедных и забалансовых руд, хвостов обо­гащения, шламов также можно усовершенствовать, используя в качестве биокатализатора Th.f.

К успехам в развитии бактериального выщелачивания (БВ) можно отнести такие разработанные технологические варианты его, как подземное меди непосредственно из рудного тела, урана - из уже выработанных рудников с целью его дополни­тельного извлечения, которые используются в промышленности. Получены положительные результаты по применению Th.f. для удаления мышьяка из олово- и золотосодержащих продуктов. Тионовые бактерии ускоряют выщелачивание сульфидов и слож­ных продуктов, содержащих цинк, никель, сурьму, свинец, висмут, кобальт и другие элементы. Существенным недостатком БВ является его длительность. Однако скорость этого процесса можно повысить за счет разработанного в Институте биофизики СО РАН способа получения концентрированной биомассы бактериальных клеток [12].

Интенсифицировать гидрометаллургические процессы можно и механохимическим воздействием [13].

Настоящее методическое пособие подготовлено на основе, как литературных данных, так и результатов экспериментальных исследований автора. Выбор его темы обусловлен тем, что в настоящее время механохимический способ рудоподготовки по своей эффективности и экологичности во многих случаях может оказаться предпочтительным по сравнению с традиционно известными, в связи с чем студентам-обогатителям желательно иметь представления о новом направлении в области гидрометаллургии сульфидного сырья – МЕХАНОГИДРОМЕТАЛЛУРГИИ. Для тех из них, кто проявит повышенный интерес к этому направлению может оказаться полезным ознакомление с цитируемыми литературными источниками.

I.ЭФФЕКТЫ МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ПРИ
ПОДГОТОВКЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ, В Т. Ч. СУЛЬФИДОВ

Высокоэнергонапряженные воздействия, в нашем случае механохимическая активация (МА) существенно изменяют свойства разных материалов, в том числе сульфидов. Однако опубликованных работ о превращениях последних в активированном состоянии при последующих переделах, в том числе гидрометаллургическом, относительно немного.

О механизме превращений твердых тел при механохимической активации и образующихся дефектах. По [14] эффект Ребиндера - это эффект адсорбционного понижения прочности и облегчения деформации независимо от типа соединений - металлов, сплавов, тел с ионным, ковалентным, молекулярным строением, кристаллических и аморфных, сплошных и пористых. Степень деформации перечисленных соеди­нений определяется специфическим родством тела и среды, в которой она происходит. При этом развитая поверхность вещества - важнейший фактор, влияющий на скорость гетерогенных химических процессов. Академик П.А. Ребиндер открыл прямое влияние адсорбции молекул внешней среды на поверхности твердого тела на его деформационные свойства и усиление разрушения [15]. Новая или обновленная поверхность при этом образуется при разрыве или перегруппировке межатомных связей в месте контакта частиц, что сопровождается релаксацией энергии и стабилизацией поверхности.

Степень химических превращений в твердом теле эквивалентна величине деформации сдвига. Независимо от направленности последнего, только при воздействии высокого давления (без деформации) химические реакции не проте­кают. При этом скорость массопереноса в твердом теле, подвергнутом деформации сдвига, на 10-12 порядков больше, чем без нее, и на 3-5 порядков выше, чем в жидком состоянии. Что касается термофлуктуационного механизма активации химических процессов жидкостей и газов, то по отношению к твердофазным процессам он не реализуется. Значительная часть энергии, обра­зующейся в результате химических реакций, переходит в механическую, связанную с упругой деформацией последующего слоя твердого тела, несмотря на одинако­вый механизм протекания их, как «медленных», так и «взрывных». Если длительность «медленной» реакции при деформации сдвига составляет десятки секунд, то «взрывных» - 10^-7 -10^-9 с, т.е. имеет место различие на 8-9 порядков. Что относится к деформации сдвига при пластической деформации, то значительная часть энергии, выделяющейся при ней, переходит в тепло [16].

Пo [17-18] твердофазные реакции при МА обусловлены подвижностью дефе­ктов, образующихся в решетке, но не растворимостью минералов. При этом пропорциональная зависимость реакционной способности вещества от ве­личины его удельной поверхности отсутствует, а она в основном определяется накоплением дефектов в кристаллах. Из предложенной академиком
В.В. Болдыревым модели МА видно, что при высокоэнергонапряженной обработке твердого вещества, как правило, в приконтактных областях его воз­никает поле напряжений, релаксирующее или с выделением тепловой энергии, или с образованием новой поверхности, дефектов в кристаллах, или в виде ини­циированной химической реакции в твердой фазе. Характер релаксации, в свою очередь, определяется физико-химическими свойствами активируемого вещест­ва, величиной механического воздействия, размером активированных частиц и т.п. С увеличением механической нагрузки и ее длительности имеет место пере­ход от релаксации с выделением тепла к релаксации, сопровождающейся разрушением, увеличением удельной поверхности, пластической деформацией вплоть до аморфизации структуры вещества. При этом для одних соединений (например, ферритов-шпинелей) наблюдаются сдвиговые деформации в плотноупакованной кислородной подрешетке, вызывающие нарушение нормального распределения в катионной подрешетке, а для литиевого минерала (сподумена - LiAl[Si₂O₆]) - изменение координации одного из элементов, образующих решетку.

При высокоэнергонапряженном воздействии на вещества или их смеси из их разрозненных частиц получается сложная гетерогенная система. МА приво­дит к изменению достаточно крупных агрегатов на основе мелких частиц и микрокристаллических блоков. Последние являются концентраторами избы­точной энергии, подведенной к веществу при высокоэнергонапряженной нагрузке. На этой стадии разрушения структуры минералов при продолжении МА имеет место релаксация [19].

Твердофазные реакции в твердом теле могут протекать по механизмам:

а).самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с постепенным наращиванием избыточной энергии до критического уровня с последующим резким ее сбросом и с характерным значительным экзотермическим эффектом (например при синтезе сфалерита - ZnS); б).с осуществлением массопереноса и созданием плотных контак­тов между частицами, необходимых для создания взаимопроводящих замкнутых контуров (например, реакция взаимодействия между AgCl и KI); в).с выделением O или O₂ при разложении оксидов (на примере ВаO₂); г).кислотно-основного взаимодействия, скорость которого определяется соде­ржанием в твердом теле как свободной, так и конституционной воды [20].

Особенности активированных веществ по [21] определяются следующими факторами: а).мо­лекулы жидкостей и газов, особенно их атомарные фрагменты, сорбированные на внешней поверхности частиц, диффундируют по стерическим структурным дефектам, образуемым при их механическом разрушении, на глубину до 50 нм и более, вступая в контакт с атомами твердого тела, что приводит к образованию многих других дефектов; б).имеет место молекулярноплотное агрегирование активи­рованных частиц; в).остаточные необратимые деформации в активированных частицах совместно с действием жидкостей, паров и газов в конечном счете яв­ляются основой структурных превращений и повышения реакционной способности вещества.

По [22] химические реакции в твердом теле в зависимости от механизма должны отличаться по способности чувствовать в кристаллах разные дефекты. Разупорядочивание решетки, не связанное с уве­личением концентрации дефектов, влияющих на лимитирующую стадию реакции, еще не говорит о том, что реакционная способность вещества будет повышена.

По [23] кристаллические структуры природных минералов во многом оп­ределяют их устойчивость, а следовательно, и изменение свойств, а их совокупность - реальную структуру. Дефекты подразделяются на: а).точечные размером от одного до нескольких атомных объемов (или нульмерные) - вакан­сии, межузельные атомы, атомы-примеси в узлах подрешетки и их сочетания; б).линейные или одномерные - дислокации, ответственные за нарушение пра­вильного чередования атомных плоскостей (краевые и винтовые), цепочки вакансий, межузельных атомов; в).плоские или двумерные - границы кристал­лических зерен и двойников и межфазовые, дефекты упаковки (отклонения последовательности в расположении атомных слоев), поверхность кристалла; г).объемные или трехмерные - скопления точечных дефектов: поры, кристал­лические и жидкие включения, ламели распада в двухфазных кристаллах и др.

При МА ионных кристаллов деформационная электронная эмиссия и де­формационная люминесценция возникают только при пересечении дислокаций. При этих условиях в деформируемых кристаллах появляются электронные воз­буждения или так называемые электронные и дырочные центры, при рекомбинации которых происходит эмиссия электронов [24].

Авторы [25] при разработке кинетической модели механохимического ра­зрушения исходили из того, что если частица подвергается воздействию, меньшему определенного значения, то дислокации еще не образуются и плас­тической деформации не происходит. При повышении степени воздействия на частицу появляются дислокации, а затем и их скопления. При высоком уровне напряжения, механически подводимого к частице, упругая энергия дислокаци­онного скопления начинает релаксировать или в форме разрушения, или в форме пластического течения. Начало МА связано с точкой вязкохрупкого пе­рехода, т.е. перехода от хрупкого разрушения частиц к их пластической деформации, который может быть реализован при достижении определенного размера частиц.

По [26] МА твердого тела - это процесс поглощения им части подводи­мой механической энергии с переходом в тепловую, расходуемую на изменение его кинетического и транспортного коэффициентов, что «сопровождается изме­нением химических потенциалов твердой фазы». Так как переход механической энергии в энергию химических потенциалов необратим и носит диссипативный характер, она может использоваться в физико-химических процессах или релаксировать в тепло.

Активные центры, образующиеся при МА твердого тела, могут быть представлены разорванными и деформированными связями, ионами с аномаль­ным или нестехиометрическим зарядом и низкокоординационными атомами [27]. Изменения свойств минералов, подвергнутых МА, характеризуются обра­зованием электронных и структурных дефектов, ростом микроискажений решетки, распадом структуры при сохранении отдельных координационных группировок и т.п. [28, 29].

Скорость механохимических реакций в гидратированных оксидах сущест­венно больше, чем в безводных вследствие инициирования их кислотными и основными центрами, дополнительно образующимися за счет механохимически индуцированных дефектов [30].

Авторы [31], исходя из пространственной модели твердого тела в зависи­мости от особенностей и параметров МА, считают возможным регулировать количество энергии, накапливаемой веществом, распределять ее в его толще, что позволяет дифференцировать подготовку сырья с учетом характера его после­дующей обработки: растворения, спекания, и т.п.

По [32] при слабом режиме активации гематита - a -Fe₂O₃ имеют место передвижение и аннигиляция дислокаций с увеличением размеров блоков кристаллитов и рос­том дефектов двойникования, при более сильном - существенное накопление микроискажений из-за появления и передвижения дислокаций и концентрирования дефектов до критического уровня, в результате чего кристаллиты разрушаются. Дальнейший рост степени МА приводит к увеличению плас­тической деформации в кристаллах минерала, что сопровождается возникновением высоких концентраций анионных и катионных вакансий. Реак­ционная способность механоактивированного a -Fe₂O₃ резко возрастает.

Высокоэнергонапряженная обработка материалов в различных аппаратах имеет свои особенности, связанные с различными характеристиками образую­щихся активных центров с разной длительностью действия [33].

О влиянии механохимической активации на свойства сульфидов. Наиболее эффе­ктивным критерием реакционной способности веществ в активированном состоянии, очевидно, можно считать их поведение в конкретных технологиях. По [34] МА в планетарной мельнице периодического действия М-3 (в дальнейшем М-3) [35-36] такого дисульфида железа, как пирита - FeS₂, кристаллизующегося в кубической сингонии, приводит к смещению потенциала гальванопары Au-FeS₂ - (раствор NaCl) в область, соответствующую более высоким скоростям растворения золота и повышает его переход в раствор в 2-4 раза. По [37] обработка Au-Ag-As-концентрата, содержащего 40% сульфи­дов, на укрупненной установке струйного измельчения обеспечивала получение продукта крупностью 8-30 мкм. После концентрирования золота при последующем сорбционном цианировании его извлечено 96-97% по сравнению с 75% из исход­ного. То, что при МА достигается более высокий уровень реакционной способности минерального сырья, очевидно из того, что обработка сульфидов в М-3 позволяет вскрывать элементы-примеси, входящие в их решетку или рассе­янные между кристаллами, например в Au-содержащих FeS_2(кy6.) и FeAsS – арсенопирите [38]. Обработка продуктов в таком аппарате в течение 20-40 с дает возможность при последующем цианировании извлечь на 9,3% золота больше, чем в контрольном опыте. Этот показатель возрастает до 13,3-17,3% при более длительной актива­ции или при внесении в систему флотореагентов. Больше меди можно получить из медно-пиритных руд, содержащих благородные металлы, после активации в аппарате с вихревым слоем [39].

Исследования мессбауэровских спектров халькопирита - CuFeS₂, активированного в виб­рационной мельнице 30 мин и более, при удельной энергии 0,5 кВт•ч/кг, показали, что шесть линий переходят в дублет с квадрупольным расщеплением 0,60 мм/с, что означает переход из антиферромагнитного состояния в парамаг­нитное. Плотнейшая гексагональная упаковка из атомов серы в CuFeS₂ или плотно упакованная подрешетка её вследствие обработки в этом аппарате разупорядочивается, т.е. происходит трансляционное смещение слоев в плотноупакованной анионной подрешетке из-за сдвиговых деформаций и пере­хода тетра-катионов в октаположения [40].

По [41] характер изменений CuFeS₂ при МА определяется удельной энер­гией. При ее величине < 0,2 кВт•ч/кг они сводятся к его хрупкому разрушению, при более высокой начинается пластическое деформирование и спекание акти­вированных частиц, сопровождающееся обессериванием. При 1,5 кВт•ч/кг активированные фракции представлены смесью a, b и g -фаз.

При обработке CuFeS₂, активированного в вибрационной мельнице, 0,25 М растворами Fe₂(SO₄)₃ и H₂SO₄, кеки в зависимости от времени его актива­ции представлены дигенитом с химической формулой Cu_1,765S, халькозином - Cu₂S, а также таким образовавшимися фазами, как CuSO₄, FeSO₄ ^. H₂O, 4Fe₂(SO₄)₃ ^. Fe₂O₃ ^. 27H₂O, Fe₂(SO₄)₃ и Fe_xS_x+1 [42], а извлечение меди в жидкую фазу из фракций 5-20-минутной активации пропорционально степени разрушения структуры минерала. Для фракций же, обработанных 25 и 30 мин, эта пропорциональность нарушается в связи с агрегацией активированных
частиц [43, 44].

Авторы [45] смогли повысить эффективность АОВ халькопиритных кон­центратов в сернокислой среде при температуре 383 К и давлении кислорода l,5-2,0 МПа, предварительно обработав их в вибрационном аппарате. При этом медь из активированных фрак­ций удалось полностью извлечь через 1-2 ч по сравнению с 20% из фракции, полученной в шаровой мельнице. Позже возможность увеличения реакционной способности CuFeS₂ при пропускании через вибрационную мельницу, а также аттритор, подтверждена и в [46]. Интенсифицирующее влияние активации халькопирит­ных концентратов на их гидрометаллургическую переработку отражено и в [47].

Более подробно остановимся на результатах работ [48, 49], авторы ко­торых применили М-3 для подготовки этих продуктов к АОВ. Как ими показано, на термограммах активированного концентрата, нагреваемого в ат­мосфере гелия, наряду с характерным пиком при температуре 793 К появляются два других при 573 и 873 К, связанных соответственно с термическим разложением Cu₂S (халькозина) и FeS_2(кy6.), как продуктов его МА. По [50] CuFeS₂ в составе концентрата при АОВ растворяется с окислением S^2- дo или S⁰ по реакциям:

2CuFeS₂ + 8,5O₂ + H₂SO₄ = 2CuSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + Н₂O (1);

2CuFeS₂ + 2,5O₂ + 5H₂SO₄ = 2CuSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 5H₂O +4S⁰ (2).

Скорость выщелачивания сульфидных продуктов, содержащих CuFeS₂, за­висит от их состава. При совместном АОВ CuFeS₂ и FeS, компонентов пирротинового концентрата, между ними возникает микрогальванический эффект, тормозящий переход меди в жидкую фазу [51].

Обработка в М-3 позволяет повысить извлечение меди за 5-6 ч последующе­го АОВ халькопиритового концентрата с 53-54 до 92-94% в низкотемпературном режиме (379 К, 0,8-1,0 МПа). Анализ результатов [45] показывает, что вибрационную мельницу нельзя считать приемлемой для обработки халькопиритового концентрата из-за ее чрезмерной длительности (2,5 ч), несмотря на высокое конечное извлечение меди при последующем АОВ. Из данных [48-49] очевидно, что, хотя время активации аналогичного продукта в планетарном аппарате неизмеримо меньшее, чем в вибрационном, его последующая автоклавная переработка (5-6 ч) также не является оптималь­ным вариантом. Кроме того, слишком велик расход серной кислоты (отношение H₂SO₄ : CuFeS₂ = 1,0: 1,1).

Возможности применения механохимии в гидрометаллургии и обогаще­нии цветных, редких и благородных металлов неоднозначны. Если, например, при флотационном разделении от характера МА и типа примененного аппарата зависит, произойдет оно или нет [51-52], то эффективность выщелачивания, как правило, повышается. Так обработка медно-цинкового промпродукта в М-3 при раз­личных соотношениях массы его и мелющих тел в диапазоне от 0,5 до 4 мин позволяет уменьшить время последующего АОВ в сернокислой среде при температуре 383 К, давлении кислорода 0,4 МПа с 5-6 до 2-3 ч при удвоении селективности извлечения цинка по от­ношению к железу и меди [53]. Столь существенное повышение реакционной способности минерального сырья при обработке в высокоэнергонапряженном аппарате объясняется концентрированием энергии в поверхностных слоях или в так называемых зонах остаточных напряжений. Последующие процессы, связан­ные с ее поглощением, - механохимические: аморфизация кристаллической структуры, полиморфные переходы, различные твердофазные реакции [54].

В 2,5-3 раза возрастает переход цинка в сернокислый выщелачивающий раст­вор из цинкового концентрата с повышенным содержанием FeS_2(кy6.) после обработки в планетарной мельнице АИ-2х150 даже через 10 дней хранения [55].

По [56] МА смеси молибденита - MoS₂ и нитрата калия - KNO₃ позволяет уменьшить температуру твердофазной реакции его окисления на
50-100 градусов ниже точки плавления KNO₃ за счет образования молекулярно-плотного контакта между реагентами в результате их пластической деформации. По [57] при выщелачивании механоактивированного MoS₂ растворами азотной кислоты в карбоновых кислотах, спиртах и сложных эфирах его раство­римость определяется не только дисперсностью, но и длиной углеродной цепи органических растворителей. С применением гармонического анализа профиля рентгеновских линий показана связь между МА MoS₂ и уменьшением областей когерентного рассея­ния его кристаллической структуры [58]. Как показано в [59], предварительная МА молибденита уменьшает температуру его последующего термического взаимодействия с нитратами щелочных метал­лов на 100-150 градусов.

II.ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ СУЛЬФИДОВ, ДРУГИХ МИНЕРАЛОВ И СЛОЖНЫХ ПРОДУКТОВ, В ТОМ ЧИСЛЕ В
АКТИВИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ

2.1. Классификация сульфидов по силовым характеристикам

Предметом настоящего описания являются сульфи­ды с низкими, средними и высокими силовыми характеристиками, содержащими Cu, Fe, Ni, Co, Sn, Pb, Bi, Mo, Sb, Zn, Hg, As, Сd, Ag. В основу расположения минералов (табл.1) по этому показателю, характеризующему меру кулоновского взаимодействия отрываемого (чаще валентного) электрона с ядром или иначе меру донорно-акцепторных (кислотно-щелочных) свойств атомов и ионов, входящих в состав сульфидов, положена классификация А.А. Годовикова [60].

Из сульфидов, формулы которых не удовлетворяют обычным валентным соотношениям, отметим хизлевудит - Ni₃S₂, пентландит - (Ni,Fe)₉S₈ и некоторые другие. Они характеризуются метал­лической компонентой связи, появляющейся, как результат катион-катионного взаимодействия. Бόльшая часть халькогенидов от­носится к халькофильным минералам и имеет ковалентную связь. Формирование химической связи в структурах ковалентных халькогенидов происходит по донорно-акцепторному механизму, когда каждая пара электронов удовлетворяет одно ее направление. При этом могут возникать варианты:

а).число донорных электронных пар у анионов соответствует числу гибридизированных валентных орбиталей у катио­нов; в результате образуются структуры нормальных халькогенидов (моноанионные сульфиды – клейофан (ZnS), полианионные - пирит и марказит, имеющие одинаковую химическую формулу FeS₂, но кристаллизующиеся соответственно в кубической и ромбической сингониях; б).донорных пар меньше, чем валентных орбиталей у катионов; в результате возникает катион-катионное взаимодействие с образованием кластерных халькогенидов (структура никелина - NiAs);
в).число гибридизиро­ванных орбиталей катионов меньше числа электрон- ных пар у анионов, что часто приводит к молекулярным структурам с образованием сульфосолей.

Таблица 1. Классификация сульфидов по силовым
характеристикам [60]

Сульфиды со средними силовыми характеристиками

Сульфиды с низкими силовыми характеристиками

Сульфиды с высокими силовыми характеристиками

Другие сульфиды

Сульфосоли

Кристаллографическая структура сульфида (рис.1) имеет существенное значение при его переработке в гидрометаллургических или пирометаллургических переделах, влияя на технологические параметры в тех или иных процессах, что будет показано нами на примере халькопирита - CuFeS₂ и талнахита - CuFeS_1,8, имеющих близкий химический состав, но кристаллизующихся соответственно в тетрагональной и кубической сингониях, в последней главе.