Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги ислом Каримов номидаги

8.1-расм. Танлаб эритиш жараёнининг схематик модели
1-минерал юзасига δ₁ қалинликда туташган эритма қатлами; II – реакциянинг қаллиқ маҳсулоти қатлами қалинлиги δ₂; III – танлаб эритилувчи модданинг реакцияга киришмаган қисми; С₀ ва С₀^/ - эритмада реагент ва реакция маҳсулотининг концентрацияси; С₁ ва С₁^/ - минерал ва эритма орасидаги чегарада реагент ва реакция маҳсулоти концентрацияси; С₂ ва С₂^/ - реакцияга киришмаган минерал қисми юзасида реагент ва реакция маҳсулоти концентрацияси.
Эритилувчи кристалл ёнидага диффузион қатламда эриган модда концентрацияси тўйинган эритма концентрациясига яқинлашади. С_н унга тенг деб қабул қилиниши мумкин. Агар танлаб эритувчи эритма қатламида эриган модда концентацияси С бўлса, концентрациялар фарқи Сн-Со қанчалик катта бўлса, бу модданинг диффузия тезлиги шунчалик тез бўлади.
Эриш тезлигининг миқдори А. Шукарев тенглиги билан ифодаланади:
dC/dτ = kS ( С_н- Co), (1)
бу ерда dC/dτ - вақт бирлиги ичида эрувчи модда миқдори;
S - эритилувчи юза майдони;
К- эритилувчи модда D диффузия коэффициентига тўғри пропорционал ва диффузия қатлами δ қалинлигига тескари пропорционал коэффициент,


k = D / δ. (2)
унда
dC/dτ = DS/ δ ( С_н- Co). (3)
Шундай қилиб, эритилувчи модда диффузия коэффициенти, минерал юзаси ва бу юза олдидаги ва танлаб эритувчи эритма қатламида эриган модда концентрациялари фарқи эритиш тезлигига пропорционал.
Танлаб эритиш тезлиги жараённинг бошида энг катта катталикка эга ва Сн=Со бўлганда яъни эритма тўйинганда нолга тенг бўлиб қолади. Бошқа тенг шароитларда эритиш тезлиги минерал заррачалар юзасига тўғри пропорционал ва эритишнинг физикавий шароитларига боғлиқ диффузион қатлам қалинлигига, хусусан пульпани аралаштириш шароитларига тескари пропорционал.
Майин янчилган рудани танлаб эритишда аралаштириш тезлиги катта аҳамиятга эга, чунки руда зарралари суюқликнинг қуюн оқими билан олиб кетилади ва қаттиқ фаза юзасининг янгиланиш тезлиги аралаштириш интенсивлиги кўпайиши билан ўзгаради. Кўп ҳолатларда айнан диффузия тезлиги эритиш тезлигини лимитлайди.
Газсимон реагент (ҳаво кислороди) иштирокида танлаб эритганда газ пуфакчалар кўринишида суюқлик қатлами орқали ўтказилади, пуфакчалар махсус дисперсловчи қурилмаларда ҳосил қилинувчи газ оқимида ҳосил бўлади. Ҳосил бўлувчи газ пуфакчалари йириклиги газнинг эриш кетишга катта таъсир кўрсатади. Пуфакчаларнинг йириклигига биринчи навбатда газ-суюқлик алоқа қилувчи юза йиғиндиси боғлиқ. Агар танлаб эритиш тезлиги газнинг эриб кетиши билан чегараланган бўлса, у газ босимининг ортиши, унинг узатилиш тезлиги, аппарат баландлиги ва пуфакчалар йириклигининг камайиши билан ўса бошлайди:
dC/dτ~pqH 1/rⁿ (4)
бу ерда р - газ босими; р =/K_ГС_Н; К_Г - Генри констатаси; С_н - у билан тўйинган эритма концентрацияси; q - вақт бирлиги ичида узатилаётган газ миқдори; Н - пуфакчаларнинг кўтарилиш баландлиги; r - газ пуфакчаларининг радиуси.
Танлаб эритиш тезлиги, шу жумладан бактериал ҳам кўп технологик параметрларга боғлиқ. Танлаб эритиш кинетикасини экспериментал ўрганишдан мақсад жараённи ўтказишнинг оптимал шароитларини қидиришдир.
Эксперимент бошланишидан олдин лимитловчи босқич номаълум, шунинг учун жараён тезлиги формал-кинетик тенглик бина тарифланади, у қайтмас кимёвий реакция учун қуйидаги кўринишга эга
- dS/dτ=kPⁿψ(S), (5)
бу ерда: dS/dτ - қаттиқ фазада танлаб эритилувчи материал тезлиги; к - реакция тезлиги константаси; Р - вақт моментида τ эритмада реагент концентрацияси; п - реагент бўйича реакция тартиби; ψ(S) - юза катталигини ва тезлик ўзгаришини ҳисобга олувчи юзанинг камайиши, қаттиқ қобиқ ўсиши ва ҳ. билан шартланган функция.
Кинетикани ўрганишда танлаб эритиш даражасининг жараённинг давомийлигига боғлиқлиги турли шароитларда экспериментал аниқланади, асосий кинетик параметрлар (реакция тартиби, тезлик константаси, лимитловчи босқич) аниқланади. Олинган жараён тезлиги тенгламаси кейинчалик аппаратура тахт қилишда ва технологияни оптималлаш учун қўлласа бўлади.
Бактериал танлаб эритиш жараёнини тавсифлашнинг мураккаблиги шундаки, кимёвий гетероген реакциялар кечиш қонуниятларини ферментатив катализнинг кинетик қонуниятлари билан боғлаш керак.
3. Сульфидли минералларни бактериал кимёвий оксидлаш ва танлаб эритиш эриган реагентлар (бактериялар экзометаболитлари) ва бактерияларни ўзларининг қаттиқ моддалар – сульфидли минераллар билан ўзаро таъсирлашиши гетероген жараённи ифодалайди. У таъсирлашувчи моддалар ва уларни реакция маҳсулотларини минерал юзасига транспорти, шунингдек, кўп сонли хужайралар иштирокида ферментларнинг юзасида ва ичида кечувчи биокимёвий реакциялар босқичини ўз ичига олади. Агар биринчи босқич кинетикаси диффузя қонуниятларига бўйсинса, унда иккинчиси – ферментатив кинетика қонуниятларига бўйсинади. Ҳозирги вақтда мавжуд маълумотлар сульфидли минералларни бактериал оксидлаш жараёни интенсив аралаштиришли аппаратларда кинетик соҳада кечиши мумкинлиги ҳақида тахмин қилишга имкон беради. Биринчидан, жараён ташқи ва ички диффузия учун шартли белгилар йўқлиги ва бактериал оксидлаш тезлигининг пульпани аралаштириш шароитларига боғлиқ эмаслиги билан характерланади. Иккинчидан, темир, олтингугурт ва сульфидли минералларнинг оксидланиш тезлигини ҳароратга боғлиқлиги кучли. Сульфидларни механик аралаштиришли реакторларда бактериал оксидлашда ҳарорат коэффициенти кўрсаткичи 2-3 га тенг, бу Вант-Гофф қоидаси бўйича кинетик соҳада кечувчи реакциялар учун характерлидир.
Сульфидли минералларни оксидлаш ферментатив кинетикасини ўрганишда асосий кинетик константалар ҳисобланадиган минерал - субстратни танлаш маълум қийинчилик туғдиради. Минералларни бактериал оксидлашда ҳар бир алоҳида ҳолат учун дастлабки тажрибалар ва термодинамик ҳисоблашлар асосида селективлик қаторида энг кам чидамли минерал аниқланади. Арсенитли концентратларни оксидлаганда асосий ва энг осон оксидланувчи субстрат арсенопиритдир FeAsS. Ҳисоблашни соддалаштириш учун субстрат концентрацияси ўрнига қаттиқ фазада сульфидли маргимушни эритма ҳажмига қайта ҳисобланган массаси қабул қилинади. Масалан, мис-рухли концентратларни танлаб эритишда ҳисоблашлар мис ва рух бўйича амалга оширилган.
Маргимуш таркибли концентратларни бактериялари билан оксидлаганда пульпадаги биомасса концентрацияси хужарарларнинг қуруқ вазни бўйича 2,5г/л, танлаб эритилувчи субстратнинг тарли концентрацияларида реакцияларнинг бошланғич тезликлари, субстрат бўйича реакция тартибини ҳисоблаш натижалари кўрсатишича, n- тартибли реакция учун вақтнинг бошланғич моментида оксидланиш тезлиги қуйидагига тенг:
(6)
бу ерда k - реакция тезлиги константаси; S₀ - танлаб эритилувчи субстратнинг бошланғич концентрацияси.
Реакция тартиби тенгликни лагорифмлагандан кейин олинган тенглик билан топилади:

Ушбу ферментатив реакциялар кинетикаси тавсифига кўра одатда Михаэлис – Ментен ферментатив катализ тенглиги ишлатилади

V = V_max· S / (S + k_m), ( 23 )

бу ерда V – ферментатив реакция тезлиги,

S – субстрат концентрацияси,
k_m – Михаэлис – Ментен константаси
Михаэлис-Ментен тенглигидан нисбатан оддий ферментатив реакцияларни бошланғич тезликлар усули билан ўрганишда фойдаланиш кўлай, масалан, темир зангини бактериал оксидлаганда. Аммо тўлиқ кинетик эгри чизиқлар оксидланиш маҳсулотлари йиғилиши ва субстрат концентрацияси камайганда ҳисобга олиниши, бошланғич вақт моментига экстраполланган тезлик кўрсаткичига караганда анчагина кўпроқ маълумот сақлайди. Бу ҳолатда кинетик параметрларининг аниқ кўрсаткичларини олиш учун асосий шартга риоя қилиш керак – субстратнинг умумий концентрацияси тажриба давомида ўзгариши керак эмас, яъни хужайралар зичлиги популяциясида сезиларли ўзгаришлар рўй бериши керак эмас, бунга уларнинг катта концентрациясида эришилади.