ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ K,СА//SO4,CO3,HCO3,F-H2O ПРИ 250С НА УРОВНЕ ЧЕТЫРЁХКОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Mahmadmurodov A. - Associate Professor of the Department «General and Inorganic Chemistry» of the Tajik State Pedagogical University. Sadriddin Aini. Tel. 918-24 - 34 - 53.

Usmonov M. - Associate Professor of the Department of Chemical Technology and Ecology, Tajik State Pedagogical University. Sadriddin Aini. Tel. 918-88-78-12

УДК 541. 123. 6

O I

УРОВНЕ ЧЕТЫРЁХКОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА.

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ K,Ca//SO4,CO3,HCO3,F - H2O ПРИ 250С НА

Солиев Д., Дж. М. Мусоджонова, З-ХудоёрбековО, И.Джабборов,Л.Имомова, М.Талаб

Таджикский государственный педагогический университет им. С. Айни.

Закономерности фазовых равновесий в системе К,Са//804,С03,НС03,Б - Н20 определяют условия галургической переработки природных и технических объектов, содержащих сульфаты, карбонаты, гидрокарбонаты, фториды калия и кальция. В частности жидкие отходы промышленного производства алюминия характеризуются содержанием перечисленных солей [1-3]. Следовательно, знания строения диаграмм фазовых равновесий шестикомпонентных систем К,Са//804,С03,НС03,Б - Н20, составляющих её пяти- и четырёхкомпонентных систем кроме теоретического имеет также важное прикладное значение.

В данной работе приведены результаты исследования фазовых равновесий в системе К,Са//804,С03,НС03,Б - Н20 при 25 С на уровне четырёхкомпонентного состава методом трансляции [4-5], который вытекает из принципа совместимости элементов строения частных п-компонентных систем с элементами строения общей п+1 компонентной системы в одной диаграмме [6].

Как было показано в [7] метод трансляции является одним из наиболее универсальных методов при исследовании многокомпонентных систем. Он позволяет на основании данных о фазовых равновесиях в частных п-компонентных системах, с учетом правило фаз Гиббса [8], прогнозировать фазовые равновесия в п+1 компонентной системе и построить её схематическую [9] фазовую диаграмму (фазовый комплекс).

Шестикомпонентная система К,Са//804,С03,НС03,Б - Н20 включает следующие 6 пятикомпонентные: К2804-К2С03-КНС03-КБ-Н20; Са804-СаС03-Са(НС03)2-СаБ2-Н20; К,Са//804,С03,НС03-Н20; К,Са//804,С03,Б-Н20; К,Са//804,НС03,Б-Н20; К,Са//С03,НС03Б-Н20 и 14 четырёхкомпонентные: К2804-К2С03-КНС03-Н20; ^804-^03-^-^0; К2804-КНС03-КБ-Н20; К2С03-КНС03-КБ-Н20; Са804-СаС03-Са(НС03)2-Н20; Са804-СаС03-СаБ2-Н20; Са804-Са(НС03)2-СаБ2-Н20; СаС03-Са(НС03)2-СаБ2-Н20; К,Са//804,С03-Н20; К,Са//804,НС03-Н20; К,Са//С03,НС03-Н20; К,Са//804,Б-Н20; К,Са//С03,Б-Н20; К,Са//НС03,Б-Н20 системы.

Как показывает анализ литературных данных исследуемая система на уровне пятикомпонентного и шестикомпонентного состава при 250С ни кем не изучена [10]. Из пятикомпонентных систем методом трансляции при 250С исследованы: К,Са//804,С03,НС03-Н20; К,Са//804,С03,Б-Н20; К,Са//804,НС03,Б-Н20; и К,Са//С03,НС03Б-Н20 [11-14]. Из четырёхкомпонентных систем методом растворимости при 250С исследованы: К2804-К2С03-КНС03-Н20; Са804-СаС03-Са(НС03)2-Н20; Са804-СаС03-СаБ2-Н20; СаС03-Са(НС03)2-СаБ2-Н20; [14-18], а методом трансляции - 10 четырёхкомпонентных систем [19-28]. Идентичность результатов, обнаруженных методом трансляции для четырёх исследованных методом растворимости систем [14-18], свидетельствует о достоверности данных, полученных методом трансляции и для других систем.

В таблице 1 приведены данные о фазовых равновесиях в нонвариантных точках четырёхкомпонентных систем при 250С, составляющие шестикомпонентную систему К,Са//804,С03,НС03,Б - Н20. Они заимствованы из литературы [10], а также получены нами методом трансляции [11-14]. Здесь и далее Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на её кратность (компонентности системы) и нижним индексом, указывающим на порядковый номер точки.

Таблица 1

Равновесные твёрдые фазы нонвариантных точек четырёхкомпонентных систем, составляющих шестикомпонентную систему к.Са//804.С0з.1К0з.1-1120 (изотерма 250С)

Нонвариантные точки Равновесные твёрдые фазы Нонвариантные точки Равновесные твёрдые фазы

Система К28О4-К2СО3-КНСО3-Н2О Система К,Са//8О4,НСО3-Н2О

Е:4 Ар+К1,5+8 Е154 Ар+Кц+Сн

Е4 Ар+Кц+ 8 Е:6 СаГ+Гп+Сн

Система К28О4-К2СО3-КТ-Н2О Е174 СаГ+Кц+Сн

Ез4 Ар+ К1,5+Кб Система К,Са//СО3,НСО3-Н2О

Система К28О4-КНСО3-КЕ-Н2О Е184 К1,5+КСа+8

Е44 Ар+Кц +Кб Е19 Сц+КСа+СаГ

Система К2СО3-КНСО3-КЕ-Н2О Е20 Кц+СаГ+8

Е54 К1,5+Кб+ 8 Е214 КСа+СаГ+8

Е64 Кц+Кб+8 Система К,Са//8О4,Е-Н2О

Система Са8О4-СаСО3-Са(НСО3)2-Н2О Е224 Ар+Кб+Сн

е74 Гп+Сц+СаГ Е23 Гп+Фо+Сн

Система Са8О4-СаСО3-СаЕ2-Н2О Е24 Кб+Фо+Сн

Е84 Гп+Сц+Фо Система К,Са//СО3,Е-Н2О

Система СаSO4-Са(HCOз)2-СаF2-H2O Е254 К- 1,5+Кб+КСа

Е4 Гп+СаГ+Фо Е26 Сц+Фо+КСа

Система СаСО3-Са(НСО3)2-СаЕ2-Н2О Е27 Кб+Фо+КСа

Ею4 Сц+СаГ+Фо Система К,Са//НСО3,Е-Н2О

Система К,Са//8О4,СО3-Н2О Е284 СаГ+Кб+Кц

Ец4 Ар+К- 1,5+Сн Е29 СаГ+Кб+Фо

Е:24 Сц+Гп+Сн

Е:з4 К- 1,5+КСа+Сн

Е14 КСа+Сц+Сн

Примечание: Ap - арканит K2SO4; К*1,5 - К2СО3*1,5Н2О; Кц - калицинит KHCO3; S -2KHCOз•K2COз•1,5H2O; Кб - кароббиит КР; Гп-гипс Са804^0; Сц - кальцит СаСOз; СаГ -гидрокарбонат кальция Са(НСО3)2; Фо -флюорит СаF2; Сн-сингенит K28O4Cа8O4.H2O; КСа-^СОзСаСОзВД.

На оо-юваоии данных таблицы 1 нами построены схематические диаграммы фазовых равновесий всех 14-и четырёхкомпонентных систем при 250С, которые представлены на рисунке.

I II

2KHCO,

2KF

K2SOA

CaSO.

CaSO

К so

Кц

-*Е 4

Ар

Кб

III

CaCO,

V

Ca(HCO )2

VII

2RF

Ca i HCOз )2

CaF.,

К co3

CaSO

CaCOL

K • 1,5

Кб

-e4-

Кц

к:2СС»з

IV

CaSO.

VI

Ca( HCO )2

CaCO

К so

VIII

2 BHCO,

CaF

CaSO

CaF

2EHCO,

Ca(HCO )2

IX

X

К со,

2КИСО

К ьп

Кц

Л-

К . Са Е^Е 20

У

Е

Сц

СаСО

к со,

Са( НСО )2

XI

2КЕ

СаSOл

2КИСО

XII

2КЕ

СаЕ,

2КЕ

СаСО.,

СаЕ2

хш

Са(НСО3 )2

СаЕ2

XIV

Рис. 1. Схематические диаграммы фазовых равновесий (фазовых комплексов) четырёхкомпонентных систем, составляющих шестикомпонентную систему К,Са//804,С03,ИС03,Р-И20 (изотерма 250С) I. К2804-К2С03-КНС03-Н20; II. К2804-К2С03-КР-Н20; Ш. К2804-КНС03-КР-И20; IV. К2С03-КНС03-КР-И20; V. Са804-СаС03-Са(НС03)2-Н20; VI. Са8С>4-СаС03-Сар2-И20; VII. Са804-Са(НС03)2-СаР2-Н20; VIII . СаС03-Са(ИС03)2-СаР2-И20; IX. K,Са//804,C03-И20; X. К,Са//804,ИС03-И20; XI. К,Са//С03ДС03-Н20; XII. К,Са//804,Р-И20; 5СШ. К,Са//С03,Р-И20; XIV. К,Са//НС03,Р-И20.

Анализ содержания данных таблицы и рисунка показывает, что для исследуемой шестикомпонентной системе при 250С на уровне четырёхкомпонентного состава кроме 11 дивариантных полей однанасыщения (поля кристаллизации индивидуальных равновесных фаз), характерно наличие 29 нонвариантных точек тринасыщения (табл.), а также характерно наличие 34 моновариантных кривых двунасыщения с равновесными твёрдыми фазами: К- 1,5+Ар; К-1,5+8; Ар+8; Ар+Кц; Кц+8; К1,5+Кб; Ар+Кб; Кц+Кб; Кб+8; Гп+Сц; Гп+СаГ; Сц+СаГ; Гп+Фо; Сц+Фо; СаГ+Фо; К1,5+Сн; КСа+Сн; К Са+Сц; Сц+Сн; Ар+Сн; К1,5+КСа; Гп+Сн; Кц+Сн; Кц+СаГ; СаГ+Сн; К Са+8; СаГ+8; СаГ+К Са; Кб+Сн; Кб+Фо; Фо+Сн; КСа+Кб; КСа+Фо; Кб+СаГ.

К • 1.5

ЛИТЕРАТУРА

1. Мирсаидов У.М., Исматдинов М.Э., Сафиев Х. С. Проблемы экологии и комплексная переработка минирального сырья и отходов производства. Изд-во «Дониш», Душанбе, 1999, 53 с.

2. Эрматов А.Г., Мирсаидов У.М., Сафиев Х.Х., Азизов Б. Утилизация отходов производства алюминия. изд. АИ РТ, Душанбе, 2001, 62 с.

3. Азизов Б.С., Сафиев Х.С., Рузиев Д.Р. Комплексная переработка отходов производства алюминия изд. «Эп-граф», Душанбе, 2005, 149 с.

4. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем методом трансляции. М.: 1987, 28 с. Деп. в ВИНИТИ АН СССР 20.12.87г. № 8990-В 87.

5. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции (книга 1). - ТГПУ, Душанбе, 2000, 247 с.

6. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. - Киев, «Наукова думка», 1982, 264 с.

7. Горощенко Я.Г., Солиев Л. Основные направления в методологии физико-химического анализа сложных и многокомпонентных систем (к 125-летию Н.С.Курнакова). Ж.Неорган.химии, 1987, Т.32, №7, с. 1676-1681.

8. Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико- химического анализа. Наука, М.,1976, 504с.

9. Солиев Л. Схематические диаграммы фазовых равновесий многокомпонентных систем. Ж.неорган.химии, 1988, Т.33, №5, с. 1305-1310.

10. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем. Т. II, кн. 1,2. -СПб.: Химиздат, 2004, 1247 с.

11. Л. Солиев, З.П.Худоёрбекова. Фазовые равновесия в системе K, Са // SO^CO^ HCO.5-H2O при 25°C. Журнал неорганической химии, 2018, том 63, № 6, стр. 826-832.

12. Л.Солиев, И.М.Борисов, А.А.Набиев, Дж.М.Мусоджонова, И.И.Джабборов. Фазовые равновесия в системе К,Са//804,С03,Р-Н20 при 25 0С. Башкирский химический журнал, 2019, том 26, №2 4, стр. 78-83.

13. И.Джабборов, Л.Солиев, И.Низомов, ДМусоджонова. Фазовые равновесия в системе К,Са//804,НС03,Р-Н20 при 25 0С. Изв. ВУЗ-ув. Серия химия и химическая технология, 2018, Т.61, №3, с. 26-30.

14. Солиев Л. Имомова Л. Фазовые равновесия в системе К,Са//СО3,НСО3,Р-Н2О при 250С. Вестник Таджикского национального университета (научный журнал), серия естественных наук, 2017, № Д, с. 106-111.

15. Л.Солиев, Б.М.Ибрагимова, М.Т. Жумаев Растворимость в системе K2S04-K2C03-KHC03-H20 при 250С. Вестник Таджикиского Государственного Политехнического Университета, Душанбе, 2019, с. 121-125.

16. М.Т.Жумаев, Л.Солиев, А.Тошов Растворимость системы СaS04-СаC03-Са(HC03)2-H20 при 250С. Вестник Таджикского национального университета, Душанбе, 2015, с.82-87.

17. Усмонов М., Солиев Л., Низомов И. Растворимость в системе СаS04-СаC03-СаF2-H20 при 250С. Доклады АН РТ. Душанбе, 2012, Т. 55, №10, с.811-816.

18. Г.Икбол, Л.Солиев, И.М.Низомов. Растворимость в системе СаС03-Са(НC03)2-СаF2-H20 при 250С. Доклады АН РТ. Душанбе, 2016, Т. 59, №1-2, с.57-62.

19. Солиев Л., Худоёрбекова З.П., Низомов И.М. Фазовые равновесия системы K2S04-K2C03-KHC03-H20 при 250С. Доклады АН Республики Таджикистан, 2016, Т 59, №2 5-6, с. 236-240.

20. Низомов И., Солиев Л. Мувозинатхои фазагии системаи K2C03-KHC03-KF-H20 дар хароратхои 0 ва 250С. Маводхои конференсияи чумхуриявии «Чдвонон ва илми муосир» Душанбе, 2006, с. 56-60.

21. Джумаев М.Т., Солиев Л., Авлоев Ш. Фазовые равновесия системы CaS04-CaC03-Ca(HC03)2-H20 при 250С. Вестник Таджикского национального университета. (Серия естественных наук) 2013, №1/2 (106), стр. 178-181.

22. Усмонов М., Солиев Л. Фазовые равновесия и растворимость в системе CaS04-CaC03-CaF2-H20 при 250С. Материалы десятой международной теплофизической школы. 3-8 октября, г. Душанбе-Тамбов, 2016, с. 60-63.

23. СолиевЛ., Борисов И.М., Мусоджонова Д.М., ХудоёрбековаЗ.П., Набиев А.А., Шолидодов М.Р. Исследование фазовых равновесий в системе K,Ca//S04,C03-H20 при 250С. «Журнал научный альманах», г. Тамбов, 2015, № 12-2(14), с.388-392.

24. Л. Солиев, З.П. Худоёрбекова, Дж. Мусоджонова, И. Джабборов. Исследование фазовых равновесий в системе K,Ca//S04, HC03 -H20 при 250С методом трансляции. Вестник Таджикского национального университета. 2016, №1/1(192), с. 259-262.

25. Л.Солиев, ДжМусоджанова, З.П.Худоёрбекова, Л.Имомова. Фазовые равновесия в системе К,Са//C03,HC03-H20 при 250С. Вестник Таджикского национального университета, 2015, №1/6(191), с.108-112.

26. Зарипова М.,Мусоджонова Дж, Джабборов И. Исследование фазовых равновесий в системе K,Ca//S04,F-H20 при 250С методом трансляции. Журнал «Мухаккик», 2016, №5(5), с. 114-116.

27. Л.С.солиев, И.М.Борисов, А.А.Набиев, ДжМ.Мусоджонова, Л.Ч.Имомова, М.А.Исоева. Применение метода трансляции при изучении фазовых равновесий в системе K,Са//С03,F-H20 при 250С. Достижения молодых ученных: Химические науки. Тезис докладов. Всероссийской молодежной конференции. Г. Уфа, 17-20 мая, 2017, с.35-39.

28.Л.Солиев, ДжМусоджонова, Л.Имомова, И.Джабборов. Исследование фазовых равновесий в системе K,Ca//HC03,F -H20 при 250С методом трансляции. Вестник Таджикского национального университета . 2016, №1/1 (192), с. 240-242.

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ K,Ca//SO4,CO3,HCO3,F-H2O ПРИ 250С НА УРОВНЕ ЧЕТЫРЁХКОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА

Методом трансляции исследованы фазовые равновесия в системе K,Са//SO4,CO3,HCO3,F-H2P при 25 °С на уровне четырехкомпонентного состава. Установлено, что для исследуемой системы на уровне четырехкомпонентного состава характерно наличие 11 дивариантных полей, 34 моновариантных кривых и 29 нонвариантных точек. На основе полученных данных впервые построены замкнутые фазовые диаграммы (фазовый комплекс) всех 14 четырехкомпонентных систем.

Ключевые слова: метод трансляции, фазовые равновесия, диаграмма, компонент, нонвариантные точки, моновариантные кривые, дивариантные поля.

PHASE BALANCES OF K,Са//SO4,COз,HCOз,F-H2O SUSTEM IN 25 0С

Phase balances К,Са/^Р4,СР3,НСР3^-НР at the fourcomponent level are studied using the broadcasting method under 250C. It is established that 11 squires of divariants, 34 lines of monovariants and

29 points on nonvariats are typicalfor phase balances. It is the first time that its tied of phase balances all 14 fourcomponent systems are built.

Key words: translation method, phase balances, diagram, components, nonvariats points, lines of monovariants, squaires of divariants.

Сведение об авторах:

Мусоджонова Дж. — кандидат химических наук, доцент кафедры общей и неорганической химии ТГПУим.С.Айнй. E-mail: musojonova-j@mail.ru.

Джабборов И.И. — ассистент кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета им. им. С. Айни. Телефон: (+992) 93-48102-35.

Имомова Л.Ч. — ассистент кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета им. им. С. Айни. Телефон: (+992) 901-0144-11.

Талаб М.—PhD кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета им. им. С. Айни. Телефон: (+992) 93-468-68-45.

About the authors:

Musodjonova J. - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of

General and Inorganic Chemistry, TSPU named after S. Aini. E-mail: musojonova-j@mail.ru.

Dzhabborov I.I. - Assistant of the Department of General and Inorganic Chemistry of Tajik State

Pedagogical University named after S. Aini. Phone: (+992) 93-481-02-35.

Imomova L. Ch. - Assistant of the Department of General and Inorganic Chemistry of Tajik State

Pedagogical University named after S. Aini. Phone: (+992) 901-01-44-11.

Talab M. - PhD, of the Department of General and Inorganic Chemistry, Tajik State Pedagogical

University named after S. Aini. Phone: (+992) 93-468-68-45.

УДК 546.273

СВОЙСТВА, МЕТОДИКА АНАЛИЗА, МЕХАНИЗМ И ФОРМА БОРА В РАСТВОРАХ И ПОЛУЧЕНИЯ БОРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ДАНБУРИТА

Маматов Э.Д.

Институт химии им. ВИ.Никитина НАН Таджикистана

Соединение бора используется человечеством почти несколько десятилетий. Оно в основном используется в ядерных реакторах в качестве поглотителя нейтронов, как борное удобрение, а в лабораториях применяют для приготовления буферных растворов. В пищевой промышленности зарегистрирована как пищевая добавка E 284 в некоторых зарубежных странах. Применяют также в ювелирном деле как основа флюсов для пайки золотосодержащих изделий, а в литейном производстве как связующее при кислой футеровке печей и компонент защиты струи от окисления при разливке алюминиевых и магниевых сплавов, а в быту при уничтожение насекомых (тараканов, муравьёв, клопов и др.). Применяется также в производстве керамики, оптоволокна, стекловолокна, стекла [1], используют как антипирена для защиты древесины, и входит в составе электролитов для меднения и никелирования, как люминофор или компонента люминофора для учебных экспериментов по люминесценции веществ [2,3, 4].

Элементарный бор служит упрочняющим веществом многих композиционных материалов, и часто используют в электронике и в металлургии в качестве микролегирующего элемента, значительно повышающего прокаливаемость сталей.

В медицине бор применяют как дезинфицирующее средство и на ее основе производятся различные комбинированные препараты. и при бор-нейтронозахватной терапии (способ избирательного поражения клеток злокачественных опухолей) [5, 6].

Основные минеральные формы бора в природе встречаются в виде: боросиликатов: датолит CaBSiO4OH, данбурит CaB2Si2O8 и боратов: бура Na2B4O7-10H2O, ашарит MgBO2(OH), гидроборацит (Ca,Mg)B6On 6H2O, иньонит Ca2B6On13H2O, калиборит KMg2BnOi9-9H2O и тд. Крупнейшие месторождения бора в странах СНГ находится в Дальнегорске (Приморье, Россия) и Ак-Архар (ГБАО, Таджикистан). Они относятся к боросиликатному типу. В этих месторождениях сосредоточено более 3 % всех мировых запасов бора.

Целью нашей работы является изучения механизма и формы нахождения бора в водных растворах и получение борной кислоты из данбуритовых руд месторождения АК-Архар.