ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ К,СА//SO4,F-H2O ПРИ 500С Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

THE COMPARATIVE ANALYSIS OF THE SOLUBILITY DIAGRAM OF THE Na,Ca//SO4,CO3-H2O SYSTEM AT TEMPERATURES OF 0, 25 AND 50 0C

The article considers the results of a comparative analysis of the Na,Ca//SO4,CO3-H2O system for isotherms 0, 25 and 500C. It is determined that as the temperature increases, the number of elements of the system under study increases and leads to a complication of the solubility diagram.

Keywords: solubility, diagram, component, system, geometric elements.

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ K,Ca//SO4,F-H2O ПРИ 500С

Солиев ЛДжабборов И.И., Мусоджонзода Дж.М., Мухторов П.А.

Таджикский государственный педагогический университет имени С. Айни.

Закономерности фазовых равновесий в системе K,Ca//SO4,F-H2O определяют условия галургической переработки полиминерального природного и сложного технического сырья (промышленных отходов), содержащих сулфаты, фториды калия и кальция. Согласно литературным данным [1] она никем не исследована.

Нами она исследовалась методом трансляции [2], который вытекает из принципа совместимости элементов строения n и (n+1) компонентных систем в одной диаграмме [3]. Согласно методу трансляции элементы строения диаграммы n-компонентных систем при добавлении в них следующего компонента (при постоянстве температуры и давления), увеличивают свою размерность на единицу и транслируются на уровень (n+1) компонентного состава в трансформированном виде. Трансформированные геометрические образы, согласно своим топологическим свойствам, на уровне (n+1) компонентного состава взаимно пересекаясь (с соблюдением правило фаз Гиббса) формируют геометрические образы системы на этом уровне компонентности. Таким образом, метод трансляции позволит прогнозировать возможные фазовые равновесия многокомпонентных систем (при переходе из n-компонентного уровня на (n+1) компонентный уровень) и теоретически построить их замкнутые фазовые диаграммы.

Для определения (прогнозирования) возможных фазовых равновесий в исследуемой четырехкомпонентной системе использованы данные о фазовых равновесиях в составляющих её трёхкомпонентных системах. Исследуемая четырёхкомпонентная система включает трёхкомпонентные системы: K2SO4-KF-H2O, СaSO4-СaF2-H2O, K2SO4-CaSO4-H2O; и КF-СaF2-H2O, которые при 500С характеризируются наличием следующих тройных нонвариантных точек с соответситвуюшими равновесными твердыми фазами (табл. 1). Данные табл. 1 заимствованы из [4].

Таблица 1

Фазовые равновесия в нонвариантных точках системы К,Са//Б04^-Н20 при 50иС на уровне трёхкомпонентного состава_

Трёхкомпонентная система Нонвариантная точка Фазовый состав осадков

K2SO4-KF-H2O Е? Ар+ Кб

СaSO4-СaF2-H2O Щ Ан+ Фо

K2SO4^SO4-H2O ч Ар + Сн

А Сн+ Пс

А Пс+ Ан

KF-CaF2-H2O Кб+ Фо

В табл. 1 и далее буква Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на кратность точки (компонентность системы) и нижним индексом, указывающим на порядковый номер точки.

Приняты следующие условные обозначения равновесных твёрдых фаз: Ар-арканит К2Б04; Кб-кароббиит КР; Ан - ангидрит СаБ04; Сн-сингенит К2804СаБ04Н20, Пс-пентасол К2Б04-5СаБ04-Н20; Фо -филюорит-СаF2 [4].

На основе данных табл. 1. построена диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы для уровня трёхкомпонентного состава в виде «развёртки» призмы (рис. 1).

Н;0

Н;0

Рис.1 «Развёртка» диаграммы фазовых равновесий системы К,Са//804,Е-Н20 при 500С

Трансляция нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава на уровень четырёхкомпонентного состава приводит к образованию следующих четверных нонвариантных точек:

На основе полученных методом трансляции данных построена схематическая [5] диаграмма овых (рис.2).

фазовых равновесий системы К,Са/^04,Б-Н20 при 500С для уровня четырёхкомпонентного состава

Рис.2. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы К,Са//804,Е-Н20 при 500С построенная методом трансляции

Анализ строения диаграммы исследуемой системы при 500С (рис.2), показывает на наличия 6-и дивариантных полей, 9-и моновариантных кривых и 4-х нонвариантных точек, с характерными для них равновесными твёрдыми фазами. На этом уровне компонентности дивариантные поля показывают равновесия одной, моновариантные кривые - двух, а нонвариантные точки - трёх твёрдых фаз с насыщенным раствором.

Из 9-и моновариантных кривых изотермы 50 С 6 образованы в результате трансляции нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава (отмечены прерывистыми линиями и стрелкой, указывающая на направления трансляции) и 3 моновариантные кривые проходят между нонвариантными точками уровня четырёхкомпонентного состава (полужирные сплошные линии) с следующими равновесными твердыми фазами:

Метод трансляции позволяет фрагментировать построенную диаграмму по дивариантивым полям. В табл. 2 представлены перечень и контуры дивариантных полей системы К,Са//804,Б-Н20 при 500С, полученных в результате фрагментации её диаграммы, построенную методом трансляции.

Таблица 2

Равновесны е твердые фалы див ариантных поаей

Конт^-ры поспей на диаграмме (рис.

РаЕН св есные твердые фалы дивариантны х гтостей

Конт^-ры полей на диаграмме (рис.

Изотер 5Q°C

Ар

ItSO^

I I

I +

Кб

т

Ан

Б

СаЗОФ-

2

+ I

к

<Е> о

ы

С ; 1 I • ;

Сн

L.

Пс

Перечень и контуры дивариантных полей системы К,Са//804,Б-Н20 при 50 С

ЛИТЕРАТУРА

1. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем. СПб, Химиздат, 2004, Т. 2, кн. 1-2, 1248с.

2. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем методом трансляции. М., 1987, 28с. Деп. в ВИНИТИ АН СССР 20.12.87г, №8990 - В87.

3. Горошенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. Киев:- Наукова думка, 1982, 264с.

4. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем Т. I., кн.1-2. СПб: Химиздат, 2003, 1152с.

5. Солиев Л. Схематические диаграммы фазовых равновесий многокомпонентных систем. Журнал неорганической химии АН СССР, 1998,Т.33, №5, с.1305-1310.

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ КСа/УЗС^-ВгО ПРИ 500С

Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы K,Ca//SO4,F-H2O при 50°С. Установлено, что для исследованной системы при 50°С характерно наличие 6 дивариантных полей, 9 моновариантных кривых и 4 нонвариантных точек. На основании полученных данных впервые построена её фазовая диаграмма.

Ключевые слова: метод трансляции - моновариантные кривые - дивариантные поля -нонвариантные точки - диаграмма - калий -калтсий- сульфаты - фториды - фазовые равновесия. THE PHASE BALANCES OF К,Са/^04^-Иг0 SISTEM IN 5O0C

Translation method exploredphase balance of system КСа/^О^-НО at 50°С. It is established that for it presence 4 invariant points, 9 monovariant curves and 6 divariant fields are characteristic. On the basis of the received data the closed schematic phase diagramme of the investigated system is constructed.

Key word: Method translations - lines - points - diagram - sulphate -fluorite- Phase balances.

Сведения об авторах:

Солиев Л.\ - доктор химических наук, профессор кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета им. Садриддина Айни, Тел. +992-918-98-53-03 E-mail - [email protected].

Джабборов Идибек Исматович старший преподаватель кафедры «Обшей и неорганической химии» Таджикского государственного педагогического университета имена С. Айни Тел:+992 934810235.

Мусоджонзода Джамила Мансур доцент кафедры «Обшей инеорганической химии» Таджикского государственного педагогического университета имена С. Айни. Тел:+992918255612

Мухторов Парвиз Алимахмадович ассистент кафедры «химической технологии и экологии » Таджикского государственного педагогического университета имена С. Айни. Тел:+992985508535. About authors:

Soliev L. - Doctor of Chemical Sciences, Professor of the Department of General and Inorganic Chemistry, Tajik State Pedagogical University named after Sadriddin Aini, Tel. + 992-918-98-5303 E-mail - [email protected].

Jabborov Idibek Ismatovich- Senior Lecturer of the Department of General and Inorganic Chemistry of Tajik State Pedagogical University named after S. Aini. Tel: +992 934810235. Musojonzoda Jamila Mansur- Associate Professor of the Department of General Inorganic Chemistry of Tajik State Pedagogical University named after S. Aini. Tel: +992918255612 Mukhtorov Parviz Alimakhmadovich -Assistant of the Department of Chemical Technology and Ecology of Tajik State Pedagogical University named after S. Aini. Tel: +992985508535.

УДК 541.123.6

МУАЙЯНСОЗИИ МУВОЗИНАТХОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ Ca, AI//SO4, F - H2O ДАР ХАРОРАТИ 25оС

Мухторов П.А., Усмонов М.Б., Мухцддинов Ш., Урозова С.А., Рустамов X

Донишгоуи давлатии омузгории Тоцикистон ба номи С.Айни

Усули асосии омузиши системахои химиявй - тахлили физико-химиявй мебошад, ки имконият медихад бохамтаъсиркунии байни кисмхои таркибии (компонентхои) ин системахоро мукаррар намуда, диаграммахои холатии онхоро, ё диаграммахои мувозинатхои фазагии онхоро созем. Методи транслятсия аз принсипи дар як диаграмма инъикос ёфтани элементхои геометрии системахои n ва n+1 компонента [1] бармеояд ва бо коидаи фазахои Гиббс [2] асоснок кунонда шудааст.

Донистани хусусиятхои мувозинатхои фазагии системаи Ca, AI //SO4, F - H2O барои коркарди ашёи минералии табий ва партовхои саноатии намакхои сулфат ва фторидхои калсию алюминий дошта хеле зарур аст. Адабиёти мавчуда [3] нишон медихад, ки ин система дар харорати 25оС омухта нашудааст.

Дар ин мавод натичаи омузиши мувозинатхои фазагии системаи Ca, AI//SO4,F-H2O дар харорати 25оС бо усули транслятсия [4] мавриди мухокима карор дорад. Тадбикй усули транслятсия барои омузиши системахои бисёркомпонентаи обй - намакй муфассалтар дар корхои [5-7] пешниход шудааст. Системаи чоркомпонентаи Ca,AI//SO4,F-H2O аз системахои секомпонентаи зерин ташкил ёфтааст: Al2(SO4)3 - CaSO4 - H2O, AIF3 - CaF2 - H2O, Al2(SO4)3 - AIF3 -H2O ва CaSO4 -CaF2 -H2O. Далелхои мувозинатхои фазагй дар ин системахо барои омузиши системаи Ca,AI//SO4,F-H2O истифода шуДар чадвал ва минбаъд Е- ифодаи нуктаи нонвариантй буда дарачаи он - ифодаи компонентнокии система, индексаш - ифодаи раками тартибии нуктаи нонвариантй мебошад.

Дар асоси далелхои чадвали 1. диаграммаи мувозинатхои фазагии системаи Ca,AI//SO4,F-H2O барои харорати 25оС, дар сатхи секомпонентагй, дар шакли призмаи «кушода», сохта шудааст (расми 1.)