CC BY
3УДК. 541.123.6.
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ Ш^//8О4,Р-Н2О ПРИ 0 И 250С
Солиев Л., Шерзоди С., Низомов И.
Таджикский государственный педагогический университет имени С. Айни.
Закономерности фазовых равновесий в системе Na,Mg//SO4,F-H2O определяют условия галургической переработки полиминерального природного и сложного технического сырья (промышленных отходов), содержащих сулфаты, фториды натрия и магния. Согласно литературных данных [1] она никем не исследована.
Нами она исследовалась методом трансляции [2], который вытекает из принципа совместимости элементов строения п и (п+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 (п+1) компонентного состава в трансформированном виде. Например, при трансляции нонвариантных точек п-компонентных систем на (п+1) компонентный уровень они превращаются в моновариантные кривые, а моновариантные кривые - в дивариантные поля и т.д. Трансформированные геометрические образы, согласно своим топологическим свойствам, на уровне (п+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 п-компонентного уровня на (п+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: Nа2SO4-MgSO4-H2O; Na2SO4-NaF-H2O MgSO4-MgF2-H2O и NaF-MgF2-H2O, которые при 0 и 25 С характеризируются наличием следующих тройных нонвариантных точек с соответствующими равновесными твердыми фазами (табл. 1). Данные табл. 1 заимствованы из[ 1, 4, 5]. Данные о фазовых равновесиях для трёхкомпонентных систем MgSO4-MgF2-H2O и NaF-MgF2-H2O в литературе отсутствуют и их строения приняты как простые эвтонические.
Таблица 1
Фазовые равновесия в нонвариантных точках системы Na,Mg//SO4,F-H2O при 0 и 250С на уровне трёхкомпонентного состава
Трёхкомпонентная Система Нонвариантная точка Фазовый состав осадков
0 Мб + Mg•12
Nа2SO4-MgSO4-H2O 25 Мб + Ас
Эпс + Ас
0 Е| Мб + Во
Na2SO4-NaF-H2O 25 Е3 Мб + Шр
Е3 Во + Шр
MgSO4-MgF2-H2O 0 Е3 Mg•12 + Сел
25 Е^ Эпс + Сел
NaF-MgF2-H2O 0 Е^ Во+Сел
25 Е^ Во + Сел
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: Мб-мирабилит N2804-10^0; Эпс-эпсомит М§804^0; М§12-М§804 12Н20; Ас-астраханит Ка2804М§804ЧН20; Шр-шейрерит Ка2804КЕ; Во-вильомит- КБ; Сел - селлаит-М^2[4-6].
На основе данных табл.1. построена диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы для уровня трёхкомпонентного состава в виде «развёртки» трёхгранной призмы (рис.1).
н;0 н;0
Рис.1 «Развёртка» диаграммы фазовых равновесий системы Ш,М£//804-Е-Н20 при 00С (а) и 250С(б) на уровне трёхкомпонентного состава
«Сквозная» [2] трансляция нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава (табл.1) на уровень четырёхкомпонентного состава сопровождается образованием следующих нонвариантных точек:
Построенная диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы при 25 С с использованием полученных данных показывает, что поля кристаллизации Шр, Сел и Ас не замкнуты. Возникает необходимость поиска нонвариантной точки методом «промежуточной» трансляции [2]. В результате соответствующих расчетов установлено, что она имеет следующие равновесные твёрдые фазы:
.
На основе полученных методом трансляции данных построена схематическая [6] диаграмма фазовых равновесий системы Ка,М§//804,Б-Н20 при 0 и 250С для уровня четырёхкомпонентного состава (рис.2).
Во
Сел
2ш
(а)
ад
а»
1Г
(б)
МгЬ
Рис.2. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы ^,М^//804гР-Н20 при 00С (а) и 250С (б), построенная методом трансляции
Анализ строение исследуемой системы при 00С (рис.2, а) показывает на наличия 4-х дивариантных полей, 5-и моновариантных кривых и 2-х нонвариантных точек, а при 250С -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 5-и моновариантных кривых изотермы 00С 4 -е образованы в результате трансляции нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава (отмечены прерывистыми линиями и стрелой, указывающая на направления трансляции). Одна моновариантная кривая проходит между нонвариантными точками уровня четырёхкомпонентного состава (полужирная сплошная линия) с следующими равновесными твердыми фазами:
-4=М£"12+Во.
Из 9-и моновариантных кривых изотермы 250С 6 образованны в результате трансляции нонвариантных точек уровня трехкомпонентного состава, а 3 моновариантные кривые (полужирные сплошные линии) проходят между нонвариантными точками уровня четырехкомпонентного состава и имеют фазовый состав осадков:
= Ас + Шр; = Шр + Сел; Ас + Сел.
-4
■А -
Метод трансляции позволяет фрагментировать построенную диаграмму по полям кристаллизации отдельных фаз. В табл. 2 представлены перечень и контуры дивариантных
полей системы Na,Mg//SO4,F-H2O при 0 и 250С, полученных в результате фрагментации её диаграммы, построенную методом трансляции.
Таблица 2
Перечень и контуры дивариантных полей системы №,М£//804-Р-Н20 при 0°С (а) и 25°С(б)
Равновесные г верды е ф а зы дивариантных полей
М 6
В о
Контуры полей на диаграыые (рис. 2)
Р авн овесны е г в ерд ы е ф азы ди вари антных п ол ей
К" а2 Б О 4 -
И .з о г еры а 0"С
Контуры полей на диаграыые (рис. 2)
- Е1 I I I
+
N а Р
I
1г ♦
М = ■ 1 2
С ел
Е1-
-М ё 5 О
-Ж*
Е\
Е\
Изотерма 2 5 С
Мб
N а; 5 О .
г
I
+
-Е ?
Ш р
е :
-и
Е : - -+-Е :
А с
Эпс
г : ■
i
+
Е ?-
Е
I 4 I
I +
Е :
Е
-Е ;
Сел
В о
Е ;—Е +
е-;-
Е ----
■ -Е
М --»■: :
ИаР-------
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. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем Т-П, кн.2. Под ред. А. Д. Пельша. 1975г. 1064с.
6. Солиев Л. Схематические диаграммы фазовых равновесий многокомпонентных систем. Журнал неорганической химии АН СССР, 1998,Т.33, №5, с.1305-1310.
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ ШДО^О^-НгО ПРИ 0 И 250С
Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na,Mg//SO4,F-H2O при 0 и 250С. Установлено, что для исследованной системы при характерно наличие 4 дивариантных полей, 5 моновариантных кривых и 2 нонвариантных точек, а для изотермы 250С
характерно наличие 6 дивариантных полей, 9 моновариантных кривых и 4 нонвариантных точек. На основание полученных данных впервые построена фазовая диаграмма исследованной системы.
Ключевые слова: метод трансляции - моновариантные кривые - дивариантные поля -нонвариантные точки - диаграмма - натрий - магний - сульфаты - фториды - фазовые равновесия.
THE PHASE BALANCE IN THE SYSTEM OF Na,Mg//SO4,F-H2O IN 0 AND 250С TEMPERATURE.
With the help of translation method, the phase balance of Na,Mg//SO4,F-H2O system in 0 and 250С temperature is learned. It is defined that for the above-mentioned system supporting 00С temperature and fore - component level, the existence of 2 nonvariant points, 5 monovariant lines and 4 diavariant area and 250С temperature existence of 4 nonvariant points, 9 monovariant lines and 6 diavariant area are specific. On the basis of the achieved reasoning the blind schematic phase balance system is created.
Key words: translation method - translation method - - lines of monovariants - squares of divariants- nonvariants points - connected diagram - components -phase balances.
Сведения об авторах:
Шерзоди С — ассистент кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета им. Садриддина Айни, Тел. +992-902-90-28-59.
Низомов И. -кандидат химических наук, доцент кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета им. Садриддина Айни, Тел. +992-93-507-55-58.
About the authors:
Sherzodi S - Post graduate student of the Department of General and Inorganic Chemistry, Tajik State Pedagogical University named S. Aini. Phone: +992-502-00-6002
Nizomov I.-Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of General and Inorganic Chemistry of the Tajik State Pedagogical University named after Sadriddin Aini. Phone: (+992) 935075558.
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРИОЛИТА, ФТОРИДА АЛЮМИНИЯ И ПЛАВИКОВОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ГЛИНОЗЕМ-, ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ
Раджабов Ш.Х., Алиев З., Рахмонов Х.
Дангаринский государственный университет
На современном этапе технического и технологического развития промышленности степень влияния человека на окружающую среду стала почти такой же, как всеохватывающие вредные природные процессы.
Отходы и шламовые поля химической, металлургической промышленности занимают огромные площади, загрязняя окружающую среду. По данным работ [1-3] ежегодно химико-металлургической промышленностью выбрасываются в окружающую среду золошлаковых отходы ТЭЦ, пыли электрофильтров горнометаллургические предприятий, углекислый газ, образующийся в производстве алюминия, продукты выжигания угля, диоксид серы и т.п.
Алюминиевое производство образует огромное количество углерод- фтор- и глиноземсодержащих отходов: использованная графитовая футеровка электролизёрных ванн, огарки использованных анодов, углеродсодержащая пена, образующаяся в электролизных ваннах, сметки между электролизными корпусами, шлаки литейного производства. Например, ежегодно количество образующихся отходов в Западной Европе насчитывает более 130-150 тыс. тонн [4], а в США составляет 172 тыс. тонн [5]. Образование углерод-, фтор-, натрий- и глиноземсодержащих отходов, по мнению автора работы [6], составляет на тонну алюминия 30-35 кг. В среднем фазовый состав углерод-, фтор-, натрий- и глиноземсодержащие отходы содержат, % масс: С - 25-35; Na3AlF6 - 25-30; MgF2 + СаF2 -3-7; Na2SO4 - 5-10; Na2CO3 - 5-7; SiO2 - 0,2 - 0,5; Fe2O3 - 1,2 - 1,5.
