CC BY
67
9
С 1b G X U/ в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. Ne 11 (116)
УДК 546.123
З.Э. Эльдарова, Б.Ю. Гаматаева
Махачкалинский многопрофильный лицей №39, Махачкала, Россия Дагестанский государственный педагогический университет, Махачкала, Россия
ФАЗОВЫЙ КОМПЛЕКС СИСТЕМЫ Na,Ca//Cl,S04
The process of phase-formation in threefold mutual system in solid phase and at crystallization from the melts is studied. Conditions of formation and disintegration of the new crystal and molten high-temperature materials are revealed.
Изучен процесс фазообразования в тройной взаимной системе Na,Ca//Cl,S04 в твердой фазе и при кристаллизации из расплавов. Выявлены условия образования и распада новых кристаллических и расплавленных высокотемпературных материалов.
Проанализировав литературные сведения по сульфатным и сульфат-содержащим системам щелочных и щелочно-земельных металлов, мы пришли к выводу о том, что в подавляющем большинстве примеров, в двойных сульфатсодержащих системах процесс комплексообразования отсутствует, то есть системы эвтектические. В связи с этим интересно проанализировать картину взаимодействия в двойных сульфатных системах, в которых ком-плексообразование объясняется в основном влиянием катионов.
Рис. 1. Схема установки для синхронного термического анализа
Термический анализ системы был проведен на синхронном термическом анализаторе (STA 409 PC Luxxm) (рис.1). С помощью этого прибора измеряются следующие физические величины: масса, поведение разложения, термическая стабильность, энтальпия, температуры фазовых переходов.
9
С 11 6 X И в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. № 11 (116)
Прибор позволяет также проанализировать переходы стеклования, поведение при кристаллизации и влияние добавок на фазовые равновесия.
Двойные системы являются граневыми элементами тройной взаимной системы Na,Ca//Cl,S04 и характеризуются следующими нонвариантными точками [1, 2]:
- (NaCl)2-Na2S04 - эвтектика при 628°С и 75 экв. % (NaCl)2;
- (NaCl)2-CaCl2 - эвтектика при 494°С и 70 экв. % (NaCl)2;
- CaCl2-CaS04- эвтектика при 718°С и 15 экв. % (NaCl)2;
- Na2S04-CaS04- эвтектика при 720°С и 15 экв. % CaS04.
Изучение двойных систем представляет особенно большой интерес.
Дело в том, что температура плавления сплавов, начиная от чистого сульфата натрия 884°С, при добавлении сульфата кальция плавно повышается до 22 экв. % CaS04 и достигает 946°С. Далее температура понижается до эвтектической точки 916°С при 49 экв. % CaS04, а затем быстро повышается. В системе образуются непрерывные ряды твердых растворов, что вызывает повышение температуры плавления. При понижении температуры твердые растворы уменьшают свою концентрацию и при температуре около 500°С выделяют соединение 2Na2S04*CaS04. Эвтектическая точка плавится при 210°С и содержит 4 экв. % CaS04.
С использованием этих сведений построен топологический образ системы, позволяющий планировать наиболее информативный эксперимент.
Тройная взаимная система из хлоридов и сульфатов натрия и кальция представляет большой интерес в практическом плане, так как природные месторождения каменной соли содержат сульфат кальция в виде гипса CaS04»2H20 или ангидрита CaS04.
В солевых озерах встречаются: глауберит и поваренная соль, которые образует мощные пласты широкого простирания. Хлориды являются высокоэффективными неорганическими растворителями и электролитами, которые заметно снижают температурные режимы процессов фазообразования. Геометрически система изображается квадратом, боковые стороны которого являются двойными системами (рис.2).
Реакция обменного разложения во взаимной системе Na,Ca//S04,Cl протекает в сторону устойчивой пары Na2Cl2-CaS04 с эвтектической перевальной точкой при 27,5 экв. % CaS04 и температурой плавления 720°С.
СаС12+ Na2S04—> CaS04+ (NaCl)2+ 9 ккал/г.экв
Реакция обмена происходит с выделением 9 ккал/г.экв, что говорит о сложном характере распада твердых растворов сульфатов натрия и кальция под действием хлоридов, входящих в эту систему. Внутри тройной взаимной системы рассмотрены две диагонали и 22 внутренних разреза (рис. 2).
Большое количество полученных нами экспериментальных данных позволили выявить весьма сложный процесс ликвидуса системы. Диагональное сечение (NaCl)2-CaS04 имеет эвтектическую точку при 720°С и 72,5 экв.% (NaCl)2. Эта стабильная диагональ разбивает квадрат взаимной системы на два треугольника: (NaCl)2-CaCl2-CaS04 и CaS04-(NaCl)2-Na2S04.
Проекция политермы кривых совместной кристаллизации позволила уточнить составы и температуры пересечений кривых моновариантных рав-
спеха в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. №11 (116)
новесий, выявить температуры нонвариантных точек и опорные точки изотермы.
Рис. 2. Диаграмма состава системы №,Са//С1,804
Самая низкоплавкая точка подсистемы Ка2804-Са804-Ка2С12 отвечает Е2 с 1=597°С. Идентификация новых фаз проведена с методом рентгено-фазового анализа (РФА). Данные по температурам и составам выявленных нонвариантных точек представлены в таблице.
Таблица. Нонвариантные точки тройной взаимной системы ^,Са//С1,804
№ п/п Наименование Обоз- 1,°С Состав, (экв. %) Фазы, находящиеся
точки начение в равновесии
1. Эвтектика Е1 478 2,5%Са804+30%(МаС1)2+67,5%СаС12 СаС1,0ЧаС1)2,Са8О4
2. Перевальная е 720 27,5%Са804+72,5%(ШС1)2 Са804, ,(ЖС\)2
3. Эвтектика е2 597 1,5%Са804+34,5%(КаС1)2+64%Ка2804 ад04, (ЖС\)2
4. Переходная Р1 718 31 %Са804+17%(КаС1)2+52%Ма2 804 Са804, Бз, Б2
5. - Р2 760 16%(КаС1)2+8,5%Са804+75% Ш2 804 Ка2804,Б2,Б3
6. - Рз 646 17,5%Са804+36%(КаС1)2+46,5% №2 804 Са804, Бь Б2
7. - Р4 628 7,5%Са804+35,5%(КаС1)2+57,5% №2 804 (№С1)2, Бь Б2
8. - Рз 650 27,5%Са804+27,5%(КаС1)2+45% Ш2 804 Са804, Б2, Б3
9. - Рб 710 27%Са804+32%Ка2804+41 %(МаС1)2 (№С1)2, Са804,
Примечание: составы Б2 и Б3 не учтены. Б4 - №2804вСа804
Следовательно, по совокупности результатов термического, рентге-нофазового и топологического анализов построена геометрическая модель диаграммы составов системы, характеризующаяся реализацией 9 НВТ (3 эвтектики и 6 перитектики), из которых перевальная эвтектика реализуется на ее стабильной диагонали. Получен ряд солевых составов, перспективных
9
С 1h 6 X Uz в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. № 11 (116)
для разработки высокотемпературных материалов с широким спектром полезных свойств. Для практики промышленного производства особенно востребованы материалы с большим разнообразием температурных и технологических режимов фазообразования. В частности, они могут быть использованы в качестве электролитов, а также используемых при нефтебурении смазок для стальных труб.
Библиографические ссылки
1. Гасаналиев A.M. Гаркушин И.К., Дибиров М.А., Трунин A.C. Применение расплавов в современной науке и технике. Махачкала, 2002.
2. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А., Васина H.A. Диаграммы плавкости солевых систем: Справочник. М.: Металлургия, 1979.
УДК 677.016.253
М.К. Кошелева, Г.В. Бильман, Н.И. Горнушкина
Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина, Москва, Россия Средняя общеобразовательная школа №1145 им. Фритьофа Нансена, Москва, Россия
РАСЧЕТ ПРОЦЕССА СУШКИ ПЛОСКИХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Calculation of material and thermal balance and kinetics process of contact drying of flat textile materials - nonwoven glued the materials received on chemical technology, in view of features of their properties as objects of drying on dewatering box drum-type machines is lead. For calculation of duration of drying equation of Sazhin-Reutskiy describing all kinetic curve without its division for the periods is used. It is shown, that the given equation can form a basis for an estimation of duration of process of drying nonwoven glued materials.
Проведен расчет материального и теплового баланса и кинетики процесса контактной сушки плоских текстильных материалов - нетканых клееных материалов, полученных по химической технологии, с учетом особенностей их свойств как объектов сушки на сушильных барабанных машинах. Для расчета продолжительности сушки используется уравнение Сажина-Реутского., описывающее всю кинетическую кривую без ее деления на периоды. Показано, что данное уравнение может служить основой для оценки продолжительности процесса сушки нетканых клееных материалов.
Сушка и термообработка нетканых клееных материалов (НКМ) представляет собой наиболее энергоемкую заключительную стадию их производств, от условий произведения которой существенно зависят энергозатраты и качество готовой продукции.
Целью приведенного ниже расчета является проверка возможности использования кинетических уравнений, применяемых для определения необходимой продолжительности сушки обычных тканей, для расчета необходимой продолжительности сушки НКМ и сравнение рассчитанной таким об-
