ЖУРНАЛ НЕОРГАНИЧЕСКОМ ХИМИИ, 2007, том 52, № 10, с. 1714-1718
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ^^^^^^^^^^ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
УДК 541.1237
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ Ш, К//в04, С03, Р-Ы20 ПРИ 25°С
© 2007 г. Ш. X. Авлоев, Л. Солиев
Таджикский государственный педагогический университет им. К. Джураева, Душанбе
Поступила в редакцию 10.10.2006 г.
Методом трансляции исследованы фазовые равновесия в системе №, К//804, С03, Р-Н20 при 25°С. Установлено наличие в системе 24 дивариантных полей, 22 моновариантных кривых и семи нонва-риантных точек. На основе полученных данных впервые построена полная замкнутая фазовая диаграмма (фазовый комплекс) исследуемой системы.
Данная пятикомпонентная система является составной частью более сложной шестикомпо-нентной системы К//§04, С03, ИС03, Б-Н20, фазовые равновесия в которой определяют условия утилизации жидких отходов алюминиевого производства. Сведения о фазовых равновесиях в этой системе неполные и носят фрагментарный характер.
Значительную информацию о фазовых равновесиях в многокомпонентных системах можно получить путем их прогнозирования методом трансляции [1, 2], основанного на топологических свойствах геометрических образов общей и частных систем и их совместимости в одной диаграмме [3]. Выбор изотермы 25°С исследуемой системы связан с условиями природного (летнего) испарения бассейна жидких отходов алюминиевого производства.
Для прогнозирования и построения диаграммы фазовых равновесий указанной пятикомпо-нентной системы методом трансляции необходимы данные о фазовых равновесиях в составляющих четырехкомпонентных системах. Поэтому сначала методом трансляции на основании данных о фазовых равновесиях в составляющих трехкомпонентных системах [4-6] были спрогнозированы и построены диаграммы фазовых равновесий составляющих четырехкомпонентных систем [7-9]. Эти данные представлены в табл. 1. Построенная на их основе диаграмма фазовых равновесий системы на уровне четырехкомпо-нентного состава ("развертка" солевой части) приведена на рис. 1.
Как видно из табл. 1 и рис. 1, пятикомпонентная система К//804, С03, Б—Н20 состоит из следующих четверных систем: Ка2804-Ка2С03-КаР-Н20; К2804-К2С03-КБ-Н20; К//в04, С03-Н20; К//804, Б-Н20 и Ш, К//С03, Б-Н20 и при 25°С характеризуется наличием 10 равновесных твердых
фаз, которые в области четверного состава участвуют в образовании 16 нонвариантных точек.
Диаграммы фазовых равновесий многокомпонентных систем могут быть построены методом трансляции без увязки их с координатным остовом, т.е. схематически [10]. Построенные таким образом диаграммы содержат всю необходимую информацию о фазовых равновесиях на геометрических образах исследуемых многокомпонентных систем. На рис. 2 приведена схематическая диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы, построенная по данным табл. 1, в области четверного состава, где отражены все характерные для этой области нонвариантные точки трина-сыщения, моновариантные кривые двунасыщения и дивариантные поля однонасыщения, а также их взаимное расположение.
Установленные методом трансляции все возможные пятерные нонвариантные точки и соответствующие им фазовые равновесия приведены в табл. 2, из которой видно, что семь обнаруженных пятерных нонвариантных точек реализуются при "сквозной" трансляции [1, 2].
Схематическая диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы в области пятерного состава приведена на рис. 3. На ней отражены четверные нонвариантные точки и кривые двунасыщения, проходящие между ними (тонкие линии); кривые тринасыщения, образованные при трансляции четверных точек в область пятерного состава (пунктирные линии) и проходящие между пятерными точками (полужирные линии); пятерные нонвариантные точки, а также контуры полей двунасыщения, образованных при трансляции моновариантных кривых, проходящих между четверными точками, в область пятерного состава. На диаграмме приведены два вида моновариантных кривых тринасыщения: образованные в результате трансляции четверных нонвариант-
1714
фазовые равновесия в системе к/^04, с03, f-h20 при 25°с
1715
Таблица 1. Фазовый состав, соответствующий нонвариантным точкам частных четверных систем пятерной системы №, К//Б04, С03, Р-И20 при 25°С
Нонвариантные точки
Равновесные фазы
Нонвариантные точки
Равновесные фазы
№2804-№2С03-ЧаР-И20
Е2
Мб + Шр + С.10 МаР + Шр + С.10
К2804-К2С03-КР-И20
Е3
е6 е7 е4
Ар + КР + К.1.5
№, К//804, С03-И20
С.10 + С.7 + Гз С.7 + ЖК.6 + Гз №.К.6 + Ар + К.1.5 №.К.6 + Ар + Гз С.10 + Мб + Гз
Е4 Е10
Е4
Еи
Е4 1 -
12
е1
13
Е4
14
Е4 ^ 1
Е4 Е16
№, К//804, Р-И20
Мб + Шр + Гз
Шр + Гз + МаР МаР + КР + Гз КР + Ар + Гз №, К//С03, Р-И20
МаР + С.7 + С.10 МаР + С.7 + №.К.6 МаР + КР + №.К.6 КР + К.1.5 + №.К.6
Примечание. Мб - мирабилит №2804 • 10И20, Гз - глазерит 3^804 • №2804, Ар - арканит ^804, Шр - шейрерит №2804 • • ЫаР, С.10 - Ыа2С03 • 10И20, С.7 - Ыа2С03 • 7И20, Ыа.К.6 - Ыа2С03 • К2С03 • 6И20, К.1.5 - К2 С03 • 1.5И20.
ных точек и проходящие между пятерными нон-вариантными точками. Фазовый состав осадков, характеризующий первый тип моновариантных кривых, идентичен фазовому составу соответствующих транслируемых четверных точек. Состав твердых фаз, соответствующий моновариантным кривым, проходящим между пятерными точками, приведен ниже:
двунасыщения приведены в табл. 3. Наибольшее число полей двунасыщения образуют глазерит, КаБ и Ма.К.6, что указывает на широкую распро-
Таблица 2. Фазовый состав, соответствующий пятерным нонвариантным точкам системы К//804, С03, Р-И20 при 25°С, найденный методом трансляции
е5 - Е| = Шр, Гз, С.10; Трансляция четверных точек Пятерные точки Равновесные твердые фазы
Е25 - Е45 = NaF, Гз, С.10; Е + Е + Е4 е1 Мб + Шр + С.10 + Гз
Е35 - Е56 = Ар, СТ, ЖК.6; Е4 + Е4 е2 МаР + Шр + С.10 + Гз
Е5 - Е55 = NaF, Гз, С.7; Е43 + Е64 + Е146 Е3 Ар + КР + К.1.5 + №.К.6
Е55 - Е^ = ЖК.6, NaF, Гз; Е4 + Е4 Е4 + Е13 е4 МаР + С.7 + С.10 + Гз
Еб5 - Е75 = ЖК.6, KF, Гз. Е4 + Е4 Е5 + Е14 е5 №.К.6 + Гз + С.7 + МаР
Анализ диаграммы фазовых равновесий исследуемой изотермы свидетельствует о наличии 25 полей двунасыщения. Перечень индивидуальных твердых фаз и контуры образуемых ими полей Е74 + Е142 Е141 + Е415 Еб Е7 №.К.6 + Гз + КР + Ар №.К.6 + Гз + КР + МаР
1716 авлоев, солиев
Рис. 1. "Развертка" солевой части диаграммы фазовых равновесий изотермы 25°С системы Ыа, К//Б04, СО3, Г-Н20 в области четверного состава.
-Е 4 Е6"
Е4
К.1.5
-Е 4 Е16 '
Е
Е4 Е6
Ар
КР
■Е74
Е
12
Е4 Е11
Е4 "Е15"
7
Гз
Е54-
Е44
Е4
Е4
Е4 ■ Е10"
Мб
Шр
NaР
Е54
С.10
Е4
Е4 Е2
С.7
Е4 "Е13
Е4 Е14
Рис. 2. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Ыа, К//Б04, С0з, Г-Н20 в области четверного состава, построенная методом трансляции.
фазовые равновесия в системе к/^04, с03, f-h20 при 25°с
1717
Таблица 3. Перечень и контуры полей двунасыщения при 25°С системы К//304, С03, Р-И20, найденные методом трансляции
Контуры полей на диаграмме (рис. 3) Равновесные твердые фазы
f---------f №.К.6
l2 f2
f---------1 №.К.6 + С.7
f--------:
f---------1 К.1.5 + Ар
l4________j
l2 f2 №.К.6 + Ар
l4________j f10
l2 f2 №.К.6 + К.1.5
l4 l5 f10 f4
l4 E4 Ар + Гз
f--------f
l8 f1 Мб + Гз
f E4—12
f e Шр + Гз
l4________j f13
l4"o" "E2 f4 Гз + КР
l4"1- - f5
14_________f5 f11 f7 Ар + КР
4-------^
1A f5 f13 f4 №.К.6 + МаР
U________f f14 f5
1A f f15 f7 КР + К.1.5
4-- El—16
Равновесные твердые фазы
Контуры полей на диаграмме (рис. 3)
С.10 + Шр
С.10 + Мб
Мб + Шр
NaF + Шр
NaF + C.10
Гз + C.7
Гз + C.10
С.7 + С.10
NaF + Гз
NaF + KF
C.7 + NaF
Na.K.6 + KF
i4-
i4 - - E
ÉC- —
l4 f14
Ц-
4 4
i4-
E4
J-s 1Л
17-
l4 ■ f12
4"
44-
l4- ■
f10 f--
lu
l4- ■ L^ 1 о
l4-L^ 1 о
4
l4-
l4
15
l4"
f5
-l7
i5
f5
f3
1б
i5
-l5
-H
l4-
5
5
6
5
5
5
3
1718
авлоев, солиев
-Е4-Еб
' Ез4-
Ез5'
-Е 4 Е1б "
Е4-
-е4-
/ Е4-
Е /
Е4 "Е12
-е54
е4
е4
-е2-
Е141
- Е 4-Е10
Е 4
Е 4-Е2
е7:
е5
Е 4 "Е15"
-Е 4 Е13
Е 4-
е14
Рис. 3. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Ыа, К//Б04, С03, Р-И20 ] построенная методом трансляции.
области пятерного состава,
страненность области кристаллизации последних в исследуемой системе.
Фрагментация построенной схематической диаграммы по областям кристаллизации отдельных фаз позволяет исходя из состава исследуемой смеси предсказать возможные пути кристаллизации солей. Это крайне важно при решении конкретных практических задач, связанных с регулированием технологического процесса и селективным выделением из растворов целевых продуктов.
На рис. 4 приведен фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий изотермы 25°С системы Ма, К//804, С03, Р-И20 в областях параге-
е5.
¡Шр + NaF~
Е 4 _
Е10 -
Е 4 Е11"
С.10 + NaF
Е4 ' Е2 '
NaF
■е4
Е 4
"Е13
С.7 + NaF
КР + NaF„
■ Е 4. Е15
Na.K.б + NaF
Е 4
"е14
Е5
■Е5
Рис. 4. Фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий системы Ма, К//Б04, С03, Р-И20 в области парагенеза МаР с другими фазами.
неза №Р с другими фазами. Как видно из рис. 4, МР участвует в образовании шести точек трина-сыщения и шести кривых двунасыщения в области четверного состава, а также четырех точек четыренасыщения, девяти кривых тринасыще-ния и шести полей двунасыщения в области пятерного состава.
1.
3
7
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Солиев Л. Деп. ВИНИТИ АН СССР 20.12.87 г. № 8990-В87. М., 1987. 28 с.
Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции. Кн. 1. Душанбе: ТГПУ им. К. Джу-раева, 2000. 247 с.
Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. Киев: Наук. думка, 1982. 264 с.
4. Коган В.Б. Справочник по растворимости. Т. 3. Кн. 2. Л.: Наука, 1969. С. 784-785.
5. Справочник по растворимости водно-солевых систем. Т. 2. Кн. 1 / Под ред. Пельша А.Д. М.: Химия, 1975. 1063 с.
6. Носова П.А., Скиба Г.С., Воскобайников Н.Б., Ти-мофиев Г.С. Физхимия и технология переработки минерального сырья. Аппатиты, 1989. С. 23. Солиев Л., Авлоев Ш.Х, Турсунбадалов Ш. // Докл. АН РТ. 2005. Т. ХЬУШ. № 2. С. 11.
8. Солиев Л., Авлоев Ш.Х
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.