ЖУРНАЛ НЕОРГАНИЧЕСКОЕ ХИМИИ, 2013, том 58, № 7, с. 969-973
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
УДК 541.123.7:543.226
СТАБИЛЬНЫЙ ПЕНТАТОП иР-КС1-КУ03-К2Мо04-Ь1КМо04 © 2013 г. Е. И. Сорокина, Т. В. Губанова, И. К. Гаркушин
Самарский государственный технический университет Поступила в редакцию 22.02.2012 г.
Методом дифференциального термического анализа изучены фазовые равновесия в стабильном пен-татопе ОР—КС1—КУОз—К2Мо04—ОКМо04 пятикомпонентной взаимной системы Ы, К || Б, С1, У03, Мо04. Определен эвтектический состав (мол. %): ЫБ - 50.0, КС1 - 11.5, КУ03 - 6.0, К2Мо04 - 1.6, ЫКМо04 - 25.0 с температурой плавления 394°С.
Б01: 10.7868/80044457Х1302027Х
Диаграммы плавкости многокомпонентных систем с участием солей щелочных металлов представляют интерес для исследований в области теории ионных расплавов, а также для прак-
тических целей в химической и металлургической промышленности, использующих солевые смеси в качестве электролитов и теплоносителей [1].
849°
Рис. 1. Развертка граневых элементов стабильного пентатопа LiF—KC1—KV0з—K2Mo04—LiKMo04.
О
ОБ - 70% " КУ03 - 30%.
ЫБ - 70% КУ03 - 12% КС1 - 18%
Е19 441
Б
Е18 386
Е2394
'Е2
Ь
ОБ - 70% ИКМо04 - 12% КС1 - 18%
Е55 435 Т
"ЫБ - 70% " К2Мо04 - 12% КС1 - 18%
Рис. 3. Разрез аЬс системы ПР-КС1-КУ03-К2Мо04-ПКМо04.
а
с
СТАБИЛЬНЫИ ПЕНТАТОП LiF-KCl-KVO3-K2MoO4-LiKMoO4
971
t, °C
800
t---
600
E5435 400
ж + LiF
—< D
ж + LiF + KCl
ж + LiF + KCl + a-K2MoO4
ж + LiF + KCl + ß-K2MoO4 v------------
ж + LiF + KCl + y-K2MoO4 + LiKMoO4 y-K2MoO4
LiF + KCl + _________________
- —"x"+LiF + KCl + y-K2MoO4 + KVO3-
LiF + KCl + Y-K2MoO4 + KVO3 + LiKMoO, E2i394 , , ,
800
600
E19 441
400
20
" 70.0% LiF + 18.0% KCl 4.2% LiKMoO4 7.8% K2MoO4 j
40 60
мол. %
80 S 70.0% LiF 18.0% KCl 4.2% KVO3 7.8% K2MoO4
+
Рис. 4. T-x-диаграмма разреза ST системы LiF—KCl—KVO3—K2MoO4—LiKMoO4.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Стабильный пентатоп LiF—KCl—KVO3-K2MoO4—LiKMoO4 пятикомпонентной взаимной системы Li, K || F, Cl, VO3, MoO4 исследован методом дифференциального термического анализа (ДТА) [2]. Датчиком температуры служила Pt-Pt/Rh(10% ИЬ)-термопара, в качестве регистрирующего прибора использовали автоматический потенциометр КСП-4. Индифферентным веществом служил свежепрокаленный Al2O3. Скорость охлаждения образцов составляла 15 град/мин. Система исследована в интервале температур 300—900°С. Все составы выражены в мол. %, температуры — в °С. Масса навесок 0.3 г. Исходные реактивы квалификаций "х.ч." (K2MoO4), "ч.д.а." (LiF, Li2MoO4, KCl) и "ч." (KVO3) были предварительно прокалены.
Планирование эксперимента в системе LiF— KCl—KVO3—K2MoO4—LiKMoO4 проведено в со-
ответствии с правилами проекционно-термогра-фического метода (ПТГМ) [3]. Данные по фазовым превращениям индивидуальных веществ взяты из [4, 5]. Все бинарные, квазибинарные и квазитройные системы, являющиеся граневыми элементами стабильного пентатопа LiF—KCl— KVO3—K2MoO4—LiKMoO4 пятикомпонентной взаимной системы Li, K || F, Cl, VO3, MoO4, являются эвтектическими и исследованы в [6—11]. Нами уточнены температуры плавления и составы сплавов, отвечающих точкам нонвариантных равновесий в двух- и трехкомпонентных системах. Данные по элементам огранения системы нанесены на развертку составов (рис. 1).
Для экспериментального изучения пятиком-понентной системы методом ДТА выбрали трехмерное политермическое сечение GHIJ: G — [70.0% LiF + 30.0% KVO3], H- [70.0% LiF + 30.0% LiKMoO4], I - [70.0% LiF + 30.0% K2MoO4], J -
ж
t, °C
t, °C
700 -
600O
E 579
500 -
400
E2* 394
LiF + KCl + K2MoO4 + KVO3 + LiKMoO.
4
80 60 40 70% LiF Состав, мол. %
+ 12% K2MoO4 18% KCl
20
700
600
500 -
400
394
LiF + KCl + K2MoO4 + KVO3 + LiKMoO4
+
18% KCl 16 70% LiF
14 12 10 Состав, мол. %
Рис. 5. T-x-диаграммА разреза c—E* — E* системы LiF-KCl-KVO3-K2MoO4-LiKMoO4.
Рис. 6. T-x-диаграммы разреза E* —E* системы LiF-KCl-KVO3-K2MoO4-LiKMoO4.
[70.0% LiF + 30.0% KCl] (рис. 1, 2), расположенное в объеме кристаллизации фторида лития.
Исходя из расположения проекций точек нон-вариантного равновесия в трех- и четырехкомпо-нентных системах в области трехмерного сечения GHIJ выбрано двумерное политермическое сечение a - [70.0% LiF + 12.0% KVO3 + 18.0% KCl], b -[70.0% LiF + 12.0% LiKMoO4 + 18.0% KCl], с -[70.0% LiF + 12.0% K2MoO4 + 18.0% KCl] (рис. 2, 3). Далее в этом сечении изучен одномерный политермический разрез TS (T - 70.0% LiF + 18.0% KCl + 4.2% LiKMoO4 + 7.8% K2MoO4; S - 70.0% LiF + 18.0% KCl + 4.2% KVO3 + 7. рис. 3, 4).
K2MoO4;
Из диаграммы состояния разреза Т8 определили проекцию Е* пятерной эвтектической точки, являющейся пересечением линий четвертичной и пятерной кристаллизаций. Из состава, отвечаю-
щего точке проекции, рассчитали соотношение концентраций метаванадата калия и соединения LiKMoO4 в пятерной эвтектике (рис. 4). При исследовании разреза c—E*—E* с постоянным соотношением концентраций компонентов LiKMoO4
и KVO3 (рис. 5) определили проекцию E* пятерной эвтектики на двумерное сечение abc по отсутствию на кривой ДТА охлаждения данного состава термоэффекта, отвечающего совместной кристаллизации трех фаз, и рассчитали соотношение концентраций LiKMoO4 : KVO3 : K2MoO4 в пятерной эвтектике E*.
В ходе исследования разреза E*—E* (рис. 6)
определили проекцию E* пятерной эвтектики на трехмерное сечение GHIJ и рассчитали соотноше-
с
8
СТАБИЛЬНЫЙ ПЕНТАТОП LiF-KCl-KVO3-K2MoO4-LiKMoO4
973
t, °C 849 800
700
600 -
500 -
400 -
E2* 394
LiF + KCl + K2MoO4 + KVO3 + LiKMoO4
LiF
80
60 40 Состав, мол. %
20
Рис. 7. T-x-диаграмма разреза LiF-E*-E* системы LiF-KCl-KVO3-K2MoO4-LiKMoO4.
ние концентраций LiKMoO4 : KVO3 : K2MoO4 : KCl в пятерной эвтектике E *.
Последним исследовали нонвариантный разрез LiF-E*-E* (рис. 7). Состав пятерной эвтектики определили по отсутствию на кривой охлаждения образца теплового эффекта, отвечающего выделению кристаллов фторида лития. Состав пятерной эвтектики (мол. %): LiF - 50.0, KCl -11.5, KVO3 - 6.0, K2MoO4 - 1.6, LiKMoO4 - 25.0, температура плавления 394°C.
Таким образом, нами изучен фазовый комплекс стабильного пентатопа LiF-KCl-KVO3-K2MoO4-LiKMoO4 пятикомпонентной взаимной
системы "1, К || Б, С1, У03, Мо04; экспериментально определены состав и температура плавления сплава, отвечающего эвтектике в системе Е1Б-КС1-КУ03-К2Мо04-"1КМо04. Сплавы такого состава могут быть использованы в качестве рабочего тела тепловых аккумуляторов или расплавленного электролита химических источников тока.
Статья написана в рамках реализации ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Делимарский Ю.К., Барчук Л.П. Прикладная химия ионных расплавов. Киев: Наук. думка, 1988. 192 с.
2. Егунов В.П. Введение в термический анализ. Самара, 1996. 270 с.
3. Трунин А.С., Космынин А.С. Проекционно-термо-графический метод исследования гетерогенных равновесий в конденсированных многокомпонентных системах. Куйбышев, 1977. 68 с. Деп. в ВИНИТИ 12.04.77 г. № 1372-77.
4. Термические константы веществ. Справочник // Под ред. Глушко В.П. Вып. X. Ч. 1. М.: ВИНИТИ, 1981. 300 с.
5. Термические константы веществ // Под ред. Глушко В.П. Вып. X. Ч. 2. М.: ВИНИТИ, 1981. 441 с.
6. Справочник по плавкости солевых систем. Т. 1 // Под ред. Воскресенской Н.К. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1961. 588 с.
7. Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Петров А.С., Анипченко Б.В. Фазовые равновесия в системах с участием метаванадатов некоторых щелочных металлов. М.: Машиностроение-1, 2005. 118 с.
8. Малышева Е.И., Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Фролов Е.И. // Вестн. Иркутск. гос. техн. ун-та. Вып. 9 (56). 2011. С. 138.
9. Малышева Е.И., Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Фролов Е.И. // Бутлеровские сообщения. 2010. Т. 22. № 12. С. 21.
10. Малышева Е.И., Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Фролов Е.И. // Бутлеровские сообщения. 2011. Т. 24. № 2. С. 74.
11. Малышева Е.И., Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Фролов Е.И. // Конденс. среды и межфазные границы. 2011. Т. 13. № 4. С. 460.
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.