Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Методы изучения многокомпонентных систем и состояние изученности пятикомпонентной системы Na, К // SO4, СОз, F-Н20 12
1.1. Методы изучения многокомпонентных систем
1.2. Состояние изученности пятикомпонентной системы Na, К // SO4, C03,F-H20
1.2.1. Четырёхкомпонентная система Na2S04 - Ыа2СОз- NaF- Ы20 12
1.2.2. Четырёхкомпонентная система K2S04~K2C03- KF- Н20 16
1.2.3. Четырёхкомпонентная система Na, К// S04, СО3 -Н20 17
1.2.4. Четырёхкомпонентная система Na, К // S04, F -Н20 19
1.2.5. Четырёхкомпонентная система Na, К//СО3, F-H20 20
Глава II. Прогнозирование фазовых равновесий на геометрических образах, построение диаграммы пятикомпонентной системы Na, К // S04, СОз, F- Н20 и составляющих сё четырсхкомпонентных систем методом трансляции при 0 С 22
2.1. Четырёхкомпонентная система Na2S04 - Na2C03- NaF- Н20 23
2.2. Четырёхкомпонентная система K2S04- К2СОз~ KF- Н20 28
2.3. Четырёхкомпонентная система Na, K//SO4, С03 -Н20 32
2.4. Четырёхкомпонентная система Na, К // S04, F -Ы20 37
2.5. Четырёхкомпонентная система Na, К // СОз, F-H20 42
2.6. Пятикомпонентная система Na, K//SO4, СО3, F- Н20 46
Глава III. Прогнозирование фазовых равновесий на геометрических образах, построение диаграммы пятикомпонентной системы Na, К // S04, СОз, F- Н20 и составляющих её четырёхкомпонентных систем методом трансляции при 25 С 57
3.1. Четырёхкомпонентная система Na2S04 - №2СОз~ NaF- Н20 57
3.2. Четырёхкомпонентная система K2S04- К2СОз~ KF- Н20 62
3.3. Четырёхкомпонентная система Na, К//SO4, СОз-Н20 66
3.4. Четырёхкомпонентная система Na, К // S04, F -Н20 72
3.5. Четырёхкомпонентная система Na, К//СО3, F-H20 78
3.6. Пятикомпонентная система Na, К// S04, С03, F- Н20 83
Глава IV. Определение растворимости в нонвариантных точках, найденных методом трансляции 92
4.1. Методика определения растворимости в нонвариантных точках... 92
4.2. Определение растворнимости в нонвариантных точках системы Na2SO4-Na2CO3-NaF-H2OnpH250C 97
Выводы 107
Литература 109
- Состояние изученности пятикомпонентной системы Na, К // SO4, C03,F-H20
- Четырёхкомпонентная система K2S04- К2СОз~ KF- Н20
- Четырёхкомпонентная система K2S04- К2СОз~ KF- Н20
- Определение растворнимости в нонвариантных точках системы Na2SO4-Na2CO3-NaF-H2OnpH250C
Введение к работе
Актуальность работы. Галургическая переработка природного и технического минерального сырья определяется процессами растворения и кристаллизации составляющих данного сырья солей и закономерностями фазовых равновесий, регулирующих эти процессы. Особенно это актуально при переработке сложного полиминерального сырья, когда в равновесии могут находиться четыре и более твердые фазы. Увеличение количества твердых фаз в системе усложняет их идентификацию, установление оптимальных условий их выделения.
Галургическая переработка полиминерального сырья, реализуемой в многокомпонентной системе, также требует поиска новых методов отображения состояния фазовых равновесий, т. к. применение классического метода, предполагающего использование геометрических фигур реального трехмерного пространства, в этих случаях не приемлемо.
Таким образом, актуальность выполненной диссертационной работы очевидна в связи с необходимостью поиска и применения новых методов исследования многокомпонентных химических систем и разработкой оптимальных способов переработки полиминерального природного и технического сырья.
Исследуемая пятикомпонентная система является составной частью более сложной шестикомпонентной водно-солевой системы из сульфатов, карбонатов , гидрокарбонатов, фторидов натрия и калия, закономерности фазовых равновесий в которой определяют условия комплексной переработки жидких отходов промышленного производства алюминия, в том числе на Таджикском алюминиевом заводе.
Цель работы - состоит в установлении состояния фазовых равновесий в системе Na, К // S04, СО3, F- Н20 при 0 и 25 С, построении её замкнутой фазовой диаграммы методом трансляции и определении растворимости в найденных нонвариантных точках.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
- анализировано состояние изученности исследуемой пятикомпонентной и
составляющих её четырёх- и трехкомпонентных систем;
- на основании данных о составляющих трех-и четырехкомпонентных
системах методом трансляции прогнозированы, соответственно, состояния
фазовых равновесий в составляющих четырехкомпонентных и
пятикомпонентных системах, построены их диаграммы фазовых равновесий;
- построенные диаграммы фазовых равновесий фрагментированы по полям
кристаллизации отдельных фаз (на уровне четырёхкомпонентного состава) и
совместной кристаллизации двух фаз(на уровне пятикомпонентного состава);
- показан пример экспериментального определения растворимости в
найденных методом трансляции нонвариантных точках.
Научная новизна работы состоит в том что:
впервые методом трансляции установлены возможные фазовые равновесия на геометрических образах пятикомпонентной системы Na, К // S04, С03, F-Н20 и составляющих ее четырехкомпонентных системах Na2S04 ~ Ыа2СОз_ NaF- Н20; K2S04- К2С03- KF- Н20; Na, К // S04, С03 -Н20; Na, К // S04, F -Н20 и Na, К // С03, F-H20 при 0 и 25 С;
на основании полученных методом трансляции данных впервые построена замкнутая фазовая диаграмма пятикомпонентной системы Na, К // S04, С03, F- Н20 и составляющих её четырехкомпонентных систем Na2S04 - Na2C03-NaF- Н20; K2S04- K2CO3- KF- H20; Na, КII S04, C03 -H20; Na, КII S04, F -H20 и Na, КIIC03, F-H20 при 0 и 25 С;
построенные диаграммы фазовых равновесий фрагментированы по областям кристаллизации отдельных индивидуальных фаз (для уровня четырёхкомпонентного состава) и совместной кристаллизации двух фаз (для уровня пятикомпонентного состава);
экспериментально исследована растворимость в нонвариантных точках системы Na2S04 - Na2C03- NaF- Н20 при 25 С и впервые построена её диаграмма растворимости.
Практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что:
- обнаруженные методом трансляции фазовые равновесия на геометрических
образах исследованных систем могут служит справочным материалом;
- установленные закономерности фазовых равновесий в исследованных
системах могут служить научной основой для разработки оптимальных
условий галургической переработки полиминерального природного и
технического сырья, содержащих сульфаты, карбонаты, фториды натрия и
калия.
Апробация работы. Основное содержание диссертационной работы докладывалось и обсуждалось на ежегодных научно-теоретических конференциях профессорско-преподавательского состава Таджикского государственного педагогического Университета им. С. Айни (Душанбе, 2005-2007г.г.); республиканской научной конференции «Молодежь и мир размышлений» (Душанбе, 2005-2006г.); республиканской научно-практической конференции «Вода для жизни» (Душанбе, 2005г.); Международной конференции «Современная химическая наука и её прикладные аспекты» (Душанбе, 2006г.); республиканской научно-практической конференции «Достижения химической науки и вопросы её преподавания» (Душанбе, 2006г.); Международной конференции «CALPHAD» XXXVI the Pennsylvania State University (США, Пенсильвания, 2007г.).
Состояние изученности пятикомпонентной системы Na, К // SO4, C03,F-H20
Исследуемая пятикомпонентная система Na, К // SO4, СОз, F - Н20 включает следующие четырехкомпонентные системы: Na2S04 Na2C03-NaF- Н20; K2S04- К2С03- KF- Н20; Na, К // S04, С03 -Н20; Na, К // S04, F -Н20; Na, К // С03, F-H20. Согласно существующих литературных данных данная четырёхкомпонентная система при О С исследована методом растворимости Морозовой В.А. с соавторами [38]. Если принять твёрдые раствори на основе Мб и С-10 как индивидуальные равновесные твёрдые фазы, то из приведённой таблицы вытекает, что авторами [38] для системы Na2S04-Na2C03-NaF-H20 при 0 С обнаружена только одна нонвариантная точка (опыт № 6) с равновесными твёрдыми фазами NaF + Мб + С-10. Остальные исследованные точки (опыты 1-5) относятся к моновариантным кривым системы Na2S04-Na2C03-NaF-H20. Как показывает сопоставленные данных растворимости компонентов для моновариантных кривых и нонвариантной точки их содержание в насыщенном растворе отличается незначительно. Образовании соединения четверного состава, для системы Na2S04-Na2C03-NaF-H20, при О С не обнаружено. Данные о растворимости и фазовых равновесиях на уровне трехкомпонентного состава четырёхкомпоиентной системы Na2S04-Na2C03-NaF-H20 при О С также хорошо представлены в литературе [39-40]. Эти данные скомпонованы в таблице 1.2.
На основании экспериментальных данных авторами [38] построена проекция изотермы растворимости системы Na2S04-Na2C03-NaF-H20 при О С на три плоскости. Замкнутая фазовая диаграмма системы, на которой были бы отражены все геометрические образы (точки, кривые, поля) и их взаимное расположение, не построена. Данные о растворимости и фазовых равновесиях системы Na2S04-Na2C03-NaF-H20 при 25 С на уровне четырёхкомпонентного состава отсутствуют. На уровне трехкомпонентного состава система Na2S04-Na2C03-NaF-H20 при 25 С достаточна хорошо изучена как методом растворимости [39, 44-45], так и методом термодинамических расчетов [46-47]. Экспериментальные данные о растворимости и фазовых равновесиях в системе Na2S04-Na2C03_NaF-H20 при 25 С на уровне трехкомпонентного состава скомпонованы в табл. 1.3. Сопоставление данных о растворимости и фазовых равновесиях в системе Na2S04-Na2C03_NaF-H20 на уровне трехкомпонеитного состава при 0 (табл. 1.2) и 25 С (табл. 1.3) показывает, что с увеличением температуры растёт растворимость мирабилита (Na2S04 -10Н2О) с 4-5 до 21-22 %, декагидрата карбоната натрия (С-10) с 6-7 до 22-23 %, а растворимость NaF растёт незначительно.
Состав твёрдых фаз в трехкомпонентных системах Na2S04-Na2C03-Н20 и Na2C03_NaF-H20 не меняется и природа этих систем, как и при 0 С, является эвтоническим. В системе Na2S04 -NaF-H20 с повышением температуры до 25 С появляется новая фаза шейрерит (NaF-Na2S04), что приводит к усложнению строения её диаграммы по сравнении с изотермой 0 С. Если для системы Na2S04 -NaF-H20 при 0 С были характерны две кривые кристаллизации (Мб и С-10) и одна точка совместной кристаллизации (Мб + С-10), то при 25 С для этой системы характерно уже три кривые кристаллизации (Мб, С-10 и Шр) и две точки совместной кристаллизации двух фаз (Мб + Шр и С-10 + Шр).
Для изотермы 25 С, также как и для изотермы 0 С, замкнутая фазовая диаграмма четырёхкомпонентной системы Na2S04-Na2C03-NaF-H20 не построена. В литературе отсутствуют данные о растворимости и состоянии фазовых равновесий в четырёхкомпонентной системе K2S04- К2СОз KF-Н20 как при 0 С, так и при 25 С. Крайне мала и информация о состоянии изученности трехкомпонентных систем: K2S04- К2СОз -Н20, K2S04- KF-H20 и К2СОз- KF- Н20. Существующие данные о растворимости в приведённых трехкомпонентных системах, взяты из [39, 47] и скомпонованы в табл. 1.4.
Как следует из данных табл. 1.4. все трехкомпонентные системы, составляющие четырехкомпонентную систему K2S04- К2СО3- KF- Н20, на уровне трехкомпонентного состава при 0 С и 25 С имеют эвтоническую природу, с увеличением температуры растет растворимость арканита (K2S04), а растворимость карбоната калия (К2С03-1,5Н20) и KF растет незначительно.
Замкнутая фазовая диаграмма четырехкомпонентной системы не построена. Данные о растворимости и фазовых равновесчй системы K2S04-К2С03- KF- Н20 при 0 и 25 С на уровне четырёхкомпонентная состава отсутствуют. Состав твёрдых фаз в трехкомпонентных системах K2SQ4-K2CO3- Н20 и Na2S04 -Na2C03-H20 показывает что природа этих систем как и при 0 С является эвтонической. Сопоставление данных о растворимости и фазовых равновесиях в системе Na2S04-K2S04-H20 показывает, что с повышением температуры от 0 (табл. 1.5) до 25 С (табл. 1.6) растворимость мирабилита растёт с 6-7 до 22-23 %, а растворимость арканита растёт незначительно. В системе К2СОз-Ма2СОз-Н20 с повышением температуры до 25 С появляется новая фаза C-7(Na2C03 -7Н20) что приводит к усложнению строения её диаграммы по сравнении с изотермой О С. Для изотермы 25 С, также как и для изотермы О С, замкнутая фазовая диаграмма четырехкомпонентной системы Na, К 7 S04, С03 -Н20, на которой были бы отражены все геометрические образы (точки, кривые, поля) и их взаимные расположение, не построена.
Четырёхкомпонентная система K2S04- К2СОз~ KF- Н20
Данная четырехкомпонентная система включает следующие трехкомпонентные системы: K2SO4 -К2С03 -Н20; K2S04 -KF -Н20; и К2СОз -KF-H20. Для построения диаграммы фазовых равновесий системы K2SO4 -К2С03 -KF - Н20 при О С методом трансляции на уровне четырёхкомпонентного состава использовали данные о фазовых равновесиях уровня трехкомпонентного состава.
На уровень четырёхкомпонентного моновариантные кривые, образованные при трансляции нонвариантных точек уровня трехкомпонентного состава, взаимно пересекаясь образуют нонвариантные точки уровня четырёхкомпонентного состава.
Трансляция нонвариантных точек уровня трехкомпонентного состава на уровень четырёхкомпонентного состава здесь тоже отражена в виде пунктирной линии во внутрь треугольника состава. Обнаруженная нонвариантная точка уровня четырёхкомпонентного состава образуется путем «сквозной» трансляции. Системе также характерно наличие трех моновариантных кривых двунасыщения. Фазовый состав осадков в них идентичен фазовому составу соответствующих нонвариантных точек уровня трехкомпонентного состава.
Данная четырехкомпонентная взаимная система включает следующие трехкомпонентные системы: Na2S04 -K2S04 -Н20; Na2C03 -К2С03 -Н20; Na2S04 -Na2C03 -Н20; K2S04 -К2С03 -Н20. Характерные для них нон вариантные точки с соответствующими равновесными твёрдыми фазами взяты из [39,48-49] и представлены в табл. 2.5.
По этим данным построена схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Na, К // S04, С03 -Н20 при О С уровня трехкомпонентного состава в виде развернутой призмы (рис.2.5.). H20 На рисунке 2.6. приведена схематическая [21] замкнутая диаграмма фазовых равновесий четырехкомпонентной системы Na, К // S04, С03 -Н20 при О С на уровне четырехкомпонентного состава на основе литературных данных и с применением метода трансляции. Она проецирована на основе четырехгранной призмы, которая была использована для изображение схематической диаграммы фазовых равновесий исследуемой системы на уровне трехкомпонентного состава (рис. 2.5). На ней отражены все возможные геометрические образы: 4 нонвариантных точек, 6 дивариантных полей и 9 моновариантных кривых, которые имеют различную природу образования [22-23].
Построенная методом трансляции схематическая диаграмма фазовых равновесии системы Na, К // S04, F-H20 при О С приведена на рис. 2.8. Диаграмма проецирована на основании призмы, которая была использована для изображении диаграммы данной системы на уровне трехкомпонентного состава (рис. 2.7). На ней кроме вышеизложенных нонвариантных точек тринасыщения, также отображено наличие 5 дивариантных полей однонасыщения индивидуальными твердыми фазами (Мб, Гз, Ар, NaF, KF) и 7 моновариантных кривых двунасыщения. Моновариантные кривые имеют двоякое происхождение. Пятеро из них образованы в результате трансляции нонвариантных точек уровня трехкомпонентного состава в область четырёхкомпонентного состава и отмечены пунктирными линями. Фазовый состав осадков этих моновариантных кривых идентичен фазовому составу осадков нонвариантных точек области трехкомпонентного состава, из которых они транслированы.
Как показывает структура диаграммы (рис.2.8), поле кристаллизации глазерита (Гз) граничит с полями кристаллизации всех остальных индивидуальных равновесных твердых фаз системы. Это показывает, что данное поле занимает значительную часть исследуемой системы при О С. 2.5. Четырехкомпонентная система Na, К // СОз, F-H20
Данная четырехкомпонентная система включает следующие трехкомпонентные системы: Ыа2СОз -К2С03 -Н20; Ыа2СОз -NaF -Н20; К2С03 -KF -Н20 и NaF - KF -Н20. Согласно [39-40, 45,53] они хорошо изучены экспериментально методом растворимости и обнаружены для них следующие нонвариантные точки с характерными для них равновесными твердыми фазами .
Как видно, из обнаруженных методом трансляции 3 нонвариантных точек, 2 образованны «сквозной» (Е 0, Е4и) трансляцией и одна «односторонней» (Е ,) трансляцией [22-23]. На рис. 2.10 приведена схематическая замкнутая диаграмма фазовых равновесий системы Na, К // С03, F - Н20 при 0 С на уровне четырехкомпонентного состава, которая проецирована на основании призмы, использованной для изображения диаграммы системы на уровне трехкомпонентного состава (рис. 2.9). На ней кроме 3 нонвариантных точек, также отражены 5 дивариантных полей одионасыщения, 7 моновариантных кривых двунасыщения. Моновариантные кривые имеют двоякое происхождение. Пять из них образованы в результате трансляции нонвариантных точек уровня трехкомпонентного состава на уровень четырехкомпонентного состава и на диаграмме (рис. 2.10) отмечены пунктирными линями. Фазовый состав осадков этих мононариантных кривых идентичен фазовому составу осадков нонвариантных точек уровня трехкомпонентного состава из которого они транслированы. Две моновариантные кривые проходят между нонвариантными точками уровня четырехкомпонентного состава и на диаграмме (рис.2.10) отображены в виде жирных сплошных линии.
Четырёхкомпонентная система K2S04- К2СОз~ KF- Н20
Данная четырехкомпонентная система включает следующие трехкомпонентные системы: K2S04 -К2С03 -Н20; K2S04 -KF -Н20 и К2С03 -KF-H20. По этим данным построена диаграмма фазовых равновесий системы K2S04 -К2СОз -KF - Н20 при 25 С на уровне трехкомпонентного состава в виде развернутой призмы (рис.3.3.). На ней отражены все возможные дивариантные поля однонасыщения и моновариантные кривые двунасыщения, характерные соответствующим трехкомпонентным системам.
Для построения диаграммы фазовых равновесий системы K2S04 -К2С03 -KF - Н20 при 25 С методом трансляции на уровне четырёхкомпонентного состава использовали данные уровня трехкомпонентного состава.
Данная четырехкомпонентная взаимная система включает следующие трехкомпонентные системы: Na2S04 -K2S04 -Н20; Na2C03 -К2С03 -Н20; Na2S04 -Na2C03 -Н20; K2S04 -К2С03 -Н20. Характерные для них нонвариантные точки с соответствующими равновесными твёрдыми фазами взяты из [39,48-49] и представлены в табл. 3.5. Таблица 3.5.
Для прогнозирования фазовых равновесий в данной системе на уровне четырехкомпонентного состава были использованы данные [39,48-49]. Приведенная система более подробна изучена в работах [61-63]. На рисунке 3.6. приведена схематическая [21] замкнутая диаграмма фазовых равновесий четырехкомпонентиой системы Na, К // S04, СО3 -Н20 при 25 С на уровне четырехкомпонентного состава на основе литературных данных, и с применением метода трансляции. Она проецирована на основе призмы, которая была использована для изображении схематической диаграммы фазовых равновесий исследуемой системы на уровне трехкомпонентного состава (рис. 3.5). На ней отражены все возможные геометрические образы: 5 нонвариантных точек, 7 дивариантных полей и 11 моновариантных кривых, которые имеют различную природу образования [22-23].
Как видно из рисунка, все элементы строения диаграммы исследуемой системы замкнуты, что является основным показателем достоверности построенной диаграммы. Сопоставление полученных данных с литературными [48] показывает, что нонвариантные точки Е и Eg обнаружены также и экспериментально. В то же время обнаруженные в [48] нонвариантные точки с равновесными твёрдыми фазами Ар+Гз+С-10, Ap+C-7+Na-K-6 методом трансляции не подтверждается. По нашему мнению, обнаруженные экспериментально четверные нонвариантные точки с вышеприведенным фазовым составом осадков не отвечает термодинамически равновесному состоянию исследуемой системы при 25 С. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Na, К // SO4, СОз-Н20 при 25 С на уровне четырёхкомпонентного состава Это значит, что на диаграмме между полями кристаллизации K2S04 и Na2C03 7H20, Na2CO3-10H2O должны располагаться поля кристаллизации продуктов их взаимодействия (3K2S04-Na2S04 и Ыа2СОз К2СОз-6Н20), что и подтверждено методом трансляции.
Как показывает сравнение с изотермой О С, исследуемой системы (см. гл. 2. табл. 2.7), количество нонвариантных точек увеличилось от 5 до 6. Это связано с тем, что в трехкомпонеитной системе Na2SC 4 -NaF -Н20 повышение температуры привело к образованию новой равновесной твёрдой фазы - Шр, что согласно основным принципам физико-химического анализа [1], приводит к появлению соответствующих геометрических образов на диаграмме. Поле её кристаллизации расположено между полями кристаллизации Мб и NaF. Вследствие образования этой новой равновесной твёрдой фазы в системе Na2S04 -NaF -Н20 появляется новая нонвариантная точка, что видно из приведённой рис. 3.7.
На ней согласно принципу совместимости, совмещены элементы строения диаграммы исследуемой системы на уровнях четырехкомпонентного и трехкомпонентного составов. На ней кроме вышеизложенных нонвариантных точек тринасыщения, также отображено наличие 6 дивариантных полей однонасыщения индивидуальными твердыми фазами (Мб, Гз, Ар, NaF, KF и Шр) и 9 моновариантных кривых двунасыщения. Моновариантные кривые имеют двоякое происхождение. Шестеро из них образованы в результате трансляции нонвариантных точек уровня трехкомпонентного состава на уровень четырехкомпонентного состава и отмечены пунктирными линиями. Фазовый состав осадков этих моновариантных кривых идентичен фазовому составу осадков нонвариантных точек уровня трехкомпонентного состава, из которых они транслированы.
Определение растворнимости в нонвариантных точках системы Na2SO4-Na2CO3-NaF-H2OnpH250C
Как было отмечено в гл.1 в литературе относительно данной системе при 25 С отсутствуют сведения о растворимости и фазовых равновесиях. В тоже время она в ряду четверных систем, составляющих исследуемую пятикомпонентную систему Na, К //S04, С03, F - Н20, занимает особое место, т.к. сведения о растворимости и фазовых равновесиях в ней представляют кроме теоретического интереса, также и значительный практический интерес в связи с утилизацией жидких отходов алюминиевого производства. В гл. 3. Рассмотрены фазовые равновесия системы Na2S04 - Na2C03 -NaF - Н20 при 25 С, установленные методом трансляции. В связи с исключительным практическом значением системы в данной главе обсуждены результаты выполненных исследований по экспериментальному изучению растворимости в нонвариантных точках, характеризующих её и установленных методом трансляции. Составными частями данной четырехкомпонентной системы являются сульфаты, карбонаты и фториды натрия, которые при 25 С кристаллизуются в виде Na2SO4-10H2O (Мб), Na2CO3-10H2O (С-10), NaF и смешанной соли Na2S04- NaF (Шр).
Для эксперимента использовали следующие реактивы: NaF (ч); Na2CO3-10H2O (чда); Na2S04 (хч). Смешанную соль Na2S04- NaF получили согласно [42,44].
Эксперимент по определению растворимости в нонвариантных точках системы Na2S04 - Na2C03 - NaF - Н20 проводили в стеклянном реакторе внутренняя стенка которой была обработана парафином (наносили слой парафина) во избежание взаимодействия её с фторидом натрия. Смесь термостатировали с помощью ультратермостата U- 8 и перемешивали магнитной мешалкой РД - 09. Кристаллизацию твёрдых фаз наблюдали с помощью микроскопа марки «ПОЛАМ -Р 311» и фотографировали цифровым фотоаппаратом «SONY- DSC-S500». После достижения состояния равновесия (неизмененность фазового состава кристаллизующихся осадков) жидкую и твёрдую фазу отделяли с помощью водоструйного вакуумного насоса через обеззоленную (синяя лента) фильтровальную бумагу на воронке Бюхнера. Осадок промывали 96 % -и этиловым спиртом и перед анализом сушили в сушильном шкафе при температуре 120 С. Анализ жидкой и твёрдой фазы проводили по известным методикам, описанным в работах [70 - 72].
Четырехкомпонентная система Na2S04 - Иа2СОз - NaF - Н20 включает следующие трехкомпонентные системы: Na2S04 - Na2C03- Н20; Na2S04 -NaF - Н20; и Na2CC 3 - NaF - Н20. Диаграмма фазовых равновесий четырехкомпонентной системы Na2S04 - №2СОз - NaF - Н20 впервые была построена методом трансляции [56] и рассмотрена в гл. 3. Согласно полученным методом трансляции данных исследуемая система на уровне трехкомпонентного состава характеризуется четырьмя нонвариантными точками, при трансляции которых на уровень четырехкомпонентного состава формируют две нонвариантные точки (см. гл.З. рис.3.12). Растворимость в нонвариантных точках i и нами исследована по варианту 3 методике, описанной в гл. 4.1., когда между исходными компонентами возможно химическое взаимодействие с образованием соединения S. Таким образом, для определения растворимости в нонвариантной точке 1 мы смешивали растворы с равновесными осадками тройных нонвариантных точек М и г до установления равновесия, а для нонвариантной точке 2 смешивали насыщенные растворы тройных нонвариантных точек г з и г 4 с последующим достижением равновесного состоянии по постоянному фазовому составу осадков.
На основании данных табл. 4.1. нами впервые построена диаграмма растворимости четырехкомпонентнои системы Na2S04 - Na2CC 3 - NaF - Н20 при 25 С. Солевая часть построенной диаграммы в виде равностороннего треугольника представлена на рис. 4.3. В приведенных расчетах 1 обозначает положения фигуративной точки соответствующего соединения на координатном остове (стороны треугольника) и внутри диаграммы в смеси.
Как видно из диаграммы (рис.4.3.) поле кристаллизации фторида натрия (NaF) и смешанной соли шейрерита (Na2S04-NaF) в приведенных условиях занимают значительный объем, что указывает на их малую растворимость.
Как было отмечено выше достижение равновесия в исследуемой системе контролировалось кристаллооптическим методом, т.е. наблюдением за твёрдыми фазами осадка с помощью микроскопа и их фотографированием. На рис. 4.4. - 4.6 представлены микрофотографии индивидуальных равновесных твёрдых фаз (рис.4.4.), их совместная кристаллизация на тройных (рис. 4.5.) и четверных (рис.4.6) нонвариантных точках.
1. Методом трансляции исследованы фазовые равновесия в пятикомпонентной системе Na, K//S04, С03, F-H20 и составляющих её четырехкомпонентных системах: Na2S04 - Na2C03- NaF- Н20; K2S04_ К2С03- KF- Н20; Na, КII S04, С03 -Н20; Na, К // S04, F -Н20; Na, КII СОз, F-H20 при 0 и 25 С.
2. Определены все возможные фазовые равновесия на геометрических образах исследованных систем. Установлено, что для исследуемой пятикомпонентной системы характерно наличие следующих количеств геометрических образов, соответственно для 0 и 25 С: дивариантные поля - 18 и 24; моновариантные кривые - 16 и 22; нонвариантные точки-5 и 7.
3. На основании полученных методом трансляции данных впервые построены полные замкнутые диаграммы фазовых равновесий пятикомпонентной системы Na, K//SO4, С03, F-H20 и составляющих её четырехкомпонентных систем: Na2S04 - Na2C03- NaF- Н20; K2S04-К2С03- KF- Н20; Na, К II S04, С03 -Н20; Na, К // S04, F -Н20; Na, К II С03, F-H20 при 0 и 25 С.
4. Все построенные методом трансляции диаграммы фазовых равновесий фрагментированы по областям кристаллизации (дивариантных полей) индивидуальных твёрдых фаз (для уровня четырехкомпонентного состава) и совместной кристаллизации двух фаз (для уровня пятикомпонентного состава).
![Фазовые равновесия и растворимость в системе Na, K/CO#33#1, HCO#33#1, F - H#32#1O при 0 и 25[О]С](/i/i/4290/357308.png "Фазовые равновесия и растворимость в системе Na, K/CO#33#1, HCO#33#1, F - H#32#1O при 0 и 25[О]С Низомов Исохон Мусоевич")
