Фазовые равновесия и растворимость в системе Na, K // SO4, CO3, F - H2O при 0 и 25°С тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

На правах рукописи

ООЗ165859 АВЛОЕВ ШАХИДДИН ХАЙДАРОВИЧ

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ И РАСТВОРИМОСТЬ В СИСТЕМЕ N3, К // Э04, С03, Е- Н20 ПРИ О И 25 °С

02.00.01- неорганическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Душанбе - 2007

003165859

Работа выполнена на кафедре «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического Университета им С Айни

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки и техники РТ, доктор химических наук, профессор Солиев Лутфулло

член-корр АН Республики Таджикистан доктор химических наук, профессор, Ганиев Изатулло Наврузович

кандидат химических наук, старший научный сотрудник Махмадмуродов Абдусалим

Ведущая организация Таджикский государственный национальный

университет, кафедра неорганической химии

Защита диссертации состоится «14» ноября 2007 г в 10 00 часов на заседании диссертационного совета Д 047 003 01 при Институте химии им В И Никитина АН Республики Таджикистан по адресу 734063, г Душанбе, ул Айни, 299/2 E-mail gulchera@1ist ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химии им В И Никитина АН Республики Таджикистан

Автореферат разослан «12» октября 2007 г

Учений секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук

Касымова Г. Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 К // 504, С03, Р- Н20 при 0 и 25 °С, построении ее 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 ее четырех- 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 четырехкомпонентного 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 - Na2C03-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 0 С,

- на основании полученных методом трансляции данных впервые построена замкнутая фазовая диаграмма пятикомпонентной системы Na, К // S04, С03, F- Н20 и составляющих ее четырехкомпонентных систем Na2S04 - Na2C03-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 0 С,

- построенные диаграммы фазовых равновесий фрагментированы по областям кристаллизации отдельных индивидуальных фаз (для уровня четырехкомпонентного 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 ее 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 ее прикладные аспекты» (Душанбе, 2006г), республиканской научно-практической конференции «Достижения химической науки и вопросы ее преподавания» (Душанбе, 2006г), Международной конференции «CALPHAD» XXXVI the Pennsylvania State University (США. Пенсильвания, 2007г)

Публикации По материалом диссертационной работы опубликовано 6 статей и 5 тезисов докладов

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация представляет собой рукопись, изложенную на 116 страницах компьютерного набора, состоит из введения, 4-х глав и выводов содержит 35 рисунков и 32 таблицы список цитируемой литературы включает 72 наименование

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы, цели и задачи исследования, раскрыто основное содержание диссертационной работы

В первой главе рассмотрены основные методы исследования многокомпонентных систем, состояние изученности пятикомпонентной системы К // Б04, С03, Р- Н20, составляющих ее четырех- и

трехкомпонентных систем

Во второй главе приведены результаты исследования пятикомпонентной системы Ыа, К // 804, С03, Р- Н20, составляющих ее четырехкомпонентных систем методом трансляции при О °С

В третьей главе рассмотрены результаты исследования пятикомпонентной системы N8, К // 804, С03, Р- Н20, составляющих ее четырехкомпонентных систем методом трансляции при 25 °С

Четвертая глава посвящена экспериментальному изучению растворимости в нонвариантных точках четырехкомпонентной системы Ма?804 - Ыа2С03- Н20 при 25 °С, найденных методом трансляции

Диссертационная работа завершается общими выводами и списком цитированной литературы

Приняты следующие условные обозначения Ар - арканит (К2804), Гз - глазерит (3 К2804 Ш^ОД Мб - мирабилит (№2804 10Н20), Шр -шейрерит (№2804 ЫаР), С 7 - №2С03 7 Н20, С 10 - Ка2С03 10 Н20, К 1,5 - К2С03 1,5 Н20, Ыа К 6 - Йа2С03 К2С03 6Н20

1.1. Методы исследования многокомпонентных систем

Закономерности фазовых равновесий в химических системах являются теоретической основой всех технологических процессов, связанных с переработкой природного и технического сырья Основным методом изучения химических систем является физико-химический анализ, позволяющий устанавливать взаимодействие между их составными частями (компонентами) с последующим построением соответствующих диаграмм состояния (растворимости, плавкости) или диаграмм фазовых равновесий (фазовых комплексов) Системы, содержащие до четырех компонентов, изображаются геометрическими фигурами в пространстве трех измерной, т е фигурами реального пространства При увеличении число компонентов более четырех для изображения системы фигуры трехмерного реального пространства не приемлемы

Следует отметить, что с увеличением число компонентов растет также и число геометрических образов (нонвариантных точек, моновариантных кривых, дивариантных полей) Изобилия геометрических образов в системе приводит к уменьшению различия в составе равновесной или жидкой фазы, что усложняет их экспериментальное определение

Увеличение число компонентов в химических системах также усложняет их диаграммы и становится невозможным изображение этих диаграмм в области всего состава системы на одном чертеже

Существует ряд основных направлений в методологии физико-химического анализа многокомпонентных систем (триангуляции, сингулярных звезд, фазовые единичные блоки, минимизации термодинамического потенциала, графоаналитические и др ) Однако все они имеют ограничения в своем применении, связанные с размерностью геометрических фигур реального пространства, необходимости образования новых фаз, наличия математического аппарата для точных термодинамических расчетов и т д

Вместе с тем, в связи с введением в теории и практике физико-химического анализа принципа совместимости, появились новые возможности исследования фазовых равновесий в многокомпонентных системах

Согласно принципу совместимости при построении диаграмм фазовых равновесий (фазовых комплексов) имеет место совмещение элементов строения п и п +1 компонентных систем в одной диаграмме Исходя из принципа совместимости и свойства геометрических образов п-компонентных систем увеличивать свою размерность при переходе в п + 1 компонентную, разработан широко известный и апробированный метод прогнозирования фазовых равновесий в многокомпонентных системах — метод трансляции Согласно методу трансляции геометрические образы п компонентных систем транслируясь на уровень п + 1 компонентного состава трансформируются и согласно законам топологии, с соблюдением правила фаз Гиббса, взаимно пересекаясь образуют элементы строения системы на этом уровне компонентности

Нами для исследования фазовых равновесий в пятикомпонентной системе N8, К // 804, С03, Р- Н20 использован метод трансляции

1.2. Состояние изученности пятикомпонентной системы N3, К // 804, С03, Г- Н20 и ее составных частей

Исследуемая пятикомпонентная система включает следующие четырехкомпонентные системы №2Б04 - №2С03- ЫзР- Н20, К2Б04-К2С03- КР- Н20, N3, К // Б04, СОз -Н20, К1а, К // 504, Р -Н20 и N3, К // С03, Р-Н20 и трехкомпонентные системы №2504 -К2804- Н20, Ка2С03- К2С03-Н20, №2Б04 -Ка2С03-Н20, К2804- К2С03-Н20, Ка25 04-№Р- Н20, №,С03 -ШР- Н20, К2504-КР- Н20, К2С03-КР- Н20, ЫаР-КР- Н20

Как показывают литературные данные, пятикомпонентная система Ыа, К // Б04, С03, Р- Н20 не исследована вообще Из пяти четырехкомпонентных систем исследована только система Ыа2804 - №2С03-N3?- Н20 при О °С методом растворимости Однзко для нее не построенз ни диаграмма растворимости ни диаграмма фазовых равновесий (фазового комплекса) Из 9 трехкомпонентных систем не исследованы следующие три К2Б04 -КР- Н20, К2С03-КР- Н20 и НаР-КР- Н20 Остальные 6 трехкомпонентных систем исследованы методом растворимости при 0 и 25 °С, данные которых использованы при прогнозировании состояния фазовых равновесий в четырехкомпонентных системах методом трансляции При

этом, для трех не исследованных систем, состояние их принято как простое эвтоническое Сведения о состоянии изученности пятикомпонентной системы N3, К // 504, СО-,, Р- Н20 составляющих ее четырех- и трехкомпонентных систем приведены в табл 1

Таблица 1

Состояние изученности пятикомпонентной системы К // Б04, С03, Р- Н20, _составляющих ее четырех- и трехкомпонентных систем

№ п/п Системы Компонентность Изотерма,°С

0 25

1 N3, К // Б04, СОз, Р -Н20 5 - -

2 №2Б04 -№2С03-ЫаР-Н20 4 + -

3 К2504- К2СОэ- КГ- Н20 4 - -

4 Ыа, К // 804, С03 -Н20 4 - -

5 N3, К // Б04, Р -Н20 4 - -

6 Ыа, К // С03, Р -Н20 4 - -

7 Ыа2Б04-К2804- Н20 3 + +

8 Nз2C03- К2С03-Н20 3 + +

9 Ка2Б04 -Ыз2С03-Н20 3 + +

10 К2504- К2С03-Н20 3 + +

11 Ка2504-ЫаР- Н20 3 + +

12 №2С03 -N3?- Н20 3 + +

13 К2Б04-КР- Н20 3 - -

14 КгСОз-КТ- Н20 3 - -

15 ЫаР-КР- Н20 3 - -

2.1. Прогнозирование фазовых равновесий в четырехкомпонентных системах, составляющих пятикомпонентную систему N3, К // 804, С03, Р -Н20, методом трансляции при О °С.

2.1.1. Четырехкомпонентная система №25 04 - N82003- NaF- Н20

Данная четырехкомпонентная система включает трехкомпонентные системы Ыа2304 -№2С03-Н20, На2504-ЫаР- Н20 и ТЧа2СО, -№Р- Н20 для которых при О °С характерно по одной нонвариантной точки с равновесными твердыми фазами Мб+С 10, Мб+№Р и С 10 №Р Сочетания (трансляция) этих нонвариантных точек на уровне четырехкомпонентного состава дает

одну четверную нонвариантную точку Е ^ с равновесными твердыми фазами Мб+С 10+№Р где Е - нонвариантная точка, нижний индекс - порядковый номер, верхний индекс - компонентность системы Как было отмечено в гл 1 данная четырехкомпонентная система единственная, которая изучена экспериментально при 0 °С Полученные нами данные методом трансляции,

указывающие на наличие одной нонвариантной точки, полностью совпадают с литературным, что подтверждает достоверность данных, полученных методом трансляции

2.1.2. Четырехкомпонентная система К28 04- К2СОэ- КР- Н20

Данная четырехкомпонентная система включает трехкомпонентные системы КзБОд- К2С03-Н20, К2С03-КР- Н20 и К2Б04 -КР- Н20 для которых при О °С характерно по одной нонвариантной точки с равновесными твердыми фазами Ар+К 1,5, Ар+КР и К 1,5+КР Трансляция этих нонвариантных точек на уровне четырехкомпонентного состава дает одну

четверную нонвариантную точку (Е А2) с равновесными твердыми фазами Ар+КР+К 1,5

2.1.3. Четырехкомпонентная система N8, К // 804, С03 -Н20

Данная четырехкомпонентная система включает трехкомпонентные системы Ыа2804 -К2804- Н20, К2804- К2С03-Н20, Ка2804 -Ка2С03-Н20 и Ыа2С03- К2С03-Н20 Для первых двух систем характерно две, а для двух последних систем - по одной нонвариантной точки При трансляции на уровень четырехкомпонентного состава они и дают четыре нонвариантные

точки с равновесными твердыми фазами Е3 = Ар+К 1,5+№ К 6, Е4 = Гз+Мб+С 10, Е 5 = С Ю+Гз+Ш К 6 и Е \ = Ар+Гз+№ К 6

2.1.4 Четырехкомпонентная система N8, К // 804, Р -Н20

Данная четырехкомпонентная система включает трехкомпонентные системы Ма2804 -К2804- Н20, Ма2804-ЫаР- Н20, К2804 -КР- Н20 и ЫаР-КР-Н20 Для первой системы характерно две нонвариантные точки, а для трех остальных систем - по одной нонвариантной точки При трансляции этих тройных нонвариантных точек на уровень четырехкомпонентного состава образуются следующие четверные нонвариантные точки с равновесными

твердыми фазами Е ^ = Мб+Гз+ИаР, Е £ = ЫаР+КР+Гз и Е д = Ар+Гз+КР

2.1.5. Четырехкомпонентная система N8, К // СОз, Р -Н20

Данная четырехкомпонентная система включает трехкомпонентные системы №2С03- К2С03-Н20, Ка2С03 -№Р- Н20, ЫаР-КР- Н20 и К2С03-КР-Н20 Для первой системы характерно две тройные нонвариантные точки, а для трех остальных - по одной тройной нонвариантной точки При трансляции на уровень четырехкомпонентного состава эти тройные нонвариантные точки дают следующие нонвариантные точки с равновесными

твердыми фазами Е¡*0 = ЫаР+С 1(КЫаК6, Е Д = КР+К 1 5^Ыа К 6 и

ЫаР+КР+Ыа К 6

Обнаруженные методом трансляции нонвариантные точки уровня четырехкомпонентного состава пятикомпонентной системы Ыа, К // БОд, С03, Р -Н20 при О °С скомпонованы в табл 2

Таблица 2

Четверные нонвариантные точки системы N3 К // 804, С03, Р -Н20 при О °С, _ найденные методом трансляции_

Система Нонвариантная Равновесные

точка твердые фазы

1 2 3

Ыа2504 -№2С03-ЫаР- Н20 Е4 Мб + С 10+№Р

К2504- К2С03- КР- Н20 Ар + К 1,5+ КР

е} Ар+К 1,5+ N3 К 6

N3, К // Б04, С03 -Н20 Е4 Мб + С 10 +Гз

Е4 Е4 С 10 + № К 6 + Гз Ар + Гз + Иа К 6

N3, К // Б04, Р -Н20 Е4 с 7 Е о ЫаР + Мб + Гз ЫаР +КР + Гз

Е4 Гз + Ар +КР

Иа, К // С03, Р-Н20 Е4 1110 Е4 Е4 12 С 10+ NaF+Na К 6 К 1,5 + Ыа К 6+КР КаР+ КР+ № К 6

На основании данных табл 2 построена диаграмма фазовых равновесий системы К // Б04, С03, Р -Н20 при О °С на уровне четырехкомпонентного состава На рис 1 а солевая часть построенной диаграммы представлена в виде «развертки» призмы, а на рис 1 б ее схематический вид, после объединения идентичных полей кристаллизации равновесных твердых фаз

ХсьСО

Ка2С03

к2со3

А

ш к й

_I _

Рис 1 Диаграмма фазовых равновесий системы К // 804, С03, Р -Н20 при О °С на уровне четырехкомпонентного состава А) в виде «развертки» призмы Б) схематически

Рис 1 б в дальнейшем может служить основой (матрицей) для нанесения на нее элементов строения исследуемой системы на уровне пятикомпонентного состава

Как видно из рис 1 для системы N8, К // БО.,, С03, Р -Н20 при О °С на уровне четырехкомпонентного состава характерно наличие 8 дивариантных полей (поля кристаллизации индивидуальных твердых фаз), 18 моновариантных кривых (кривые совместной кристаллизации двух фаз) и 12 нонвариантных точек (точки совместной кристаллизации трех фаз)

2 2. Прогнозирование фазовых равновесий в пятикомпонентной системе N8, К // 804, С03, Р -Н20 при О °С методом трансляции

Для прогнозирования фазовых равновесий в пятикомпонентной системе К // 504, СО-;, Р -Н20 при О °С методом трансляции использованы данные о фазовых равновесиях в нонвариантных точках четырехкомпонентных систем, скомпонованных в табл 2

При трансляции нонвариантных точек четырехкомпонентных систем на уровень пятикомпонентного состава образуются следующие пятерные нонвариантные точки с равновесными твердыми фазами

Е Е Е Е Е

4

+ Е

+ Е + Е

+ е: +е:

+ Е

12

= Ар+К 1,5 + Ыа К 6 + КР, = Ар + Гз + Ыа К 6+ КР, = С 10+ЫаК6 + Гз+ШР, = Мб + С 10 + Гз + №Р, = КР+ Ыа К 6 + Гз

На основе полученных данных построена схематическая диаграмма

фазовых равновесий пятикомпонентной системы К // 804, С03, Р -Н20 при 0 °С, которая представлена на рис 2

-Е,--ЕI-Е

Рис 2 Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы К //' Б04, С03, Р-Н20 при 0 °С на уровне пятикомпонентного состава

На рис 2 тонкие сплошные линии обозначают моновариантные кривые уровня четырехкомпонентного состава и характерные им равновесные твердые фазы представлены на рис 2 Пунктирные линии обозначают моновариантные кривые, образованные при трансляции соответствующих нонвариантных точек уровня четырехкомпонентного состава и характеризующий их фазовый состав осадков идентичен фазовому составу этих нонвариантных точек представленных в табл 2 Толстые спчошные линии обозначают моновариантные кривые, проходящие между пятерными нонвариантными точками и характеризуются следующими равновесными твердыми фазами

Е,5 - Ез = Ар + №К. 6 + КГ,

Е^ -Е5 = Гз + ЫаК6+КР,

Е3-Е 4 = Гз + С 10 +КаР,

Е5 -Е3 = №Р+ № К 6 + Гз

Анализ структуры построенной диаграммы показывает, что для пятикомпонентной системы N8, К // 504, С03, Р -Н20 при 0 °С характерно наличие 18 дивариантных полей, 16 моновариантных кривых и 5 нонвариантных точек

3.1. Прогнозирование фазовых равновесий в четырехкомпонентных системах, составляющих пятикомпонентную систему N8, К // 804, С03, Р -Н20, методом трансляции при 25 °С.

3.1.1. Четырехкомпонентная система 1Ча2804 — Ка2С03- N8?— Н20

Данная четырехкомпонентная система включает трехкомпонентные системы Ка2504 -Ыа2С03-Н20, Ыа2С03 -ЫаР- Н20 и Ка2504-КаР- Н20 Как и при 0 °С первые две трехкомпонентные системы являются эвтоническими и для них характерно по одной нонвариантной точке с равновесными фазами Мб+С 10 и ЫаР+С 10 Для системы Ыа2504-№Р- Н20 при 25 °С характерно две нонвариантные точки с равновесными фазами Мб+Шр и №Р+Шр Это связано с тем, что при повышении температуры до 25 °С в системе образуется новая фаза Ка2804№Р (шейрерит) Это, согласно одному из основных принципов физико-химического анализа- принципу соответствия, способствует появлению дополнительных геометрических образов Трансляция тройных нонвариантных точек на уровне четырехкомпонентного состава дает следующие четверные нонвариантные точки с равновесными

твердыми фазами Е \ = Мб + С 10 + Шр и Е * =С10 + Шр + №Р

3.1.2. Четырехкомпоненетная система К2804- К2С03- КР- Н20

Данная четырехкомпонентная система включает трехкомпонентные системы К2504- К2С03-Н20, К2С03-КР- Н20 и К2504 -КР- Н20 Все трехкомпонентные системы являются простыми эвтоническими и для них характерно по одной нонвариантной точке с равновесными твердыми фазами Ар+К 1,5, Ар+КР и КР+К 1,5, соответственно Трансляция этих тройных нонвариантных точек на уровень четырехкомпонентного состава дает одну четверную нонвариантную точку с равновесными твердыми фазами

Е^ = Ар+КТ+К 1,5

3.1.3. Четырехкомпонентная система N8, К // 804, С03 -Н20

Данная четырехкомпонентная система включает трехкомпонентные системы Ыа2504 -К2804- Н20, К2504- К2С03-Н20 №2504 -Ка2С03-Н20 и 1Ча2С(Э3- К2С03-Н20 Для первой системы характерно три тройные нонвариантные точки с равновесными твердыми фазами С Ю-^С 7,

С 7-ЧЧа К 6 и К 1,5+ N3 К. 6, соответственно Для второй системы характерно две тройные нонвариантные точки с равновесными твердыми фазами Гз+Мб и Ар+Гз, соответственно Две другие трехкомпонентные системы являются простыми эвтоническими и для них характерно по одной тройной нонвариантной точке с равновесными твердыми фазами Мб+С 10 и Ар+К 1,5, соответственно

Трансляция этих тройных нонвариантных точек на уровень четырехкомпонентного состава дает следующие нонвариантные точки с

равновесными твердыми фазами Е4 =С 10 + С 7 + Гз, Е5 =С 7 + Гз + № К 6, Е^ = Ар + К 1,5 + № К 6, Е, = Ар + Гз + Ш К 6 и Ез = С10 + Мб + Гз

3.1.4. Четырёхкомпонентная система К // Б04, Г -Н20

Данная четырехкомпонентная система включает трехкомпонентные системы На2804 -К2804- Н20, На2804-НаР- Н20, К2804 -КР- Н20 и ЫаР-КР-Н20 Для первых двух трехкомпонентных систем характерно по две тройные нонвариантные точки с равновесными твердыми фазами Гз+Мб, Ар+Гз, (для первой системы) и Мб+Шр, №Р+Шр (для второй системы),соответственно Для двух последних трехкомпонентных систем характерно по одной тройной нонвариантной точке с равновесными твердыми фазами Ар+КТ и №Р+КР, соответственно

Трансляция перечисленных тройных нонвариантных точек на уровень четырехкомпонентного состава дает следующие четверные нонвариантные точки с равновесными твердыми фазами

Е49 =Мб + Гз + Шр, Е^ = КаР + Шр + Гз, Е ¡\ = N3? + КР + Гз, Е ¡2 = Гз + Ар + КР

3 1 5 Четырехкомпонентная система N8, К // С03, Р -Н20

Данная четырехкомпонентная система включает трехкомпонентные системы №2С03- К2С03-Н20, №2С03 -N3?- Н20, ИаР-КР- Н20 и К2С03-КР-Н20 Для первой трехкомпонентной системы характерно наличие трех нонвариантных точек с равновесными твердыми фазами С 10+С 7, С 7+ № К 6 и К 1,5+№К6, соответственно Для трех других трехкомпонентных систем характерно наличие по одной нонвариантной точке с равновесными твердыми фазами №Р+С 10, КР+К 1,5 и ЫаР+КР. соответственно Трансляция перечисленных тройных нонвариантных точек на уровень четырехкомпонентного состава дает следующие четверные нонвариантные точки с равновесными твердыми фазами

Е ^ = С 10 + N3? + С 7, Е|*4 =С 7 + №К6+№Р, Е/5 =№Р + КР-№К6 Е^ =КР + №К6 + К 1,5

Обнаруженные методом трансляции нонвариантные точки уровня четырехкомпонентного состава пятикомпонентной системы N3, К // Б04, С03, Р -Н20 при 25 °С скомпонованы в табл 3

Таблица 3

Четверные нонвариантные точки системы Ыа, К // Б04, С03, Р -Н20 при 25 °С, найденные методом трансляции

Система Нонвариантная точка Равновесные твердые фазы

Ш2504 - №2С03- N3?- Н20 Е? Мб + Шр + N3?

Е* №Р + Шр + С 10

К2804- К2С03- КР- Н20 Е34 Ар + К 1,5+ КР

N3, К // 804, С03 -Н20 е44 Ез Е 6 Е4 Е4 С 7 + Гз + С 10 N3 К 6 +С 7 + Гз Ыз К 6+ Ар + К 1,5 Ар + Гз + N3 К 6 Гз + Мб + С 10

N3, К // 804, Р -Н20 £ 4 Е4 10 Е4 Е4 12 Шр + Мб + Гз ЫзР +Шр + Гз Гз + ИаР +КР Ар + КР + Гз

Ыа, К // С03, Р-Н20 Е4 ^ 13 Е4 14 Е4 15 Е4 с1б С 10+ NaF+C 7 С 7 + N3 К 6+№Р N3?+ КР+ N3 К 6 КР+К 1,5+N3 К 6

На основании данных табл 3 построена диаграмма фазовых равновесий системы Ш, К // Б04, С03, Р -Н20 при 25 °С на уровне четырехкомпонентного состава На рис 3 а солевая часть построенной диаграммы представлена в виде «развертки» призмы, а на рис 3 6 ее схематический вид, после объединения идентичных полей кристаллизации равновесных твердых фаз

Ыа:СО,

N3,003

К

К2СО,

Ыа2СОэ

n8 к 6

_ е4-

-е;

Рис 3 Диаграмма фазовых равновесий системы К // 804, СОз, Р -Н20 при 25 °С на уровне четырехкомпонентного состава А) в виде «развертки» призмы Б) схематически

Как видно из рис 3 для системы К // 504, СОз, Р -Н20 при 25 °С на уровне четырехкомпонентного состава характерно наличие 10 дивариантных полей (поля кристаллизации индивидуальных твердых фаз), 22 моновариантных кривых (кривые совместной кристаллизации двух фаз) и 16 нонвариантных точек (точки совместной кристаллизации трех фаз)

3 2. Прогнозирование фазовых равновесий в пятнкомпонентной системе N8, К // 804, С03, Е -Н20 при 25 °С, методом трансляции

Для прогнозирования фазовых равновесий в пятикомпонентной системе Ыа, К // 804, СОз, Р - Н20 при 25 °С методом трансляции использованы данные о фазовых равновесиях в нонвариантных точках четырехкомпонентных систем, скомпонованных в табл 3

При трансляции нонвариантных точек четырехкомпонентных систем на уровень пятикомпонентного состава образуются следующие пятерные нонвариантные точки с равновесными твердыми фазами

------^ е5 = Мб +Шр + С 10 + Гз,

,5 ' 2 , 5

4 4

Е? +Е84

Е4 +Р4 ь2 ^ 10

■►Е:

МаР+Шр + С 10 + Гз,

Щ + Е(5 ■

4 4

Е4 + Е13

е^ +е;4

Е4 +Е42

Мб

Е3 = Ар + КР + К1,5+НаК6,

Е Е Е

-►Е

= +С 7 + С 10 + Гз, = N3 К 6 +Гз + С 7 + №Р, = N3 К 6 +Гз + КР + Ар, = N3 К 6 +Гз + КР + N3?

Нз основе полученных дзнных построенз схематическзя диаграмма фазовых равновесий пятикомпонентной системы К // 804, СОз, Г — Н20 при 25 °С, которая представлена на рис 4

-Е2-

Ет

Л

Е?2'

I? 5 1

X

Е?

г

■е;

.р4-*

1 [О

е1

к-

Е?<Г

Рис 4 Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы К //504, С03, Р-Н20 при 25 °С на уровне пятикомпонентного состава

Как и для диаграммы фазовых рзвновесий изотермы О С (рис 2 ) тонкие сплошные линии обозначают моновариантные кривые уровня четырехкомпонентного состава, пунктирные линии со стрелками обозначают направления трансляции четверных нонвариантных точек и как моновариантные кривые характеризуют равновесия трех твердых фаз

соответствующих транслируемых четверных нонвариантных точек с насыщенным раствором Толстые сплошные линии обозначают моновариантные кривые, проходящие между пятерными точками и характеризуются следующими равновесными твердыми фазами

Е[ -= Шр+ Гз+ С 10, Е*-Е5 =ЫаР+Гз+С 7,

Е 2 - Е 4 = №Р+Гз+С 10, Е 5-Е' =N8 К 6+ ИаР+Гз,

Е * -Е^ = Ар+ КР+Иа К 6, Е^-Е, = Иа К 6+ КР+Гз

Анализ построенной диаграммы показывает, что для пятикомпонентной системы N8, К // Б04, СОэ, Р - Н20 при 25 °С характерно наличие 24 дивариантных полей, 22 моновариантных кривых и 7 нонвариантных точек

4.1. Определение растворимости в нонвариантных точках,

найденных методом трансляции Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентных системах методом трансляции значительно облегчает их экспериментальное исследование как во временном плане, так и в экономии материалов, необходимых для проведения эксперимента Кроме того, предварительное прогнозирование фазовых равновесий на геометрических образах позволяет установить концентрационные и температурные параметры реализации последних, что крайне важно при идентификации парагенезов (сосуществование) равновесиях твердых фаз в многокомпонентных системах 4.1.1. Методика определения растворимости в нонвариантных точках, установленных методом трансляции Экспериментальное определение положения нонвариантных точек, установленных методом трансляции, осуществляется несколькими путями Один из таких путей известен под названием «метод донасыщения» Сущность метода заключается в том, что раствор, отвечающий нонвариантной точке п - компонентной системы, постепенно донасыщается последующей равновесной твердой фазой, характерной для п+1 компонентной системы

Другой путь состоит в том, что конгломерат равновесных твердых фаз с насыщенным этими фазами раствора и характерный для транслируемой нонвариантной точки п - компонентной системы, смешивают с таковыми другой транслируемой нонвариантной точкой, которые на уровне п+1 компонентного состава пересекаются в виде соответствующих моновариантных кривых с образованием нонвариантной точки уровня п+1 компонентного состава

В обоих случаях полученную смесь термостатируют при данной температуре до достижения равновесия Достижение равновесия контролируется периодическим отбором жидкой фазы на химический анализ и визуально с помощью микроскопа за состоянием равновесных твердых фаз После достижения равновесия анализируют состав насыщенного раствора

равновесного с твердыми фазами осадка и устанавливают координаты нонвариантной точки п+1 компонентного уровня исследуемой системы На основании полученных результатов строят диаграмму растворимости п+1 компонентной системы

4.1.2 Определение растворимости в нонвариантных точках системы Na2S04 - Na2C03- NaF- Н20 при 25 °С Данная четырехкомпонентная система при 25 °С не исследована Нами она исследованалась методом трансляции и впервые построена ее замкнутая фазовая схематическая диаграмма (см гл 3 1 1 ) В связи с исключительным практическим значением закономерности фазовых равновесий в ней, она в данной работе изучена также экспериментально В настоящем разделе приводятся результаты изучения растворимости в нонвариантных точках системы Na2S04 - Na2C03- NaF- Н20 при 25 °С

Составными частями данной четырехкомпонентной системы являются сульфаты, карбонаты и фториды натрия, которые при 25 °С кристаллизуются в виде Na2S04 10Н20 (Мб), Na2C03 10Н20 (С 10), NaF и смешанной соли Na2S04 NaF (Шр)

Для эксперимента использовали следующие реактивы NaF (ч), Na2C03 ЮН20 (чда), Na2S04 (хч), а смешанную соль Na2S04 NaF получали по известной методике

Эксперимент проводили в стеклянном реакторе внутренняя стенка которой была обработана парафином во избежание взаимодействия ее с фторидными солями Смесь термостатировали с помощью ультратермостата U - 8 и перемешивали на магнитной мешалке PD - 9 Кристаллизацию твердых фаз наблюдали с помощью микроскопа «ПОЛАМ — 311» и фотографировали цифровым фотоаппаратом «SONY - DSC - S500» Достижение равновесия определяли по неизменности фазового состава осадков с помощью микроскопа После достижения равновесия жидкую фазу от осадка отделяли фильтрованием с помощью водоструйного вакуумного насоса через обеззоленную (синяя лента) фильтровальную бумагу на воронке Бюхнера Осадок промывали 96 % этиловым спиртом и сушили в сушильном шкафу при температуре 120 °С

Анализ равновесной жидкой фазы проводили по известным в литературе методикам, а фазовый состав осадков устанавливали кристаллооптическим методом Результаты анализа приведены в табл 4

Таблица 4

Растворимость в нонвариантных точках системы

Na2SQ4 - Na2CQ3 - NaF - Н2Р при 25 °С_

Нонвариантные точки Состав насыщенного раствора, масс % Фазовый состав осадков

Na2S04 Na2C03 NaF Н20

1 2 j 4 5 6

Е? 16,40 18,30 - 65,30 Мб + С 10

& 24,34 - 0 38 75,28 Мб + Шр

1 2 3 4 5 6

гз 8.67 - 2,35 88,98 №Р - Шр

Е| - 21,83 1,04 77,13 №Р + С-10

Е1 А. 18.9 3,65 0,33 77,12 Мб + С-10+ Шр

Е| 7,30 14,50 2,65 77,55 ШР+С-Ю+Шр

На основании полученных результатов была построена диаграмма растворимости четырехкомпонентной системы 1\1а2504 -№2С03 ~1ч!аР - ЬЬО при 25 °С солевая часть которой представлена на рис.5.

Ыа2С03

N3,804 2№Р

Рис.5. Солевая часть диаграммы растворимости системы Ыа2504 - №2С03 - ТМаР - Н20 при 25 °С

Как видно из рис.5, поле кристаллизации фторида натрия (ТЧаР) и смешанной соли шейрерита (Ка2504- №Р) при 25 "С занимает значительный объём, что указывает на их малую растворимость.

Данные табл.4, и рис.5, свидетельствуют о том, что есть реальная возможность при температуре 25 °С, изотермическим испарением растворителя (Н20) и регулированием концентрации компонентов в жидкой фазе, выделить в осадок как отдельно ЫаР и №2504- 1МаР. так и их смесь.

На рис.6. представлены микрофотографии индивидуальных равновесных твёрдых фаз системы Ыа2504 - Ыа2СО-, - №Р - Н20, их смеси на моновариантных и в нонвариантных точках при 25 °С.

С-10 + №1 ; Шр + С-10; Шр + ЫаК; Мб+СЧО; Мб+Шр:

ЫаР+С-Ю+Шр; Мб + Шр + С-10

Рис.6. Микрофотографии равновесных твёрдых фаз системы N33804 - №2С03 - NaF - Н20 при 25 °С

(увеличена 260 раз)

выводы

1 Методом трансляции исследованы фазовые равновесия в пятикомпонентной системе Иа, К//804, С03, Р-Н20 и составляющих ее четырехкомпонентных системах Ыа2804 - Иэ2С03- Изр- Н20, К2804-К2СЮ3- КР- Н20, К // Б04, С03 -Н20, Ыа, К // 804, Р -Н20, №, К // С03, Р-Н,0 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 и7

3 На основании полученных методом трансляции данных впервые построены полные замкнутые диаграммы фазовых равновесий пятикомпонентной системы К//Б04, С03, Р-Н20 и составляющих ее четырехкомпонентных систем Иа2804 - Иа2С03- Кар- Н20, К2Б04-К2С03- КР- Н20, N3, К // 804, СО"3 -Н20, N3, К // 804, Р -Н20, N3, К // С03, Р-Н20 при 0 и 25 °С

4 Все построенные методом трансляции диэграммы фазовых равновесий фрагментированы по областям кристаллиззции (дивариантных полей) индивидуальных твердых фаз (для уровня четырехкомпонентного состава) и совместной кристаллизации двух фаз (для уровня пятикомпонентного состава)

5 Впервые исследованэ рэстворимость в нонвзриэнтных точкзх четырехкомпонентной системы №2804 - №2С03- ЫаР- Н20 при 25 °С и нз основании полученных данных построена ее диаграмма Полученные результаты показывают, что концентрационные области кристаллизации фторидных солей (№Р, №2804 занимают значительную часть системы Это позволяет заключить, что имеется реальная возможность выделения этих солей в чистом виде из многокомпонентных смесей изотермическим упаривзнием последних при 25 °С

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1 Солиев Л, Авлоев Ш X, Турсунбадалов Ш Определение фазовых равновесий водно-солевой системы Na, K//SO4, С0з-Н20 при 25 °С методом трансляции //Материалы Республиканской научно-практической конференции «Вода для жизни»,Душанбе 2005 -С 91-93

2 Солиев Л, Авлоев Ш X, Турсунбадалов Ш Фазовые равновесия системы Na,K//S04,C03-H20 при 0 °С //Вестник педуниверситета (серия естественных наук) Душанбе 2005-№3-С 18-22

3 Солиев Л , Авлоев Ш X, Низомов И M Фазовые равновесия системы Na, К//С03, F-H20 при 25 °С //Вестник педуниверситета (серия естественных наук) Душанбе 2005 -№4 -С 45-49

4 Авлоев Ш X, Солиев Л Фазовые равновесия водно-солевой системы Na,K//S04,C03-H20 при 0 °С //Материалы научной конференции «Молодежь и мир размышления» Душанбе 2005 -С 184-185

5 Солиев Л, Турсунбадалов Ш, Авлоев Ш Фазовые равновесия в системе Na, K//S04, С03 -Н20 при 25 °С //Доклады АН РТ 2005 -Т XLVIII -№ 2 -С 11-17

6 Солиев Л , Авлоев Ш X , Турсунбадалов Ш , Низомов И , Мусоджонова Дж Фазовые равновесия изотермы 25 °С шестикомпонентной системы Na, К //S04, С03, НС03, F -Н20 на уровне четырехкомпонентного состава //Материалы международной конференции «Современная химическая наука и ее прикладные аспекты» Душанбе 2006 -С 83-85

7 Авлоев Ш X , Солиев Л Фазовые равновесия в системе Na2S04 -Na2C03 -NaF-H20 при 0 и 25 °С //Вестник национального университета (серия естественных наук) Душанбе 2006-№5(31)-С 122-126

8 Солиев Л , Авлоев Ш X , Турсунбадалов Ш , Низомов И , Мусоджонова Дж Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе из сульфатов, карбонатов, гидрокарбонатов, фторидов натрия и калия //Материалы научно-практической конференции «Достижения химической науки и вопросы ее преподавания» Душанбе 2006 -С 81-87

9 Авлоев Ш , Солиев Л Определение фазовых равновесий в системе Na, K//S04, СО3 -Н20 при 25 °С //Материалы научной конференции «Молодежь и мир размышления» посвященной 2700 летию г Куляба Душанбе 2006 -№8 -С 87-89

lOLSoliev, Sh Avloev, Sh Tursunbadalov, I Nizomov Forecast of Common (balanced) crystallization of Solts in systems consisting of sulfates, carbonates, bicarbonates and fluorides of sodium and potassium //GALPHAD XXXVI The Pensylvania state university Pensulvania, May 6 - 11,2007 P 148-149

11 Авлоев Ш X Солиев Л Фазовые равновесия в системе Na, K//S04, С03, F-H20 при 25 °С//Журн неорган химии РАН 2007-Т 52-№10-С 17141718

Подписано в печать 10 10 2007 г Бумага офсетная Формат 60x84 1/16 Тираж 100 экз

Отпечатано в типографии Министерство образования РТ г Душанбе, 1-й проезд, ул Лахути 6

Условные обозначения.

Глава I. Методы изучения многокомпонентных систем и состояние изученности пятикомпонентной системы Na, К // SO4, СО3, F

Н20 (Обзор литературы).

1.1. Методы изучения многокомпонентных систем.

1.2. Состояние изученности пятикомпонентной системы Na, К // S04, С03, F- Н20.

1.2.1. Четырёхкомпонентная система Na2S04 - Ыа2СОз- NaF- Ы20.

1.2.2. Четырёхкомпонентная система K2S04- К2СОз~ KF- Н20.

1.2.3. Четырёхкомпонентная система Na, К // S04, СО3 -Н20.

1.2.4. Четырёхкомпонентная система Na, К // S04, F -Н20.

1.2.5. Четырёхкомпонентная система Na, К // СО3, F-H20.

Глава II. Прогнозирование фазовых равновесий на геометрических образах, построение диаграммы пятикомпонентной системы Na, К // SO4, СО3, F- Н20 и составляющих ее четырсхкомпонентных систем методом трансляции при 0 °С.

2.1. Четырёхкомпонентная система Na2S04 - Na2C03- NaF- Н20.

2.2. Четырёхкомпонентная система K2S04- К2СОз~ KF- Н20.

2.3. Четырёхкомпонентная система Na, К // S04, С03 -Н20.

2.4. Четырёхкомпонентная система Na, К // S04, F -Н20.

2.5. Четырёхкомпонентная система Na, К // СО3, F-H20.

2.6. Пятикомпонентная система Na, К // S04, СО3, F- Н20.

Глава III. Прогнозирование фазовых равновесий на геометрических образах, построение диаграммы пятикомпонентной системы Na, К // SO4, СО3, F- Н20 и составляющих сё четырёхкомпонентных систем методом трансляции ири25°С.

3.1. Четырёхкомпонентная система Na2S04 - Na2C03- NaF- H20.

3.2. Четырёхкомпонентная система K2S04-K2C03-KF-H20.

3.3. Четырёхкомпонентная система Na, К // SO4, СОз -Н20.

3.4. Четырёхкомпонентная система Na, К // S04, F -Н20.

3.5. Четырёхкомпонентная система Na, К // С03, F-H20.

3.6. Пятикомпонентная система Na, К // S04, С03, F- Н20.

Глава IV. Определение растворимости в нонвариантных точках, найденных методом трансляции.

4.1. Методика определения растворимости в нонвариантных точках.

4.2. Определение растворнимости в нонвариантных точках системы

Na2S04 - Na2C03- NaF- Н20 при 25 °С.

Выводы.

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 четырехкомпонентного 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 // SO4, С03, F-Н20 и составляющих ее четырехкомпонентных системах Na2S04 - Na2C03-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 четырёхкомпонентных систем Na2S04 - Na2C03-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 0 С;

- построенные диаграммы фазовых равновесий фрагментированы по областям кристаллизации отдельных индивидуальных фаз (для уровня четырехкомпонентного 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.).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Методом трансляции исследованы фазовые равновесия в пятикомпонентной системе Na, K//SO4, С03, F-H20 и составляющих её четырехкомпонентных системах: Na2S04 - Na2C03- NaF- Н20; K2S04-К2С03- KF- Н20; Na, К // S04, С03 -Н20; Na, К // S04, F -Н20; Na, К // С03, 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//S04, С03, F-H20 и составляющих её четырехкомпонентных систем: Na2S04 - Na2C03- NaF- Н20; K2S04-К2С03- KF- Н20; Na, К // S04, С03 -Н20; Na, К // S04, F -Н20; Na, К // 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).

5. Впервые исследована растворимость в нонвариантных точках четырехкомпонентной системы Na2S04 - №2СОз~ NaF- Н20 при 25 °С и на основании полученных данных построена её диаграмма. Полученные результаты показывают, что концентрационные области кристаллизации фторидных солей (NaF, Na2S04 • NaF) занимают значительную часть системы. Это позволяет заключить, что имеется реальная возможность выделения этих солей в чистом виде из многокомпонентных смесей изотермическим упариванием последних при 25 °С.

109

1. Аносов В. Я., Озерова М. И., Фналков Ю. Я. Основы физико-химического анализа./М. «Наука». 1976.-С. 503.

2. Горощенко Я. Г., Солиев Л. Основные направления в методологии физико-химического анализа сложных и многокомпонентных систем (к 125 летию Н. С. Курнакова).// Журнал неорганической химии РАН. 1987.-Т.32.-№7.-С. 1676-1681.

3. Курнаков Н. С. Введение в физико-химической анализ./ М.- Л. Изд. АН СССР.1940.-С.562.

4. Горощенко Я. Г., Савченко Л.Т., Солиев Л. С. Марданенко В. X. Изображение системы К, Mg // SO4, С1-Н20 массцентрическим методом. // Доклады АН Украинской ССР, Серия «Б», геология, геофизика, химия и биология. 1977.-С. 34-36.

5. Горощенко Я. Г., Савченко Л.Т., Солиев Л. С. Марданенко В. X., Борисенко Л. А. Изображение системы Na, К, Mg // SO4, С1-Н20 массцентрическим методом.// Украинский химический журнал. 1977.Т. XLIII(43).-№ 10.-С. 1053-1058.

6. Горощенко Я. Г., Солиев Л. С., Савченко Л.Т., Марданенко В. X. Романенко О. Н., Жаровский И. В.,Борисенко Л. А. Система Na, К, Mg // SO4, С1-Н20 при 100 °С.// Журнал неорганической химии АН СССР. 1977.-Т. ХХН.-№ 11 .-С.3129-3134.

7. Горощенко Я. Г., Солиев Л. С. Савченко Л.Т., Марданенко В. X. Строение фазового комплекса изотермы растворимости 100 °С системы Na, К, Mg // S04, С1-Н20. //Украинский химический журнал, 1977. -Т. XLIII.-№12.-C. 1277-1280.

8. Солиев Л., Горощенко Я. Г., Савченко Л. Т., Марданенко В. К. Построение фазового комплекса физико-химических систем методом трансляции. // Журнал физической химии АН СССР. 1979.-T.LIII.-JN1>2. -С.332-336.

9. Горощенко Я. Г., Солиев J1. С., Савченко JI.T., Марданенко В. X. Романенко О. Н., Жаровский И. В., Борисенко J1. А. Пути кристаллизации в системе Na, К, Mg // SO4, С1-Н20 при 75 °С. //Украинский химический журнал. 1979.-Т.45.-№4.-С. 321-327.

10. Солиев Л. Система NaCI-KCl-MgCl2-CaClrH20 при 25 °С. // Журнал неорганической химии АН СССР. 1979.-Т.24.-№11.-С. 3112-3115.

11. Солиев J1. Исследования фазовых равновесий в многокомпонентных физико-химических системах. // Журнал физической химии АН СССР, 1980.-T.LIV.-№ 6.-С. 1541-1544.

12. Горощенко Я. Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. /-Киев. «Наукова думка». 1982.-С.264.

13. Посыпайко В. И. Методы исследования многокомпонентных солевых систем. /М. «Наука». 1978.-С.256.

14. Трунин А. С. Комплексная методология исследования многокомпонентных систем. /-Самара. 1997.-С.307.

15. Перельман Ф. М. Изображения химических диаграмм с любым числом компонентов./М. «Наука». 1965.-С.100.

16. Коржинский Д. С. Теоретические основы анализа парагенезов минералов. / М. «Наука». 1973.-С.288.

17. Жариков В. И. Основы физико-химической петрологии. / М. Изд. МГУ. 1976.-С.420.

18. Euster Н. P., Harvie С. F. and Wear J. Н. Mineral equilibria in six components seawater System Na- K- Mg- Ca- S04- CI- H20 at 25 °C. //Geochim at Cosmochim Acta. 1980.-V.44.-№ 9.-P.1335- 1347.

19. Harvie C. F., Euster H. P., and Wear J. H. Mineral equilibria in six components seawater system Na- K- Mg- Ca- S04- CI- FI20 at 25 °C. Composition of the saturated solutions. // Geochim at Cosmochim Acta. 1982,-V. 46.-№ 9.-P. 1603-1618.

20. Горощенко Я. Г. Физико-химический анализ гомогенных и гетерогенных систем. / Киев. «Наукова думка». 1978.-С.490.

21. Солиев JI. Схематические диаграммы фазовых равновесий многокомпонентных систем. // Журнал неорганической химии АН СССР. 1988.-Т.ЗЗ.-№ 5.-С.1305-1310.

22. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных вводно-солевых систем методом трансляции.// М. Деп. в ВИНИТИ АН СССР. 20.12.87г. № 8990 В 87. 1987.-С. 28.

23. Солиев Л. Прогнозировании фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции (Книга 1)./ТГПУ им. К. Джураева. Душанбе. 2000.-С.247.

24. Мирсаидов У. М., Исматдинов М. Э., Сафиев X. С. Проблемы экологии и комплексная переработка минерального сырья и отходов производства./ Душанбе. Изд. «Дониш».1999.С.53.

25. Сафиев X. С., Азизов Б.С., Абдуллоев М. М., Рузиев Д. Р., Лангариева Д. С. Конверсия сульфатных растворов шламовых полей производства алюминия. //Доклады АН РТ. 2000. -T.XLIII.-№1.-C. 31-34.

26. Мирсаидов У., Азизов Б. С., Абдуллоев М. М., Рузиев Д. Р., Лангариева Д. С. Кинетика процесса получения кальцинированной соды. // Доклады АН республики Таджикистан. 2000.-T.XLlII.-№l-2.-C. 35-38.

27. Мирсаидов У., Азизов Б. С., Абдуллоев М. М., Рузиев Д. Р., Лангариева Д. С. Кинетика процесса спекания производства криолит-глиноземной смеси из отходов Тад Аза и местного минерального сырья. Там же, -С.764-766.

28. Лангариева Д. С. Физико-химические основы переработки алюминиевого производства с использованием местных сырьевых материалов. // Автореферат диссертации на соискания ученой степени кандидата химических наук. Душанбе. 2002. -С.22.

29. Сафиев X. С., Азизов Б. С., Рузиев Д. Р., Абдуллоев М. М. Десульфатизация раствора шламовых полей алюминиевого производства. // Доклады АН РТ. 1999. -Т.42. -№2.-С.46-49.

30. Абдуллоев М. М., Азизов Б. С., Рузиев Д. Р., Сафиев X. С. Десулфатизация растворов шламовых полей алюминиевого производства. // Материалы научно-практической конференции ТГНУ, посвященной 1100-летию государства Саманидов. Душанбе. 1999.-С. 60.

31. Абдуллоев М. М., Азизов Б. С., Рузиев Д. Р.Конверсия сульфатов, осажденных из растворов шламового поля алюминиевого производства. Там же, -С.61.

32. Азизов Б. С., Абдуллоев М. М., Сафиев X. С., Рузиев Д. Р., Лангариев Д. С. Конверсия сульфатов, полученных из растворов шламовых полей производства алюминия. //ДАН РТ. 2000. -Т. 43. -№1.-С.31-35.

33. Азизов Б. С., Мирсаидов У. М., Сафиев Х.С.,Рузиев Д. Р. Утилизация растворов шламовых полей алюминиевого производства. // Сборник трудов Международной научно-практической конференции «Производства. Технология. Экология» Москва. 2001.-С.723-729.

34. Мирсаидов У. М., Сафиев X. С.,Азизов Б. С., Рузиев Д. Р., Лангариева Д. С. Кинетика кристаллизаций смешанных солей из растворов шламового поля ТадАЗа. //Сборник трудов Технологического университета Таджикистана. Душанбе. 2001.-№7.-С.158-167.

35. Сафиев X. С., Азизов Б. С., Рузиев Д. Р., Лангариева Д. С. Осаждение сульфата натрия из растворов шламовых полей алюминиевого производства. // Вестник национального Университета. 2002.-№4.-С.31-36.

36. Азизов Б. Физико-химическое и технологическое основы комплексной переработки жидких и твёрдых отходов производства алюминия. //Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Душанбе. 2003. -С.50.

37. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П., Клименко В.П. Растворимость в системе NaF-Na2S04 Na2C03 - Н20. // Цветные металлы. 1973.-№ 9.-С. 28-31.

38. Справочник по растворимости солевых систем (под ред. А. Д. Пельша). /Л. «Химия». 1973.-Т. 1 .Кн. 1 -2.-С. 1070.

39. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П. Растворимость в системах NaF-NaHC03 Н20, NaF-Na2S04 -Н20, NaF-Na2C03 - Н20 при 0 °С. // Журн. неорган, химии. 1977.-Т.22.-№3.-С.873-874.

40. Seshadri Н., Lobo J. -«J. Scientific Industry Research». 1957.-V.16.-№12.-P.8531-8540.

41. Справочник по растворимости солевых систем (Коган В.Б. и др.) / J1. «Наука». 1969. -Т.З. Кн.2. -С.784.

42. Макаров С.З., Блидин В.П. // Изв. АН СССР. 1938.«Серия химическая», -№4.-С.865-890.

43. Footea H.W., Schairer I.F. // J. Am. Chem. Soc.l930.-№52.-P.4203.

44. Лопаткина Г. А. Исследование растворимости в системе NaF-NaCl -Na2C03 -Н20 при тепературах 25и 50 °С. // Ж.прикл.химии, 1959.-Т.32.-№12.-С.2644-2650.

45. Калинкин A.M. Расчет фазовых равновесий в системе NaF-NaCl -Na2S04 -Н20 при 25 °С. // Ж. прикл.химии. 1999. -Т.72.-Ж7.-С.1082-1084.

46. Носова П.Н., Скиба Г.С., Воскобойников Н.Б., Тимофеев Г.С. Физ.хим.и технология исследования переработка минерального сырья. //Аппатиты. 1989.-С.234-28.

47. Справочник по растворимости солевых систем (под ред. А. Д. Пельша). /Л. «Химия». 1975. -Т.Н. Кн.1-2. -С. 1063.

48. Teeple J.E. 11 The industrial Development of Searles Lake Brines. 1929. -P.78-82.

49. Фурман А.А., Шрайбман C.C. Приготовление и очистка рассола. / М. «Химия». 1966.-С.245.

50. Злоказова Т.М., Золотарева М.Г., Каценеленбоген П.Д. и др. авт. свид. №196745- «Изобр. промышл. Образы и тов. знаки». 1967. -№12.-С.18.

51. Морозова В.А., Ржечидкий Э.П. Осаждение сульфатных соединений при концентрировании растворов газоочистки алюминиевых заводов. // «Цветные металлы». 1975.-№6.-С.42-44.

52. Солиев JT. Схематические диаграммы фазовых равновесий многокомпонентных систем. // Журнал неорганической химии АН СССР. 1988.-T.33.-№5.-C.1305.

53. Солиев Л., Авлоев Ш.Х., Турсунбадалов Ш. Фазовые равновесия системы Na,K//S04,C0.rH20 при О °С. // Вестник педуниверситета. Душанбе. 2005.-№3.-С. 18-22.

54. Авлоев Ш.Х., Солиев Л. Фазовые равновесия водно-солевой системы Na,K//S04,C03-H20 при 0 °С. // Материалы научной конференции. «Молодёжь и мир размышления». Душанбе. 2005.-№7.-С.184-185.

55. Авлоев Ш.Х., Солиев Л. Фазовые равновесия в системе Na2S04 -Na2C03 -NaF-H20 при 0 и 25 °С. // Вестник ТГНУ. Душанбе. 2006. -№5(31). -С.151-156.

56. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П., Коломиец Т.С.,Рычкова З.И. Растворимость сульфата натрия в промышленных растворах газоочистки алюминиевых заводов. // «Цветные металлы». 1976. -№3. -С.41-42.

57. Горощенко Я.Г., Солиев Л., Горников Ю.И. Определение положения нонвариантных точек на диаграммах растворимости методом донасыщения. // Укр.хим.журнал. 1987.-Т.53.-№6.-С.568-571.

58. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П., Портяникова Е.В. Системы NaF -Na2C03 NaHC03 -Н20, Na2S04 -Na2C03 -NaHC03-H20 и Na2C03 -NaHC03-H20 при О °C. //Жури, неорган, химии АН СССР. 1977.-Т.22.-№11. -С.3135-3137.

59. Скиба Г.С., Бусыгин Ю.Н. Система K2C03-K2S04 -Н20 при 25, 50 и 57 °С. // Химия. Химическая технология и металлургия редких элементов. Апатиты. 1982.-С.22-24.

60. Солиев JL, Турсунбадалов Ш., Авлоев Ш. Фазовые равновесия в системе Na, K//S04, С03 -Н20 при 25 °С. Доклады АНРТ. Душанбе-2005, T.XLIII, № 2, С.11-17.

61. Солиев Л., Авлоев Ш.Х., Турсунбадалов Ш. Определение фазовых равновесий водно-солевой системы Na, K//SO4, С03 -Н20 при 25 °С методом трансляции.//Материалы Республиканской научно-практической конференции «Вода для жизни».Душанбе.2005.-С.91-93.

62. Авлоев Ш., Солиев Л. Определение системе Na, K//SO4, С03 -Н20 при 25 °С. // Материалы научной конференции. «Молодёжь и мир размышления», посвященная 2700 летию г. Куляба. Душанбе. 2006. -С.87-89.

63. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентных водно-солевых системах. // Автореф. дисс. докт. хим. наук. Киев. 1988.-С.50.

64. Солиев Л., Авлоев Ш.Х., Низомов И.М. Фазовые равновесия системы Na, К//С03, F-H20 при 25 °С. // Вестник педунивсрситета. Душанбе. 2005. -№3. -С.45-49.

65. Авлоев Ш.Х., Солиев Л. Фазовые равновесия в системе Na, K//SO4, С03, F-H20 при 25 °С.//Журн. неорган, химии РАН 2007.-Т.52.-№10.-С. 1714-1718.

66. Щ 67. L.Soliev, Sh. Avloev, Sh. Tursunbadalov, I. Nizomov. Forecast of Commonbalanced) crystallization of Solts in systems consisting of sulfates, carbonates, bicarbonates and fluorides of sodium and potassium. //

67. GALPHAD XXXVI. The Pensylvania state university. Pensulvania. May 6 11.2007. -P. 148-149.

68. Крешков А. П. «Основы аналитической химии». / Изд. «Химия». 1970. -Т.2.-С.181-183.

69. Татарский В. Б. «Кристаллооптика и иммерсионный метод анализа веществ»/Л. ЛГУ. 1948

70. Анализ минерального сырья (под общей ред. Книпович Ю. Н., Морачевского Ю. В.). / Изд. «Госхимиздат». Л. 1959. -С. 947.