Фазовые равновесия системы Na,k,Mg,Ca//so 4,cl-h 2O при 50ºс в области кристализации сингенита (k 2SO 4∙саso 4∙h 2O)

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2015, том 58, №1_

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 541.123.7

Л.Солиев

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Ка,К,М&Са//804,С1-Н20 ПРИ 50°С В ОБЛАСТИ КРИСТАЛИЗАЦИИ СИНГЕНИТА

Таджикский государственный педагогический университет им. С. Айни

Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50°С в области кристаллизации сингенита (K2SO4•СаSO4H2O). Установлено, что сингенит как равновесная фаза исследованной системы при 50°Сучаствует в формировании 3 нонвариантных точек, 10 моновариантных кривых и 12 дивариантных полей. На основании полученных данных впервые построен фрагмент диаграммы фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 500С в области кристаллизации сингенита.

Ключевые слова: равновесие - система - сингенит - фаза - нонвариантные точки - моновариантные кривые - дивариантные поля - диаграмма - компонент.

Закономерности фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Q-H2O, известной также как «морская», определяют условия кристаллизации солей из морских и океанических вод, морских рассолов, а также их галлургическую переработку. Сингенит (K2SO4•СаSO4•H2O) является одной из 23 равновесных твёрдых фаз исследуемой системы при 50°С, поэтому представляет не только научный, но и практический интерес установление участия сингенита в формировании геометрических образов системы Na,K,Mg,Ca//SO4,a-H2O при 50°С.

В данной работе рассмотрены результаты прогнозирования строения диаграммы фазовых равновесий (фазовый комплекс) исследуемой системы при 50°С в области кристаллизации сингенита методом трансляции [1,2], который вытекает из принципа совместимости элементов строения п и п+1 компонентных систем в одной диаграмме [3]. Как показывает анализ литературы [4], система Nа,K,Mg,Cа//SO4,Cl-H2O исследована методом растворимости частично в основном в области насыщения растворов галитом (№0).

Шестикомпонентная система Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O включает 14 четырёхкомпонентных и 6 пятикомпонентных систем. Сингенит является равновесной фазой в 3 четырёхкомпонентных и в 3 -пятикомпонентных системах.

В пятикомпонентных системах, где одной из равновесных твёрдых фаз является сингенит, он участвует в формировании следующих пятерных нонвариантных точек. Система Ма2804-К2804-М£804-Са804-Н20: Е| = Ар + Гз + Лео + Сн; Е12 = Гз + Пг + Пс + Сн; Е¡4 = Гз + Лео + Пг + Сн. Система Ка,К,Са//804,С!-Н20: Е 13 = Гз + Пс + Си + Сн; Е = Ар + Гз + Си + Сн. Система

Адрес для корреспонденции: Солиев Лутфулло. 734003, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр.Рудаки,121, Таджикский государственный педагогический университет. E-mail: l.soliev1941@mail.ru

К,Mg,Ca//SO4,a-H2O: Е|0= Ар + Лео + Си + Сн; Е|3 = Пг + Пс + Си + Сн; Е|9 = Лео + Пг + Си + Сн.

Здесь и далее Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на кратность точки (компонентность системы), и нижним индексом, указывающим на порядковый номер точки. Для удобства изложения материала, порядковые номера точек сохранены, как в [5]. Приняты следующие условные обозначения равновесных твёрдых фаз: Ар - арканит K2SO4; Гз - глазерит 3K2SO4•Nа2SO4; Лео - леонит К2SO4•MgSO4•4H2O; Сн - сингенит К2SO4•СаSO4•H2O; Пг - полигалит К2SO4•MgSO4•2СаSO4•2H2O; Пс - пентасоль К2SO4•5СаSO4•H2O; Си - сильвин

На основании данных фазовых равновесий в пятерных нонвариантных точках построен фрагмент диаграммы фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Q-H2O при 50°С в области кристаллизации сингенита на уровне пятикомпонентного состава.

"14

Р5 -

п69

Сн+Пг

-12

Р5

Рис. 1. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы №,К,М&Са//804,С1-Н20 при 50°С в области кристаллизации сингенита на уровне пятикомпонентного состава, построенная методом трансляции.

На рис. 1. отражены все элементы строения (нонвариантные точки, моновариантные кривые, дивариантные поля) системы Ка,К,М£,Са//804,С1-Н20 и их взаимное расположение при 50°С на уровне пятикомпонентного состава. Равновесные твёрдые фазы пятерных нонвари-антных точек приведены выше, равновесные твёрдые фазы дивариантных полей указаны на рисунке. Моновариантные кривые, проходящие между пятерными нонвариантными точками, характеризуются следующим фазовым составом осадов:

Трансляция пятерных нонвариантных точек на уровень шестикомпонентного состава исследуемой системы приводит к образованию следующих шестерных нонвариантных точек с равновесными твёрдыми фазами:

+ Е!4 + Е5 .....= Ар 4 - Гз + Лео + Си + Сн:

175 Г,-] 4 + .....Е^о = Гз 4 - Пг + Лео + Си + Сн;

с'12 + Е*3 + р5---- ....."»* Е|-, = Гз - н Пг + Пс + Си + Сн.

Как видно, все три шестерные нонвариантные точки образованы по типу «сквозной» трансляции [1].

На рис. 2. представлен фрагмент совмещённой схематической [6] диаграммы фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//S04,Cl-H20 при 50°С в области кристаллизации сингенита на уровнях пяти-шестикомпонентных составов.

На рис. 2. тонкие сплошные линии отражают моновариантные кривые уровня пятиком-понентного состава, равновесные твёрдые фазы которых приведёны выше. Пунктирные линии, отходящие от пятерных нонвариантных точек, отражают моновариантные кривые, образованные при трансляции пятерных нонвариантных точек. Фазовый состав осадков этих моновариантных кривых идентичен фазовому составу транслированных точек. Полужирные сплошные линии отражают моновариантные кривые, проходящие между шестерными нонвариантными точками. Для них характерен следующий состав равновесных твёрдых фаз:

Анализ построенного фрагмента диаграммы фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//S04,CI-H20 при 50°С, в области кристаллизации сингенита (рис.2), показывает на наличие 12 дивариантных полей при насыщении равновесными твёрдыми фазами. В таблице представлены перечень и контуры этих дивариантных полей, которые образованы при трансля-

ции моновариантных кривых уровня пятикомпонентного состава на уровень шестикомпонент-ного состава.

F5 с12

" Е51 i I

F5

е43

F5

с63

F5

Е5

44

Е50'

с23

F5 ' п60

р5 . ^69

Рис. 2. Совмещенная схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50°С в области кристаллизации сингенита на уровнях пяти- и шестикомпонентного составов,

построенная методом трансляции.

Таким образом, сингенит как равновесная фаза шестикомпонентной системы Na,K,Mg,Ca//S04,Cl-H20 при 50°С участвует в формировании следующего количества геометрических образов на уровнях пятикомпонентного (А) и шестикомпонентного (Б) составов:

Уровень компонентноети А Б

Ыонвариантные точки S j

M оно вариантные кривые 12 10

Д и вариантные поля 6 12

Таблица

Равновесные твёрдые фазы и контуры дивариантных полей системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50°С в области кристаллизации сингенита

Поступило 14.11.2014 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем методом трансляции. - М., 1987, 28 ^ Деп. в ВИНИТИ АН СССР 20.12.87 г., №8950-В87

2. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции. (кн. 1). - Душанбе: ТГПУ, 2000, 247 а

3. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. - Киев: Нау-кова думка, 1982, 264 а

4. Cправочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем. - СПб: Химиздат, 2004, т. 11, кн. 1-2, 1247 с.

5. ^лиев Л. - ДАН РТ, 2009, т. 52, № 8, с.613-618.

6. Солиев Л. - Журн. неорган. химии, 1988, т. 33, № 5, с.1305-1310.

Л.Солиев

МУВОЗИНАТ^ОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O ДАР ХДРОРАТИ 500С ДАР ^УДУДИ КРИСТАЛЛИЗАТСИЯИ СИНГЕНИТ

Донишго^и давлатии омузгории Тоцикистон ба номи С.Айни

Бо усули транслятсия мувозинатхои фазагии системаи Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O дар харорати 50°С дар худуди кристаллизатсияи сингенит (K2SO4•СаSO4•H2O) омухта шудааст. Мукаррар карда шудааст, ки сингенит хамчун фазаи мувозинатии ин система дар харорати 50°С дар ташаккулёбии 3 нуктахои нонвариантй, 10 хатхои моновариантй ва 12 майдонхои дивариантй ширкат меварзад. Дар асоси далелхои ба даст овардашуда маротибаи аввал фрагмента диаграммаи мувозинатхои фазагии системаи Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O дар харорати 50°С, дар худуди кристаллизатсияи сингенит, сохта шудааст.

Калима^ои калиди: мувозинат - система - сингенит - фаза - нуцта^ои нонвариантй - хатхои моновариантй - майдощои диварианти - диаграмма - компонент.

L.Soliev

PHASE BALANCE OF SYSTEM Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O AT 50°C IN AREA CRYSTALLIZATION OF SINGENIT

S.Ainy Tajik State Pedagogikal Unversity By method of compilation of phase balance of system Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O at 50°C in area crystallization of singenit (K2SO4-CaSO4-H2O) are investigated. Is established, that as the equilibrium phase of the investigated system at 50°C participates in formation 3 invariant of points, 10 monoalternative curves and 12 divariant of fields. On the basis of the received data a fragment of the diagram phase equilibrium investigated of system Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O for the first time is constructed at 50°C in area crystallization of singenit.

Key words: balance - system - singenit - phase - invariant point - monoalternative curve - divariant of a field - diagram - component.