Современное физико-химическое описание равновесий в системе Na2O–Al2O3–H2O и ее аналогах

В. М. Сизяков, Т. Е. Литвинова, В. Н. Бричкин, А. Т. Федоров

Аннотация


Равновесные и неравновесные состояния систем Na2O–Al2O3–H2O и K2O–Al2O3–H2O имеют определяющее значение для установления ключевых технологических показателей глиноземного производства и их оптимизации. Обоснована необходимость систематизации и статистической обработки данных о равновесии в указанных системах для создания достоверной базы их физико-химического состояния, анализа и математического моделирования фазовых равновесий вследствие заметного расхождения экспериментальных результатов и термодинамических расчетов по материалам отдельных исследователей. Выявлена тенденция к уменьшению степени гидратации твердых алюминатов натрия с ростом температуры и переходом систем из области устойчивого состояния гиббсита к равновесию с бемитом. Приведены аппроксимирующие функции, позволяющие с высокими показателями достоверности описать изотермы равновесия в технологически значимой области концентраций систем Na2O–Al2O3–H2O и K2O–Al2O3–H2O. Упрощение аппроксимирующей функции возможно путем деления изотерм равновесия на два участка с интервалами содержания щелочного реагента 0-0,25 и 0,25-0,4 моль/100 г раствора. Выявлены закономерности в ходе изотерм растворимости для систем Na2O–Al2O3–H2O и K2O–Al2O3–H2O, которые имеют удовлетворительное объяснение с позиций изменения ионного состава алюминатных растворов в зависимости от их концентрации и температуры, а также вследствие различий, связанных с гидратацией катиона щелочного металла, что имеет принципиальное значение для термодинамического моделирования рассмотренных равновесий.


Ключевые слова


системы глиноземного производства; алюминатные растворы; гиббсит; бемит; ионный состав; изотермы равновесия; анализ; математическое моделирование

Полный текст:

PDF PDF (English)

Литература


Arlyuk B.I., Veprikova T.B. Dependency of Hydrargyllite Solubility on Concentration of Sodium Alkali and Temperature. Tsvetnye metally. 1981. N 6, p. 59-60 (in Russian).

Druzhinina N.K. Diaspore Solubility in Aluminate Solutions. Tsvetnye metally. 1955. N 1, p. 54-56 (in Russian).

Kuznetsov S.I., Derevyankin V.A. Physical Chemistry of Alumina Production Using Bayer Method. Мoscow: Metallurgizdat. 1964, p. 353 (in Russian).

Lainer Yu.A., Kitler I.N. Metallurgy of Non-Ferrous and Rare Metals. Мoscow: Nauka. 1967, p. 194-199 (in Russian).

Lyapunov A.N., Khodakova A.G., Galkina Zh.G. Hydrargyllite Solubility in Alkali Solutions of Sodium Hydroxide, Containing Soda and Sodium Chloride, under 60 and 95 °С. Tsvetnye metally. 1964. Vol. 37, p. 48-51 (in Russian).

Magarshak G.K. Polytherms in the System Al2O3–Na2O–H2O under 30-200 °С. Legkie metally. 1938. Vol. 7. N 2,

p. 12-16 (in Russian).

Mazel' V.A. Alumina Production. Мoscow: Metallurgizdat. 1955, p. 430 (in Russian).

Lainer A.I., Eremin N.I., Lainer Yu.A., Pevzner I.Z. Alumina Production. Мoscow: Metallurgiya. 1978, p. 344 (in Russian).

Sizyakov V.M., Korneev V.I., Andreev V.V. Increasing the Quality of Alumina and Co-Products During Nepheline Processing. Мoscow: Metallurgiya. 1986, p. 118 (in Russian).

Sizyakov V.M. Chemical and Engineering Patterns of Sintering Processes in Alkali Alumosilicates and Hydrochemical Processing of Sintered Material. Zapiski Gornogo instituta. 2016. Vol. 217, p. 102-112 (in Russian).

Metallurgist’s Guidelines on Non-Ferrous Metals. Alumina Production. Ed. by Yu.V.Baimakova, Ya.E.Kantorovich. Мoscow: Metallurgiya, 1970, p. 320 (in Russian).

Abramov V.Ya., Stel'makova G.D., Nikolaev I.V. et al. Physico-Chemical Outlines of Complex Processing of Aluminum Raw Materials (Alkali Methods). Мoscow: Metallurgiya, 1985, p. 288 (in Russian).

Chizhikov D.M., Kitler I.N., Lainer Yu.A. Chemistry and Alumina Technology. NTISNKh Arm. SSR. Erevan, 1964, p. 233-342 (in Russian).

Tsyrlina S.M. Solubility of Aluminum Hydroxide in Caustic Soda Solutions (System Al(OH)3–NaOH–H2O). Legkie metally. 1936. № 7, p. 28-37 (in Russian).

Chen N.Y. Physical Chemistry of Alumina Production. Shanghai: Scientific and Technical Publishers. 1962, p. 325.

Du C., Zheng S., Zhang Y. Phase equilibria in the K2O–Al2O3–H2O system at 40 C. Fluid Phase Equilibria. 2005. Vol. 238, p. 239-241.

Fricke R., Jucaitis P. Untersuchungen über die Gleichgewichte in den Systemen Al2O3–Na2O–H2O und Al2O3–K2O–H2O. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1930. Band 191, p. 129-149.

Ikkatai T., Okada N. Viscosity, specific gravity and equilibrium concentration of sodium aluminate solutions. Extractive Metallurgy of Aluminum. 1963. Vol. 1, p. 159-173.

Israelachvili J.N. Intermolecular and Surface Forces. London: Academic Press. 2011, p. 706.

Pál Sipos. The structure of Al(III) in strongly alkaline aluminate solutions A review. Journal of Molecular Liquids. 2009. Vol. 146. Iss. 1, 2, p. 1-14.

Ma S., Zheng S., Zhang Y., Zhang Yi. Phase Diagram for the Na2O−Al2O3−H2O System at 130 °C. Journal of Chemical and Engineering Data. 2007. Vol. 52. Iss. 1, p. 77-79.

Wei J., Zheng S., Du H., Xu H., Wang S., Zhang Yi. Phase Diagrams for the Ternary Na2O−Al2O3−H2O System at 150 and 180 °C. Journal of Chemical and Engineering Data. 2010. Vol. 55. Iss. 7, р. 2470-2473.

Qiu G., Chen N. Phase study of the system Na2O-Al2O3-H2O. Canadian Metallurgical Quarterly. 1997. Vol. 36. Iss. 2, p. 111-114.

Russell A.S., Edwards J.D., Taylor C.S. A solubility and Density of Hydrate Alumina in Sodium solutions. Journal of Metals. 1955. Vol. 7, p. 1123-1128.

Sprauer J.W., Pearce D.W. Equilibria in the Systems Na2O–SiO2–H2O and Na2O–Al2O3–H2O at 25 °C. Journal of Physical Chemistry. 1940. Vol. 44. Iss. 7, p. 909-911.

Zhang Y., Li Y., Zhang Yi. Phase Diagram for the System Na2O−Al2O3−H2O at High Alkali Concentration. Journal of Chemical and Engineering Data. 2003. Vol. 48. Iss. 3, p. 617-620.




DOI: http://dx.doi.org/10.31897/pmi.2019.3.298

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.