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

doi:10.31897/pmi.2019.3.298

Том 237

Страницы:

298-306

Скачать том:

RUS ENG

Научная статья

Металлургия и обогащение

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

Авторы:

В. М. Сизяков¹

Т. Е. Литвинова²

В. Н. Бричкин³

А. Т. Федоров⁴

Об авторах

1 — д-р техн. наук профессор Санкт-Петербургский горный университет
2 — д-р техн. наук профессор Санкт-Петербургский горный университет
3 — д-р техн. наук зав. кафедрой Санкт-Петербургский горный университет
4 — аспирант Санкт-Петербургский горный университет

Дата отправки:

2018-12-28

Дата принятия:

2019-03-24

Дата публикации:

2019-06-25

Аннотация

Равновесные и неравновесные состояния систем Na 2 O–Al 2 O 3 –H 2 O и K 2 O–Al 2 O 3 –H 2 O 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 Na 2 O–Al 2 O 3 –H 2 O и K 2 O–Al 2 O 3 –H 2 O. 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 Na 2 O–Al 2 O 3 –H 2 O и K 2 O–Al 2 O 3 –H 2 O, 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

Сизяков В.М., Литвинова Т.Е., Бричкин В.Н., Федоров А.Т. Современное физико-химическое описание равновесий в системе Na2O–Al2O3–H2O и ее аналогах // Записки Горного института. 2019. Т. 237 . С. 298-306. DOI: 10.31897/PMI.2019.3.298

Sizyakov V.M., Litvinova T.E., Brichkin V.N., Fedorov A.T. Modern physicochemical equilibrium description in Na2O–Al2O3–H2O system and its analogues // Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 237 . p. 298-306. DOI: 10.31897/PMI.2019.3.298

10.31897/pmi.2019.3.298

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.

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

Аннотация

Литература

Похожие статьи