Применение диаграмм трехкомпонентных систем

из "Применение равновесных диаграмм растворимости в технологии минеральных солей"

Разработка рационального технологического процесса так же, как и управление производством минеральных веществ в современных условиях, тесно связана с применением достижений физико-химического анализа. [c.7]
Физико-химический анализ, устанавливающий зависимость свойств химических равновесных систем от условий равновесия (в том числе от концентрации компонентов, составляющих систему, температуры и давления), приобрел большое значение во многих областях теоретических и прикладных знаний. Химия и химическая технология, металлография и металлургия, минералогия и геология и многие другие отрасли науки широко используют методы физико-химического анализа, особенно геометрический метод для определения природы химических систем [1]. [c.7]
Зависимость между составом, свойством и состоянием системы наиболее наглядно выражается графически, путем построения равновесных диаграмм состав — свойство. Графические методы физико-химического анализа широко используются в технологии минеральных веществ, в частности для исследования процессов разделения фаз. Кристаллизация солей из водных растворов является важнейшей операцией большинства технологических процессов. Выделение твердых фаз из раствора часто связано с осуществлением циклического процесса, т. е. с возрастом маточных и промежуточных растворов солей в производственный цикл, что вызывает необходимость количественного исследования процессов смешения растворов, растворения солей, высаливания и т. п. Во многих случаях условия совместной растворимости солей определяют технологический режим и обусловливают последовательность отдельных стадий производства, т. е. позволяют теоретически обосновать технологическую схему производственного процесса. [c.7]
Важнейшим свойством равновесных систем, имеющих наибольшее значение в технологии минеральных удобрений и солей, является растворимость в воде как функция состава и температуры. В связи с тем, что влияние давления на растворимость солей в воде незначительно, этот фактор чаще всего не учитывается и растворимость солей обычно определяется при давлении водяного пара самой системы. [c.7]
Методы построения равновесных физико-химических диаграмм растворимости различаются между собой главным образом способами выражения состава системы, а также применением различных координатных сеток. Подробное описание этих методов обобщено в литературе [2, 3]. Выбор того или иного метода построения диаграммы растворимости зависит прежде всего от графического изображения системы. Диаграммы, применяемые для графических расчетов и анализа технологических процессов, должны обеспечивать достаточную точность вспомогательных построений, а также практические удобства их применения и наглядность изображений. [c.8]
Ниже дана общая оценка наиболее широко используемых методов построения политермических и изотермических диаграмм растворимости двухкомпонентных, трехкомпонентных и четырехкомпонентных водных систем с общим ионом, а также взаимных систем (с растворителем) при числе компонентов, равном четырем (высшая компонентность), [3, 4]. [c.8]
В основу оценки этих методов положены способы выражения составов системы, поскольку именно принятый способ выражения концентраций насыщенных растворов определяет главным образом выбор типа физико-химических диаграмм [5]. В свою очередь от метода изображения диаграммы системы преимущественно зависят способы и возможности вспомогательных графических построений, необходимых для анализа и расчетов технологических операций. [c.8]
При построении диаграмм растворимости наиболее распространены четыре способа выражения составов системы. Соответственно этому и методы построения диаграммы растворимости могут быть представлены в четырех типах. [c.8]
Способ 1. Обозначение концентраций растворов в процентах или долях (массовых, мольных или атомных). [c.8]
Указанные условия означают, что при построении диаграмм растворимости с выражением состава системы по первому способу координаты точек концентрации всех компонентов принимают конечное значение. Следовательно, диаграммы первого типа лежат в конечной части прямой, плоскости или пространства (трехмерного или многомерного). Данная особенность диаграмм первого типа обусловливает возможность непосредственных вспомогательных построений для графических расчетов и анализа процессов разделения фаз, выпаривания, смешения, высаливания, растворения и других по правилам рычага и соединительной прямой [6]. На таких диаграммах (и их проекциях) отрезки линий кристаллизации и упаривания, а также соединительных линий и вспомогательных прямых, плоскостей и объемов имеют конечное значение. [c.9]
Политермические диаграммы растворимости двухкомпонентных систем (соль — вода) изображают с помощью двух взаимно перпендикулярных координатных осей. При этом на вертикальной оси откладывают температуру, а на горизонтальной — концентрацию насыщенного раствора в процентах. Обе оси имеют конечное значение. [c.9]
В зависимости от применяемой координатной сетки изотермические диаграммы первого типа для трех- и четырехкомпонентных систем могут быть подразделены на две подгруппы диаграммы, построенные в косоугольных и прямоугольных координатах (рис. 1). В косоугольных координатах изображаются трехкомпонентные системы по Гиббсу — Розебуму 1, простые четырехкомпонентные системы по Розебуму—Федорову 2 и взаимные четырехкомпонентные системы по Левенгерцу — Розебуму 3. [c.9]
В прямоугольных координатах трехкомпонентные системы строятся по Розебуму 4 и простые четырехкомпонентные системы по Схрейнемакерсу-1 5, взаимные четырехкомпонентные системы по Соколовскому 6 [7]. [c.9]
С точки зрения общей оценки диаграммы, построенные по первому типу в косоугольных или прямоугольных координатах, равноценны. Однако на практике применение тех или иных координат имеет важное значение. Для трехком1понентных систем значение координатной сетки ограничено вопросами практического удобства применения диаграмм, рациональное же использование диаграмм более сложных систем в большей степени зависит от принятой формы их графического изображения. Применение прямоугольных координат для построения диаграмм растворимости первого типа обладает значительными преимуществами по сравнению с косоугольными координатами [7, 8]. [c.9]
На основе выражения состава растворов этим способом изображаются диаграммы второго типа. [c.10]
Диаграммы второго типа также могут быть построены в косоугольных и прямоугольных координатах (рис. 2). Косоугольные координаты применяются только для построения диаграмм взаимных четырехкомпонентных систем с растворителем по методу Левенгерца — Вант-Гоффа 1. В прямоугольных координатах диаграммы второго типа могут быть построены для трехкомпонентных и простых четырехкомпонентных систем по методам Схрейнемакерса-П 2 и 3, а для построения взаимных четырехкомпонентных систем с растворителем предложен метод Микули-на 4 [3]. [c.11]
Несмотря на отмеченные выще недостатки диаграмм второго типа, способ Схрейнемакерса сравнительно широко иопользуется для построения диаграмм растворимости трехкомпонентных систем. Однако применение этого способа не может быть оправдано удобной координатной сеткой. Для построения диаграмм растворимости простых четырехкомпонентных систем второй тип выражения составов не получил широкого практического применения, что является обоснованным. [c.11]
Способ 3. Состав системы выражается содержанием воды (или другого растворителя), отнесенным к сумме всех солевых компонентов, принятой за постоянную величину (К), равную 100 или 1. [c.12]
При построении диаграмм растворимости третьего типа координаты точек состава всех солевых компонентов имеют конечное значение, координата точки состава воды (или другого растворителя) удалена в бесконечность. Следовательно, диаграммы третьего типа также представлены незамкнутыми фигурами, тем не менее они представляют больше возможностей для графических расчетов кристаллизации, чем диаграммы второго типа. Это объясняется тем, что в данном случае линии кристаллизации имеют конечное значение, что позволяет графически (по правилу рычага) рассчитать массы твердых фаз, выделяющихся при политермической и изотермической кристаллизации. Только линии упаривания начинаются в бесконечности, поэтому прямой графический расчет испарения воды невозможен. [c.12]
Несмотря на указанные недостатки диаграммы третьего типа широко применяются для графических расчетов, потому что этот тип диаграмм дает возможность осуществлять сравнительно простые вспомогательные графические построения, обеспечивающие необходимую точность расчетов [9]. В результате этих построений водный компонент рассчитывается аналитически. [c.13]

Вернуться к основной статье