ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Математическое описание физико-химических свойств систем NaK02-S0i-—Н20 и ЫаКСОС из "Производство кальцинированной соды и поташа при комплексной переработке нефелинового сырья" Политермический способ разделения сложных солевых систем основан на различиях в растворимости солей, входящих в состав перерабатываемых растворов, при изменении температуры. Процессы выделения солей в осадок в результате выпаривания или вакуум-кристаллизации, как правило, достигают состояния равновесия или близки к нему. Поэтому основой для важнейших технологических расчетов в производстве соды, поташа и других калийных солей являются экспериментальные исследования растворимости. Результаты исследований представлены в виде диаграмм, состояния многокомпонентных солевых систем (рис. П.1). [c.26] Содержание веществ в растворе пересчитывают на химические соединения, либо на ионы. Составы растворов могут быть выражены в различных единицах в, % (масс.), г/л, моль/л и т. п. При построении диаграмм растворимости обычно пользуются индексами Иенеке 7о (мол.), рассчитанные по отношению к сумме молей растворенных солей, либо ион-эквива-лентные проценты, т. е. число грамм-эквивалентов ионов, приходящихся на 100 г-экв. суммы ионов того же знака. [c.27] Поскольку в растворе присутствуют соли с одновалентными и двухвалентными ионами, при расчетах составов эквиваленты однозаряженных ионов условно удваивают (т. е. вместо С1 учитывают I2 , вместо Na l—Nas b и т. п.). Такой прием значительно упрощает расчеты и графические построения. Содержание воды в растворах (водное число) также выражают в индексах, т. е. в моль/100 моль сухих солей. [c.27] Приведем примеры пересчета массового состава раствора в индексы. [c.27] Солевой состав четырехкомпонентной взаимной системы обычно изображают на квадратных диаграммах (см. рис. II.2), на сторонах которых отсчитывают индексы по одному из катионов и анионов (например SOI и 2К+). Каждая точка на диаграмме (так называемая фигуративная точка) соответствует определенному составу солевой массы. [c.28] На диаграммах растворимости изображают поля кристаллизации каждой соли при разных температурах. Границами полей являются отрезки сторон квадрата и линии совместной кристаллизации двух солей. Точки пересечения их — узловые точки диаграммы — носят название двойных и тройных эвтонических точек. Тройные эвтонические точки соответствуют растворам, одновременно насыщенным тремя солями. Они могут быть конгруэнтными, когда соотношение солей в кристаллизующемся осадке будет таким же, как и в растворе, и состав раствора не будет изменяться вплоть до полного испарения воды, или инконгруэнтными, когда узловая точка является точкой перехода — кристаллизация двух солей может сопровождаться растворением третьей соли, ранее перешедшей в осадок. [c.28] Диаграммы состава солевой массы необходимо дополнить водной проекцией, на которой указывается содержание воды в насыщенных растворах, соответствующих границам полей кристаллизации. Водные проекции строят в виде отдельных диаграмм, или оо1В(мещают с диапрам1мам1и солевого состава (см. рис. П.5, П.6 и П.7, стр. 37—39). [c.29] Построение на диаграмме растворимости процессов изотермического испарения, смешения, растворения и выполнение с ее помощью количественных расчетов основано на материальном балансе системы оно осуществляется с соблюдением следующих правил. [c.29] Построение на диаграммах растворимости процесса изотермического испарения показано на рис. П.2 и П.З (см. стр. 30). [c.29] Дальнейшее испарение приведет к выпадению вещества А в осадок. Состав раствора будет изменяться согласно правилу соединительной прямой — по лучу, проходящему через полюс кристаллизации А и фигуративную точку 1 исходного раствора. Если процесс кристаллизации заканчивается внутри поля кристаллизации (например, в точке 1 ), то в осадке будет только вещество Л. [c.30] При последующем испарении фигуративная точка раствора достигнет границы поля кристаллизации (точка 2), после чего в осадок начнут выделяться две соли Ли/), находящиеся в равновесии с раствором. Состав осадка будет изменяться вдоль линии АО, а фигуративная точка раствора будет перемещаться по линии совместной кристаллизации солей МЕч, вплоть до достижения тройной эвтоничеокой точки Е2. С этого момента начинается кристаллизация трех солей Л, Л и С в таком же соотношении, в каком они находятся в растворе. Это возможно в то.м случае, когда эвтоническая точка Е2 конгруэнтна, т. е. находится внутри треугольника АСО, точки которого характеризуют состав смеои трех солей А, О ч С. [c.30] В точке 4, лежащей на диагонали АС, растворение вещества О заканчивается. При дальнейшем удалении воды из раствора фигуративная точка раствора перемещается вдоль линии РЕ, а фигуративная точка осадка — вдоль отрезка 4—5. Процесс полного испарения заканчивается в конгруэнтной точке Е при этом в осадок выделяются соли А, С я В, вплоть до полного высыхания раствора. [c.31] Если фигуративная точка исходного раствора лежит ниже диагонали АС, процесс кристаллизации заканчивается в точке Р, так как раствор высыхает прежде, чем соль О растворится до конца. [c.31] При расположении точки исходного раствора выше линии АР процесс протекает аналогично случаю, рассмотренному ранее (см. рис. П.2), и заканчивается в конгруэнтной точке Е. [c.31] Для исследования процессов политермического разделения на одной диаграмме изображают границы полей кристаллизации при разных температурах. На рис. II.4 сплошными и пунктирными линиями нанесены изотермы при температурах i и ig- Точка т при температуре ti находится в поле кристаллизации вещества Л при испарении воды эта соль будет выделяться в осадок. При снижении температуры до I2 границы полей кристаллизации смещаются, и точка ni попадает в поле кристаллизации соли С. Таким образом, чередуя процессы кристаллизации при высоких и низких температурах, последовательно выделяют в осадок различные компоненты исходного раствора. [c.32] Более детально диаграммы растворимости многокомпонентных солевых систем и методы графических расчетов в технологии неорганических веществ описаны в монографии [12], а также в работах [7] и [13]. [c.32] Для экспериментального исследования равновесий в многокомпонентных солевых системах требуется много времени и труда. Чтобы построить диаграммы растворимости необходимо прежде всего определить положение двойных и тройных эвтонических точек. Поэтому все исследования растворимости в рассматриваемых четырехкомпонентных системах, опубликованные до 1971 г., были посвящены определению составов жидких и твердых фаз в узловых точках. [c.32] Вернуться к основной статье