Термодинамические свойства кристаллических фаз, образующихся при получении глинозема методом Байера
Описание файла
PDF-файл из архива "Термодинамические свойства кристаллических фаз, образующихся при получении глинозема методом Байера", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "химия" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата химических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М. В. Ломоносова––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиГрищенко Роман ОлеговичТермодинамические свойства кристаллическихфаз, образующихся при получении глиноземаметодом БайераДиссертация на соискание ученой степеникандидата химических наук02.00.04 – физическая химияНаучный руководитель:доктор химических наук, профессорВоронин Г.Ф.МОСКВА – 20142ОГЛАВЛЕНИЕ СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ ................................................. 51. ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................ 82. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................................................... 132.1.
Производство глинозема по методу Байера .................................................................. 132.1.1. Общие сведения ....................................................................................................... 132.1.1.1. Стадия предварительного обескремнивания ................................................. 132.1.1.2. Стадия выщелачивания....................................................................................142.1.1.3. Стадия декомпозиции ......................................................................................
152.1.1.4. Стадия обескремнивания оборотного байеровского раствора .................... 152.1.2. Химические аспекты процесса Байера...................................................................162.1.2.1. Выщелачивание Al2O3...................................................................................... 162.1.2.2. Красные шламы ................................................................................................ 172.1.3.
Обоснование выбора объектов исследования ....................................................... 222.2. Равновесия и термодинамические свойства твердых фаз, участвующих в процессеБайера .......................................................................................................................................
232.2.1. Система оксид натрия – оксид алюминия – вода..................................................232.2.1.1. Диаграмма состояния системы оксид натрия – оксид алюминия – вода .... 232.2.1.2. Гидроалюминат натрия .................................................................................... 242.2.2. Система оксид кальция – оксид алюминия – хлорид кальция – вода ................. 272.2.2.1. Диаграмма состояния системы оксид кальция – оксид алюминия – хлоридкальция – вода................................................................................................................272.2.2.2. Гидрокалюмит (соль Фриделя) .......................................................................272.2.3.
Системы оксид натрия – оксид алюминия – оксид кремния – оксид углерода –вода и оксид натрия – оксид кальция – оксид алюминия – оксид кремния – оксидуглерода – вода ................................................................................................................... 302.2.3.1. Гидроалюмосиликаты натрия и кальция........................................................ 302.2.3.2. Бескальциевый и кальциевый канкриниты .................................................... 312.3. Методы обработки результатов калориметрических измерений ................................ 332.3.1. Обработка данных калориметрии растворения в расплаве ................................. 342.3.2. Способы обработки результатов измерений теплоемкости.................................362.3.2.1. Аппроксимация функции теплоемкости от температуры комбинациейортонормированных функций ......................................................................................
38 32.3.2.2. Аппроксимация функции теплоемкости от температуры эмпирическими иполуэмпирическими полиномами ............................................................................... 402.3.2.3. Линеаризация функции теплоемкости от температуры ............................... 412.3.2.4. Аппроксимация функции теплоемкости от температуры суммой функцийЭйнштейна и Дебая .......................................................................................................
422.3.2.5. Мультифрактальная модель теплоемкости....................................................442.4. Краткий обзор методов оценки абсолютной энтропии ................................................ 462.5. Выводы по результатам обзора литературных данных ............................................... 493. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ....................................................................................... 513.1. Получение соединений.................................................................................................... 513.1.1.
Гидроалюминат натрия ........................................................................................... 513.1.2. Гидрокалюмит .......................................................................................................... 513.1.3. Бескальциевый канкринит.......................................................................................523.1.4. Кальциевый канкринит ............................................................................................
523.2. Методы анализа соединений .......................................................................................... 533.2.1. Рентгенофазовый анализ ......................................................................................... 533.2.2. Инфракрасная спектроскопия ................................................................................. 533.2.3.
Потенциометрия ....................................................................................................... 543.2.4. Растровая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ ... 543.2.5. Гравиметрия..............................................................................................................543.2.6. Дифференциальная сканирующая калориметрия ................................................. 543.2.7. Термогравиметрический анализ .............................................................................553.2.8. Синхронный термический анализ с масс-спектрометрией отходящих газов ....553.2.9. Термогравиметрический анализ с инфракрасной спектроскопией отходящихгазов ..................................................................................................................................... 553.3. Методы измерения термодинамических свойств кристаллических фаз ....................
563.3.1. Дифференциальная сканирующая калориметрия ................................................. 563.3.2. Низкотемпературная адиабатическая калориметрия. .......................................... 573.3.3. Высокотемпературная калориметрия растворения в расплаве ........................... 583.4. Обработка результатов эксперимента ...........................................................................
593.4.1. Использование комбинаций функций Эйнштейна для аппроксимациизависимости теплоемкости от температуры .................................................................... 593.4.2. Расчет погрешностей измерений и параметров аппроксимирующихзависимостей ...................................................................................................................... 59 44. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ ................................................ 614.1. Гидроалюминат натрия ...................................................................................................
614.1.1. Идентификация соединения.................................................................................... 614.1.2. Термодинамические свойства гидроалюмината натрия ...................................... 644.2. Гидрокалюмит .................................................................................................................. 684.2.1. Идентификация соединения....................................................................................
684.2.2. Термодинамические свойства гидрокалюмита .....................................................734.3. Бескальциевый канкринит .............................................................................................. 774.3.1. Идентификация соединения.................................................................................... 774.3.2. Термодинамические свойства бескальциевого канкринита ................................ 824.3.2.1. Теплоемкость и абсолютная энтропия ...........................................................824.3.2.1. Энтальпия и энергия Гиббса образования бескальциевого канкринита .....
874.4. Кальциевый канкринит ................................................................................................... 894.4.1. Идентификация соединения.................................................................................... 894.4.2. Термодинамические свойства кальцийсодержащего канкринита ...................... 924.5. Выводы по результатам экспериментальных исследований ....................................... 975.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.................................................................................................. 986. ВЫВОДЫ ................................................................................................................................. 997. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .....................................................................................................
1008. ПРИЛОЖЕНИЕ ..................................................................................................................... 113 5СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ Латинские: a, b, c – параметры элементарной ячейки в кристаллеCE(θE/T) – функция теплоемкости ЭйнштейнаCD(θD/T) – функция теплоемкости ДебаяСp – изобарная теплоемкостьCV – изохорная теплоемкостьΔfG – энергия Гиббса образования соединения из простых веществ в стандартномсостоянии при p = 1 атмh – постоянная ПланкаH – энтальпияΔdehH – энтальпия дегидратацииΔfH – энтальпия образования соединения из простых веществ в стандартномсостоянии при p = 1 атмΔsolH – энтальпия растворенияΔvapH – энтальпия испаренияkB – постоянная Больцманаm – массаM – молярная массаNA – число Авогадроp – давлениеQ – количество теплотыR – универсальная газовая постояннаяS – абсолютная энтропияT – абсолютная температураTm – температура плавленияU – внутренняя энергияV – объемz – заряд ионаГреческие: α – изобарный коэффициент термического расширения 6αk – каустический модуль (мольное или массовое отношение оксида натрия кглинозему в байеровском растворе)β – изотермический коэффициент объемного сжатияμSi – кремневый модуль (массовое отношение глинозема к кремнезему в бокситахили в байеровском растворе)ν – частотаνi – стехиометрический коэффициент i-ого исходного вещества или продуктахимической реакцииθЕ – характеристическая температура ЭйнштейнаθD – характеристическая температура ДебаяЕдиницы измерения: ат.% – атомные процентымасс.% – массовые процентымоль.% – мольные процентыСокращения: FOM(Figure-of-Merit)–критерийСмита-Снайдера(критерийкачестваиндицирования порошковой рентгенограммы)PDF (Powder Diffraction File) – файл в базе данных порошковой дифракции ICDDPDF-2 (The International Centre for Diffraction Data), содержащий набор межплоскостныхрасстояний в кристаллеАК – адиабатическая калориметрияГАСН − гидроалюмосиликат натрияГАСК – гидроалюмосиликат кальцияДСК – дифференциальная сканирующая калориметрияИКС – инфракрасная спектроскопияКР – калориметрия растворенияКЧ – координационное числоРС – рамановская спектроскопияРСА – рентгеноструктурный анализРСМА – рентгеноспектральный микроанализРФА – рентгенофазовый анализРЭМ – растровая электронная микроскопия 7СТА-МС – синхронный термический анализ с масс-спектрометрией отходящихгазовТГА – термогравиметрический анализТГА-ИК – термогравиметрический анализ с инфракрасной спектроскопиейотходящих газов 81. ВВЕДЕНИЕ Метод выделения глинозема из бокситов при обработке руды горячим концентрированным раствором щелочи был разработан и запатентован австрийским инженеромБайером в 1888 – 92 гг.
