Термодинамические свойства кристаллических фаз, образующихся при получении глинозема методом Байера (1105756)
Текст из файла
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.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
