Термодинамические свойства кристаллических фаз, образующихся при получении глинозема методом Байера (1105756), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Значения абсолютной энтропии иэнтальпии образования в пределах погрешностей совпадают.Таблица 4.19. Термодинамические функции кальциевых канкринитов при 298.15 КФормула соединенияCp,298.15S 298.15Дж·моль−1·К−1 f H 298.15 f G298.15кДж·моль−1Na6Ca1.5[Al6Si6O24](CO3)1.5××(1.1±0.4)H2O [22]−981 ±118–14722± 147−138681)Na7.83Са0.36[Al5.55Si6.45O24](CO3)1.2(OH)0.6××2.5H2О данная работа937 ±27999 ± 33–14697 ± 44‒13738± 451) Значение рассчитано нами из энтальпии и энтропии образования канкринита данного состава (абсолютные энтропии взяты из [17]); в оригинальной работе [22] расчет не производили 974.5. Выводы по результатам экспериментальных исследований В результате проведенных экспериментальных исследований впервые полученызначения термодинамических свойств в широком интервале температур четырехсоединений, относящихся к ключевым фазам процесса Байера.
При анализе образцовиспользован комплекс физико-химических методов анализа, позволивший с высокойстепенью достоверности идентифицировать химический и фазовый состав изученныхвеществ.При расчете термодинамических функций фаз использованы литературные данныеи результаты измерений, проведенных с помощью методов низкотемпературной АК, ДСКи КР в расплаве. Все значения термодинамических свойств охарактеризованыпогрешностями. Полученные данные могут быть использованы непосредственно длярасчета равновесного состава смесей, образующихся на разных переделах процессаБайера или для разработки новых методов оценки термодинамических функцийгидроалюмосиликатов.При аппроксимации результатов измерений теплоемкости применен новый способ,основанныйнаиспользованиикомбинацийфункцийЭйнштейна.Основнымпреимуществом данного метода перед существующими является возможность описаниянабора экспериментальных значений теплоемкости в интервале температур начиная отабсолютного нуля до комнатной температуры с помощью единых аналитическихзависимостей с ограниченным числом параметров.
Впервые проверена возможностьиспользования данного метода для оценки значения энтропии вещества при 298.15 К поусеченному температурному интервалу измерений теплоемкости. 985. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 1.Синтезированыкристаллические[Ca2Al(OH)6]Cl0.90(CO3)0.052H2O,Na2[Al2O3(OH)2]·1.5H2OвеществаNa8.28[Al5.93Si6.07O24](CO3)0.93(OH)0.49·3.64H2O.Химический и фазовый составы синтезированных образцов и природного канкринитаNa7.83Са0.36[Al5.55Si6.45O24](CO3)1.2(OH)0.6·2.5H2Оопределеныспомощьюнаборааналитических и физико-химических методов: РФА, ИКС, РС, потенциометрии, РЭМ,СТА-МС, ТГА и ТГА-ИК.2.МетодомДСКNa2[Al2O3(OH)2]·1.5H2Oприизмеренатеплоемкостьтемпературахгидроалюмината177 – 287 Кинатриягидрокалюмита[Ca2Al(OH)6]Cl0.90(CO3)0.05·2H2O при 150 – 250 К.3.Методомвакуумнойнизкотемпературнойадиабатическойкалориметрииизмерена теплоемкость кристаллических соединений – бескальциевого канкринитасоставаNa8.28[Al5.93Si6.07O24](CO3)0.93(OH)0.49·3.64H2O(6 − 259 К)икальциевогоканкринита Na7.83Са0.36[Al5.55Si6.45O24](CO3)1.2(OH)0.6·2.5H2О (7 – 324 К).4.Методомвысокотемпературнойкалориметриирастворенияврасплавеопределена стандартная энтальпия образования при 298.15 К бескальциевого канкринитаNa8.28[Al5.93Si6.07O24](CO3)0.93(OH)0.49·3.64H2O.5.
Термодинамические свойства гидроалюмината, гидрокалюмита, синтетическогои природного канкринитов представлены в виде таблиц и формул зависимостей оттемпературы. 996. ВЫВОДЫ 1. В области низких температур на кривой зависимости теплоемкости оттемпературы бескальциеваого канкринита Na8.28[Al5.93Si6.07O24](CO3)0.93(OH)0.49·3.64H2Oприсутствует слабо выраженная аномалия, причина появления которой в настоящее времяне известна, требуется дополнительное изучение.2.
Гидроалюминат натрия Na2[Al2O3(OH)2]·1.5H2O при температурах 177 – 287 К игидрокалюмит [Ca2Al(OH)6]Cl0.90(CO3)0.05·2H2O при температурах 150 – 250 К не имеютфазовых превращений.3. Аппроксимация результатов измерений теплоемкости в интервале от 80 до 300 Ки от 170 до 300 К набором функций Эйнштейна с учетом соответствующих поправочныхмножителей позволяет с удовлетворительной точностью оценить стандартные энтропиикристаллических фаз при 298.15 К.4. Полученные в работе новые термодинамические данные и методики их оценкимогутбытьиспользованыпривыбореусловийвыщелачиваниябокситовигидротермальной переработке красных шламов, при расчетах равновесий в ходеоптимизации условий извлечения натрия и алюминия из отходов производства глинозема,приразработкахгидроалюмосиликатов. новыхметодовоценкитермодинамическихсвойств1007. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.
Bayer K.J. A process for the production of aluminum hydroxide. Патенты (Britain10093, USA 382505, Germany 43977). 1888.2. Bayer K.J. The pressure leaching of bauxite with NaOH to obtain sodium aluminatesolution. Патенты (Britain 5296, USA 515895, Germany 65604). 1892.3. Еремин Н.И., Наумчик А.Н., Казаков В.Г. Процессы и аппараты глиноземногопроизводства.
М.: Металлургия. 1980. 360 с.4. Кузнецов С.И. Производство глинозема. Свердловск: Металлургиздат. 1956.116 с.5. Лайнер А.И. Производство глинозема. Москва: Металлургиздат, 1961. 620 с.6. Totten G.E., MacKenzie D.S. Handbook of aluminum. V. 2. Alloy production andmaterials manufacturing. New York: Marcel Dekker.
2003. 724 p.7. Power G., Gräfe M., Klauber C. Bauxite residue issues. Part I. Current management,disposal and storage practices // Hydrometallurgy. 2011. V. 108. № 1–2. P. 33–45.8. Grafe M., Power G., Klauber C. Review of bauxite residue alkalinity and associatedchemistry // CSIRO Doc. DMR-3610. Proj. ATF-06-3 Manag. Bauxite Residues. 2009. P. 51.9. Liu Y., Lin C., Wu Y. Characterization of red mud derived from a combined BayerProcess and bauxite calcination method // J.
Hazard. Mater. 2007. V. 146. № 1–2. P. 255–61.10. Liu W., Yang J., Xiao B. Review on treatment and utilization of bauxite residues inChina // Int. J. Miner. Process. 2009. V. 93. № 3–4. P. 220–231.11.URL:http://worldwide.espacenet.com/,http://www.patenthunter.com/,http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru/inform_resources/inform_retrieval_system/12.
Voronin G.F., Kutsenok I.B. Universal method for approximating the standardthermodynamic functions of solid // J. Chem. Eng. Data. 2013. V. 58. № 7. P. 2083–2094.13. Корнеев В.И., Сусс А.Г., Цеховой А.И. Красные шламы – свойства,складирование, применение. М.: Металлургия. 1991. 144 с.14. Addai-Mensah J., Jones R., Zbik M., Gerson A.R. Sodium aluminosilicate scaleformation on steel substrates: Experimental design and assessment of fouling behaviour // LightMet.
2003. P. 25–34,.15. URL: http://redmud.org/16. Klauber C., Gräfe M., Power G. Bauxite residue issues. Part II. Options for residueutilization // Hydrometallurgy. 2011. V. 108. № 1–2. P. 11–32. 10117. Robie R.A., Hemingway B.S. Thermodynamic properties of minerals and relatedsubstances at 298.15 K and 1 bar (105 Pascals) pressure and at higher temperatures. Washington:US Government Printing Office. 1995. 461 p.18.ГлушкоВ.П.Термическиеконстантывеществ.Базаданных.URL:http://www.chem.msu.su/cgi-bin/tkv.pl?show=welcome.html19. Houtepen C.J.M., Stein H.N. The enthalpies of formation and of dehydration of someAFm phases with singly charged anions // Cem.
Concr. Res. 1976. V. 6. № 5. P. 651–658.20. Blanc P., Bourbon X., Lassin A., Gaucher E.C. Chemical model for cement-basedmaterials: Thermodynamic data assessment for phases other than C–S–H // Cem. Concr. Res.2010. V. 40. № 9. P. 1360–1374.21.
Balonis M., Glasser F.P. Calcium nitrite corrosion inhibitor in Portland cement:Influence of nitrite on chloride binding and mineralogy // J. Am. Ceram. Soc. 2011. V. 94. № 7.P. 2230–2241.22. Sirbescu M., Jenkins D.M. Experiments on the stability of cancrinite in the systemNa2O – CaO – Al2O3 – SiO2 – CO2 – H2O // Am. Mineral. 1999. V. 84. P. 1850–1860.23. Огородова Л.П., Мельчакова Л.В., Вигасина М.Ф., Олысыч Л.В., Пеков И.В.Канкринит и канкрисилит Хибино-Ловозерского щелочного комплекса: термохимическоеи термическое исследования // Геохимия. 2009. № 3. P. 275–282.24.
Nikushchenko V.M., Khotimchenko V.S., Rumyantsev P.F., Kalinin A.I.Determination of the standard free energies of formation of calcium hydroaluminates // Cem.Concr. Res. 1973. V. 3. № 5. P. 625–632.25. Hudson L.K., Swansiger T.G. Recovery of sodium aluminate from high-silicaaluminous materials.
Patent. US3998927. 1976.26. Zhong L., Zhang Y., Zhang Y. Extraction of alumina and sodium oxide from red mudby a mild hydro-chemical process // J. Hazard. Mater. 2009. V. 172. № 2–3. P. 1629–1634.27. Gräfe M., Klauber C. Bauxite residue issues. Part IV. Old obstacles and newpathways for in situ residue bioremediation // Hydrometallurgy. 2011. V. 108. № 1–2. P. 46–59.28. Palmer S., Frost R., Nguyen T.
Hydrotalcites and their role in coordination of anionsin Bayer liquors: Anion binding in layered double hydroxides // Coord. Chem. Rev. 2009.V. 253. № 1–2. P. 250–267.29. Ma J., Li Z., Zhang Y., Demopoulos G.P. Desilication of sodium aluminate solutionby Friedel’s salt (FS: 3CaO·A12O3·CaCl2·10H2O) // Hydrometallurgy. 2009.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
