Термический анализ и моделирование фазовых равновесий в системе NaCl–NaBr–Na2WO4

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

С использованием экспериментальных и теоретических методов впервые исследован фазовый комплекс трехкомпонентной системы из хлоридов, бромидов и вольфраматов натрия. Установлено, что поверхность ликвидуса системы состоит из полей кристаллизации NaBr, Na2WO4, соединения Na3ClWO4 и твердых растворов NaClxBr1–x. Дифференциальным термическим методом физико-химического анализа (ДТА), выявлены составы и температуры плавления эвтектик в квазибинарной и трехкомпонентной системах NaBr–Na3ClWO4 и NaCl–NaBr–Na2WO4 соответственно. Для установления характера физико-химического взаимодействия в системе во вторичном треугольнике NaCl–NaBr–Na3ClWO4 методом ДТА исследованы три состава. на кривых ДТА этих составов не зафиксированы термоэффекты третичной кристаллизации, что является доказательством отсутствия нонвариантного состава в симплексе NaCl–NaBr–Na3ClWO4. Для определения состава и температуры плавления нонвариантного состава, расположенного в симплексе NaBr–Na2WO4–Na3ClWO4, исследован политермический разрез, находящийся в поле кристаллизации бромида натрия, и нонвариантный разрез, выходящий из полюса кристаллизации бромида натрия, проходящий через точку совместной кристаллизации хлорида натрия и соединения, с постоянным уменьшением содержания бромида натрия в исследуемых составах до наступления нонвариантного процесса кристаллизации. В мольных процентах определен состав трехкомпонентной эвтектики ЕΔ, кристаллизующейся при 560оС, при следующем содержании компонентов: 7.5% NaCl; 38.5% NaBr; 54% Na2WO4. На основе данных о температурах плавления исходных солей, составах и температурах кристаллизаций двух- и трехкомпонентной систем с использованием теоретических методов сформирована 3D-модель фазового комплекса «состав – температура» в диапазоне температур 500–700оС. На базе модели построены изотермы поверхности ликвидуса и Т-х диаграмма политермического разреза, для которого проводились экспериментальные исследования. Также, в качестве примера использования 3D-модели, произведен расчет состава равновесных фаз, выделяющихся при охлаждении произвольно выбранной фигуративной точки в диапазоне температур от 700 до 500оС.

Об авторах

Н. Н. Вердиев

Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики – филиал Объединенного института высоких температур Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: verdiev55@mail.ru
Россия, пр. И. Шамиля, 39а, Махачкала

А. В. Бурчаков

Самарский государственный технический университет

Email: verdiev55@mail.ru
Россия, ул. Молодогвардейская, 224, Самара

З. Н. Вердиева

Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики – филиал Объединенного института высоких температур Российской академии наук

Email: verdiev55@mail.ru
Россия, пр. И. Шамиля, 39а, Махачкала

А. Б. Алхасов

Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики – филиал Объединенного института высоких температур Российской академии наук

Email: verdiev55@mail.ru
Россия, пр. И. Шамиля, 39а, Махачкала

М. М. Магомедов

Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики – филиал Объединенного института высоких температур Российской академии наук

Email: verdiev55@mail.ru
Россия, пр. И. Шамиля, 39а, Махачкала

И. М. Кондратюк

Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики – филиал Объединенного института высоких температур Российской академии наук

Email: verdiev55@mail.ru
Россия, пр. И. Шамиля, 39а, Махачкала

Л. С. Мурадова

Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики – филиал Объединенного института высоких температур Российской академии наук

Email: verdiev55@mail.ru
Россия, пр. И. Шамиля, 39а, Махачкала

Список литературы

  1. База данных. Термические константы веществ. Ин-т теплофизики экстремальных состояний РАН Объединенного ин-та высоких температур РАН. Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова. [Электронный ресурс] http://www.chem.msu.ru/cgi-bin/tkv.pl. show=welcome. html
  2. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Константы неорганических веществ: Справочник. М.: Дрофа, 2008.
  3. Харченко А.В., Егорова Е.М., Гаркушин И.К. // Журн. неорган. химии. 2022. 67. № 2. С. 224–229. https://doi.org/10.31857/S0044457X22020064
  4. Вердиева З.Н., Гаркушин И.К., Вердиев Н.Н., Зейналов М.Ш., Мусаева П.А. Энергоемкие теплоносители из галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов // Сб.: Возобновляемая энергетика: проблемы и перспективы. Актуальные проблемы освоения возобновляемых энергоресурсов. Мат. VI Межд. конф. «Возобновляемая энергетика: проблемы и перспективы» и XII Школы молодых ученых «Актуальные проблемы освоения возобновляемых энергоресурсов» им. Э.Э. Шпильрайна. Махачкала, 2020. С. 331–339.
  5. Трифонов К.И., Заботин И.Ф., Катышев С.Ф., Никифоров А.Ф. Электропровод- ность расплавов смесей трихлорида гадолиния с хлоридами натрия и калия // Расплавы. 2017. № 6. С. 512–515.
  6. Вердиев Н.Н., Гаркушин И.К., Бурчаков А.В., Вердиева З.Н., Кондратюк И.М., Егорова Е.М. // ТВТ. 2021. 59. № 1. С. 82–85. https://doi.org/10.31857/S0040364421010166
  7. Мелихов В.И., Мелихов О.И., Якуш С.Е. // ТВТ. 2022. 60. № 2. С. 280–318. https://doi.org/10.31857/S0040364422020284
  8. Васина Н.А., Грызлова Е.С., Шапошникова С.Г. Теплофизические свойства многокомпонентных солевых систем. М.: Химия, 1984.
  9. Химические источники тока: Справочник / Под ред. Н.В. Коровина, А.М. Скундина. М.: МЭИ. 2003.
  10. Золотухина Е.В., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. // Журн. неорган. химии. 2013. 58. № 7. С. 965–968. https://doi.org/10.7868/S0044457X13070271
  11. Фролов Е.И., Губанова Т.В., Гаркушин И.К., Афанасьева О.Ю. Трехкомпонентные системы LiF–LiBr–Li2MoO4 и LiF–LiBr–Li2SO4 // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 2009. 52. № 12. С. 129–131.
  12. Гаркушин И.К., Демина М.А., Чудова А.А., Ненашева А.В. // Журн. неорган. химии. 2015. 60. № 1. С. 112–121. https://doi.org/10.7868/S0044457X15010146
  13. Демина М.А., Егорова Е.М., Гаркушин И.К., Бурчаков А.В., Игнатьева Е.О. // Журн. физ. химии. 2021. 95. № 6. С. 955–957. https://doi.org 10.31857/S004445372106008X
  14. Николаева Е.В., Бове А.Л., Закирьянова И.Д. // Расплавы. 2023. № 6. С. 552–563. https://doi.org/10.31857/S0235010623060051
  15. Черкесов З.А., Кушхов Х.Б., Кяров А.А. // Расплавы. 2023. № 5. С. 513–524. https://doi.org/10.31857/S023501062305002X
  16. Мохосоев М.В., Базарова Ж.Г. Сложные оксиды молибдена и вольфрама с элементами I–IV групп. М.: Наука, 1990.
  17. Николаев И.В., Москвитин В.И., Фомин Б.А. Металлургия легких металлов. М.: Металлургия, 1997.
  18. Федоров П.П., Семашко В.В., Кораблева С.Л. // Неорган. материалы. 2022. 58. № 3. С. 235–257. https://doi.org/10.31857/S0002337X22030046
  19. Ghosh S., Ganesan R., Sridharan R., Gnanasekaran T. Study of phase equilibria in LiCl KCl-PrCl3 pseudo-ternary system // Thermochimica Acta. 2017. 653. P.16–26.
  20. Евдокимов А.А., Ефремов В.А., Трунов В.К. и др. Соединения редкоземельных элементов. Молибдаты, вольфраматы. М.: Наука, 1991.
  21. Воскресенская Н.К., Евсеева Н.Н., Беруль С.И., Верещетина И.П. Справочник по плавкости систем из безводных неорганических солей // М.: АН СССР. 1961. 1. 845 с.
  22. Трунин А.С., Гаркушин И.К., Васильченко Л.М. Система Na, Ca||Cl, WO4. // Журн. неорган. химии. 1977. 22. № 2. С. 495 – 498.
  23. Сухаренко М.А., Гаркушин И.К., Осипов В.Т., Радченко А.В. Фазовые равновесия в трехкомпонентной взаимной системе Na+, Ba+ || Br-, WO42- // Журн. неорган. химии. 2021. 66. № 10. С. 1450–1456.
  24. Егунов В.П. Введение в термический анализ. Самара, 1996.
  25. NETZSCH Proteus Thermal Analysis v.4.8.1. NETZSCH – Gerätebau – Bayern, Germany. 2005.
  26. Космынин А.С., Трунин А.С. Проекционно-термографический метод исследования гетерогенных равновесий в конденсированных многокомпонентных системах. Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 2006.
  27. Ганин Н.Б. Трехмерное проектирование в КОМПАС-3D. Сер. Проектирование. М.: ДМК Пресс, 2012.
  28. Бурчаков А.В., Дворянова Е.М., Кондратюк И.М. Геометрическое моделирование фазового комплекса в трехкомпонентных системах на примере системы NaF–KF–CsF / III Межд. науч. интернет-конф. В 2-х тт. 2015. 1. С. 56–62.
  29. Ганин Н.Б. Проектирование и прочностной расчет в системе KOMIIAC-3D V13. М.: ДМК Пресс, 2011.
  30. ООО «АСКОН – Системы проектирования» [Электронный ресурс]. URL: https://kompas.ru/ (Дата обращения 27.10.2023).
  31. Бурчаков А.В. Моделирование фазового комплекса многокомпонентных систем с участием хроматов и галогенидов щелочных металлов. Дис… на соиск. уч. ст. канд. хим. наук: 02.00.04. Самара: Сам. ГТУ. 2016.
  32. Бурчаков А. В., Гаркушин И. К., Милов С. Н. и др. Прогнозирование фазовых равновесий в системе NaCl–Na2MoO4–Na2WO4 на границе «жидкость-твердое тело» // Бутлеровские сообщения. 2019. 60. № 10. С. 124–139.
  33. Курнаков Н.С. Избранные труды: В 3 тт. М.: АН СССР. 1960–1961, 1963.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2024