Ванадаты двухвалентных металлов: термические и химические деформации, фазовые равновесия

• Автор: Красненко, Татьяна Илларионовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 284 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1. Кристаллические структуры ванадатов двухвалентных металлов, их термические свойства и фазовые равновесия в системах с их участием обзор литературы.

1.1. Структура и термические свойства ванадатов двухвалентных металлов

1.1.1. Структура и термические свойства мета ванадатов двухвалентных металлов.

1.1.2. Структура и термические свойства пированадатов двухвалентных металлов.

1.2. Фазовые соотношения в системах, содержащих оксиды ванадия, натрия,

кальция, никеля, цинка, магния, марганца, кадмия

1.2.1. Двойные системы МО V2 и V

1.2.2. Тройные системы МО МО V и МО V5

1.2.3. Фазовые соотношения в системах V М2У7,где М , .
1.2.4. Четверные системы МО V.
1.3. Постановка задачи.
Г ЛАВА 2. Экспериментальные методики
2.1. Син тез образцов
2.2. Рентгенографические методы
2.3. Дифференциальнотермический и термогравимстрический анализ
2.4. Другие методы исследования
ГЛАВА 3. Кристаллохимия метаванадатов двухвалентных металлов
3.1. Кристаллохимические характеристики метаванадатов двухвалентных
металлов
3.1.1. Структура высокотемпературной модификации метаванадата стронция V2
3.1.2. Исследование изоморфной смесимости в квазибинарпых системах метаванадатов двухвалентных металлов.
3.1.3. Деформации кристаллических структур в результате изменения
температуры и химического состава
3.2. Кристаллохимический анализ структурных преобразований в ряду
метаванадатов двухвалентных металлов
3.2.1. Модель структурных преобразований в морфотропном ряду метаванадатов двухвалентных металлов
3.2.2. Изоморфизм и полиморфизм метаванадатов двухвалентных металлов.
3.2.3. Фазовые превращения и реакция образования метаванадатов двухвалентных металлов
3.2.4. Кристаллохимическая систематика метаванадатов двухвалентных металлов.
ГЛАВА 4. Кристаллохимия пированадатов двухвалентных металлов.
4.1. Термическое поведение пированадата меди, кристаллическая структура 3Си2У7
4.2. Термическое поведение пированадата цинка, кристаллическая структура 3Хп2У7
4.3. Кристаллическая структура и термические деформации СсУ7
4.4. Термическое поведение Са2У7
4.5. Исследование изоморфной смесимости в квазибинарных системах пированадатов двухвалентных металлов.
4.6. Фазовые соотношения в системах 2V7 М2У7, где М Си, Сс1 в субсолидусной области
4.7. Кристаллохимический анализ структурных преобразований в ряду пированадатов двухвалентных металлов.
4.7.1. Кристаллохимический анализ термических деформаций Си2У7, гп2У7 и СсУ7.
4.7.2. Кристаллохимический анализ структурных преобразований в морфотропном ряду пированадатов двухвалентных металлов.
ГЛАВА 5. Фазовые соотношения с участием ванадатов двухвалентных
металлов.
5.1. Тройные системы
5.2. Четверные системы V2 МО Ка в области, богатой по V5.
5.3. Моделирование фазового состава композиций как основа
совершенствования технологии извлечения ванадия из различных видов
5.4. Общие закономерности фазообразования в четверных системах
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


На каждой из этих электростанций образуется в год от 0 до т золы, в среднем но 0 0 т шлама, в том числе на пяти станциях их осаждалось до 0 т. Количество шлама, накопленного за многие годы на некоторых ТЭС, составляет от до 0 т данные г. Вовлечение в переработку этого вида сырья имеет для России большое экологическое и хозяйственное значение. Оно позволит существенно расширить сырьевую базу ванадия, сэкономить минеральные ресурсы Урала, снизить загрязнение воздушной атмосферы пылевидными ванадийсодержащими золами, а также устранить сброс токсичных растворов и уничтожить их самый токсичный компонент канцерогенный бензопирен. Вопрос о возможности и необходимости промышленного использования ванадийсодержащих отходов ТЭС в течение многих лет обсуждался и продолжает обсуждаться в отечественной и зарубежной литературе. Отходы ТЭС отличаются от титаномагнетитовых руд более высоким содержанием ванадия от до против 0,5 гг пересчте на У5. Если учесть, что гри получении феррованадия из железорудного сырья примерно всей энергии расходуется на добычу, обогащение и переработку низкосортных рул, что производство сопровождается значительными потерями ванадия, а обогащение его в отходах ТЭС за счет переработки нефти и сжигания топлива происходит попутно, без дополнительных затрат, то очевидна экономическая целесообразность использования отходов как новог о источника ванадия. Имеются также общие черты, характеризующие металлургические шлаки и отходы ТЭС, и делающие их принципиально имея в виду физикохимические свойства очень близкими разновидностями рукотворного промышленног о сырья. Прежде всего это высокие температуры образования более 0С металлургического шлака из титаномагнетитовых руд и отходов ТЭС при сжигании ванадийсодержащего мазута. Следует подчеркнуть также, что химический и фазовый состав в обоих случаях весьма близок и представляет собой сложную, многокомпонентную, далекую от термодинамического равновесия оксидносолевую систему, состоящую из соединений ванадия, кальция, марганца, магния, никеля, натрия, железа, кремния, алюминия и других элементов. В промышленном ванадийсодержащем сырье титаномагнетиты, металлургические шлаки, мазуты, отходы ТЭС наряду с соединениями ванадия и других элементов присутствуют также химические композиции, включающие натрий, кальций, никель, магний и марганец. Качканарская железная руда, в частности, содержит 3,1, а чусовской ванадиевый шлак 2,3 магния в пересчете на М0 . В шлаке магний присутствует в основном в виде сложного силиката фаялита РеММпСаЮ. Этот элемент находится практически во всех отходах ГЭС, сжигающих ванадийсодержащис продукты нефтепереработки. В составе золы нефтяного кокса содержится, в зависимости от сорта исходной нефти, от 4,5 до 6,1 магния в пересчете на МО . Снижение коэффициента избытка воздуха при сжигании топлива ведет к уменьшению содержания магния до 2,5 1. В отходах ТЭС магний входит в катионную подрешетку шпинелидов, сульфатов, силикатов, имеется он также в стекле и в небольших количествах в других фазах . Показано , что содержание магния в шлаках ТЭС зависит от температуры их формирования и меняется при прочих равных условиях от 0 до 3,4 интервал температур 0 С. Содержание М0 в ванадийсодержащих золах зависит также от разновидности сжигаемого в котлах ТЭС топлива в случае мазута М0 оно составляет 2 2,5, в случае венесуэльской нефтеводяной эмульсии 5 . Одним из путей оптимизации работы мазутных котлов, в частности, снижения интенсивности сернокислотной и ванадиевой коррозии и загрязнения высокотемпературных поверхностей нагрева, является добавка в мазут перед сжиганием соединений магния, которые придают золе и отложениям тугоплавкость, сыпучесть и предотвращают или сводят к минимуму образование легкоплавких коррозионноактивных эвтектик. Химический состав и температура образования шести проб отложений, отобранных на Кармановской ТЭС, и образовавшихся при сжигании мазута с магнийсодержащей присадкой, приведены в табл. Таблица 1. Химический состав ваиади содержащих отложений. Проба Температура образования отложений, С i 0 v. V 2, 4. VI 3, 7, 3.