Термодинамическое моделирование в многокомпонентных расплавленных солевых системах на основе карбонатов щелочных металлов

• Автор: Терентьев, Дмитрий Иванович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 168 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Состояние вопроса обзор литературы

1.1. Применение карбонатных расплавов.

1.2. Свойства конденсированных карбонатов щелочных

металлов н их смесей.

1.2.1. Термодинамические характеристики

1.2.2. Эффект смешения.

1.2.3. Основные химические равновесия

1.2.4. Растворимость газов в расплавленных карбонатах

1.2.5. Электрохимические свойства

1. 3. Постановка задачи
2. Методика исследований.
2.1. Методика термодинамического моделирования.
2.2. Модель идеальных растворов
продуктов взаимодействия ИРПВ
2.3. Расчет термодинамических свойств двойных оксидов
2.4 Оценка растворимости элекгроактивных газов.
3. Термодинамическое моделирование систем Расплав карбонатов щелочных мет аллов СОг, Ог.
3.1. Равновесный состав расплава.
3.2. Равновесный состав газовой фазы.
3.3. Анализ равновесных химических взаимодействий
3.4. Оценка растворимости молекулярного кислорода
3.5. Соотношение различных методов расчета содержания
кислородных ионных форм в расплаве.
3.6. Сравнение с экспериментальными данными
3.7. Стандартные электродные потенциалы
Выводы к 3й главе.
4. Термодинамическое моделирование систем Расплав карбонатов щелочных металлов С, Н2
4.1. Равновесный состав расплава
4.2. Равновесный состав газовой фазы
4.3. Анализ равновесных химических взаимодействий.
4.4. Стандартные электродные потенциалы.
4.5. Оценка растворимости электроактивных газов.
Выводы к 4й главе.
5. Термодинамическое моделирование процесса рафинирования свинца и углетермического восстановления продуктов рафинирования с использованием расплавленных карбонатов щелочных металлов
5.1. Промышленные способы рафшшрования чернового свинца.
5.2. Моделирование процесса рафинирования
чернового свинца окислением.
5.3. Моделирование углетермического восстановления продуктов
рафинирования в карбонатном расплаве.
Выводы к 5й главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Важными следует признать и транспортные свойства карбонатов, такие как электропроводность, электрохимические свойства, проявляющиеся в кинетике электродных реакций, а также коррозионные свойства карбонатных расплавов. Толчок к ускоренном развитию техники дали в х годах работы Давтияна 9, реализовавшего подпор электролита введением нерастворимой твердой ма трицы, которая предотвращала прямую реакцию между топливными газами. С тех пор исследователи предложили большое число материалов для создания оптимальных условий работы ТЭ, многие решения стали понастоящему этапными. Первые работы Вгосге привели к использованию МО в качестве материала для матриц подпора, однако этот материал оказался недостаточно стабилен в условиях длительной работы ТЭ. Тем же автором исследованы рабочие свойства алюмината лития, который в качестве материала для изготовления матриц подходил значительно лучше, чем КО. ВгоегБ также первым из западных ученых предложил заменить железо и его оксиды на пористый никель в качестве анодного материала. Предложенный им катод из порошкового серебра, тем не менее, не прижился Сашз и Оспп II создали более удачный катод из окисленного пористого никеля, который показал лучшие рабочие характеристики. ТО обычно используются смеси карбонатов для достижения низших точек плавления. Из многих исследователей в х только Да втиян использовал в качестве электролита чистый ЫагСОэ. Уже в самых первых работах по ТЭ использовались смеси карбонатов ЫаК . Начиная с г. Вгосгб , в постоянную практику вошли бинарные и тройные смеси карбонатов, содержащие в качестве компонента карбонат лития. Такое положение вещей сохраняется до настоящею времени. Литийсодержащие карбонатные смеси позволяют оперировать достаточно низкими рабочими температурами, и популярной вначале являлась ройная смесь ,, . Смеси карбонатов лития и калия наиболее часто используются исследователями начиная с г. Проведанное систематическое сравнение показало необходимость соблюдения компромисса между низким омическим сопротивлением расплава . Ма карбонатная смесь и низкой поляризацией ТК карбонатная смесь. ТЭ. Так. М оксида натрия или калия. Следует отметить, что в данном случае рост эффективности работы ТЭ сопровождается повышением коррозионной способности расплава. В общем и целом, введение в расплав подобных частиц следует, видимо воспринимать не как допирование, а как попытку сдвига кислотноосновного взаимодействия в расплаве, что приводит к повышению провоишости . Проблема долговременных потерь электролита из ТЭ многими исследователями считается главной причиной ухудшения режима его работы. Систематических исследований механизмов утечек в х годах почти не проводилось. Наиболее значимым источником потерь электролита большинство исследователей считает именно его испарение . В работах , величина потерь исследовалась в зависимости от температуры, состава расплава и состава газовой фазы. Их основные заключения следующие увеличение содержания водяного пара увеличивает потери электролита низкие рабочие температуры в ячейке уменьшают потери минимум испарений наблюдался в составе смесей на основе 2 23. Кроме ТЭ, существуют другие применения карбонатного расплава. Можно назвать среди них процесс удаления серы из газов, газификации углей и сопутствующие приложения, проведение металлургических процессов , восстановление кислорода и удаление С2 1 Во всех случаях расплав карбонатов щелочных металлов играет роль эффективной реакционной среда для окисления и пиролиза. Термодинамические характеристики. Температуры плавления индивидуальных карбонатов лития, натрия, калия и их эвтектик из иностранных источников на период х годов даны в таблице 1. Известны четыре бинарных и одна тройная эвтектика 2. Кроме этого, есть данные о существовании двух соединений i3 и i, первое из которых плавится конгруэнтно, вт орое некошруэнтно . К большому сожалению, термодинамические свойства названных веществ неизвестны. В системе 1л2С0гК2С табл. Точки зрения на значения температур плавления эвтектик у авторов расходятся ср. В системе i22 существует одна эвтектика.