К.А.Еремина¹, Г.С.Скиба², А.И.Князева².

¹Мурманский государственный технический университет, г.Мурманск,

²Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им.И.В.Тананаева КНЦ РАН, г.Апатиты) 

NaCl -NdCl₃ -HCl -H₂O, NaCl -YCl₃ -HCl - H₂O SYSTEM AT 25^оС

K.A.Eremina, G.S.Skiba, A.I.Knyazeva

The solubility in NaCl -NdCl₃ -HCl -H₂O, NaCl -YCl₃ -HCl - H₂O system has been studied at 25^оС. The system are eutonic.

Изучение растворимости в системах проведено в двух разрезах  по концентрации HCl, 28 и 40 мас. %, проходящих через фигуративные точки NaCl, LnCl₃·6H₂O и фигуративную точку кислоты. Предварительно было установлено, что в растворах 28 и 40%-й соляной кислоты хлориды неодима и иттрия выделяются в твердую фазу в виде шестигидратов. Поэтому конноды будут находиться в плоскости изучаемого разреза, так как составы исходных и равновесных твердых фаз лежат в этой плоскости, а значит, и составы равновесных жидких фаз будут находиться в этой же плоскости. В этом случае изучаемую систему можно рассматривать как трехкомпонентную [1].

Система NaCl -NdCl₃ -HCl -H₂O(I)

Для определения растворимости в разрезе 28% HCl изучена зависимость содержания растворителя (HCl+H₂O) в равновесных жидких фазах от солевого состава исходных смесей в сечениях 80 и 75 мас.% (HCl+H₂O). Содержание растворителя определялось путем его отгонки при температуре 40°С. При более высоких температурах образуется смесь неопределенного состава  из кристаллогиратов NdCl₃^.хH₂O и NdOCl. Полученная зависимость приведена на рис.1.

■ - сечение 75 ● - сечение 80 мас. % (HCl+H₂O)

Рис.1. Зависимость содержания (HCl+H₂O) в равновесных жидких фазах  от солевого состава исходных смесей в системе NaCl - NdCl₃ - HCl - H₂O при 25⁰С, разрез 28 мас. % HCl

При известном содержании растворителя по уравнению конноды рассчитаны концентрации солей в равновесных жидких фазах. В области низких содержаний хлорида натрия ошибка расчета возрастает. В этом случае проведено осаждение оксалата неодима при введении щавелевой кислоты
с избытком 50% от стехиометрии, хлорид натрия при этом остается в растворе. Полученный оксалат неодима прокаливался при 900⁰С в муфеле до оксида. Содержание хлорида натрия в жидкой фазе определяется по разности. Составы равновесных жидких фаз приведены в табл.1.

Таблица 1  Составы равновесных фаз в системе NaCl - NdCl₃ - HCl - H₂O при 25⁰C

Далее эта же система была изучена в разрезе 40 мас. % HCl. Методика проведения исследований описана выше. Для этого разреза изучена зависимость содержания растворителя в равновесных жидких фазах от солевого состава исходных смесей только в одном сечении 90 мас. % (HCl+H₂O). Полученные данные приведены в табл.1.

Проведена аппроксимация линии насыщенных растворов в разрезе 28% HCl:

NaCl

9,3936 10⁴х²-52,116y²+1,0218xy-1298,07x-82,054y+1=0,

где х соответствует NaCl, а у - NdCl₃·6H₂O;

в 40%-ном разрезе уравнения линий насыщенных растворов:

NdCl₃·6H₂O

3623,19х²+1932,37y²+5314,01xy-120,77x-87,923y+1=0,

где х соответствует NdCl₃·6H₂O, а у - NaCl, дисперсия 2,07·10^-15;

NaCl

2000,0х²-7,275·10⁴y²+9,55·10⁴xy-405,0x+57,5y+1=0,

где х соответствует NaCl, а у -NdCl₃·6H₂O, дисперсия 3,9·20^-29.

Сравнение полученных данных (табл.1) в двух разрезах по концентрации соляной кислоты показывает, что с повышением концентрации соляной кислоты увеличивается поле кристаллизации хлорида неодима.

Система NaCl -YCl₃ -HCl - H₂O(II)

Изучение растворимости проведено в двух разрезах, проходящих через фигуративные точки NaCl, YCl₃·6H₂O и точки составов 28 и 40 мас. % HCl. Изучение проведено аналогично вышеописанному с определением в равновесных жидких фазах содержания растворителя, хлоридов иттрия и натрия.

Таблица 2  Составы равновесных фаз в системе NaCl-YCl₃ -HCl - H₂O при 25⁰C

Проведена аппроксимация линий насыщенных растворов квадратичными уравнениями:

разрез 28% HCl

YCl₃·6H₂O

209,84х²+109,04y²+318,23xy-29,003x-21,64y+1=0,

где х соответствует YCl₃·6H₂O, а у - NaCl, дисперсия 8,1∙10^-6

NaCl

8287,11х²+3766,28y²-1,198·10⁴xy-190,57x+146,74y+1=0,

где х соответствует NaCl, у -YCl₃·6H₂O, дисперсия 1,6∙10^-5;

разрез 40% HCl

YCl₃·6H₂O

7,309·10⁴х²+639,62y²+1,371·10⁴xy-540,936x-50,621y+1=0,

где х -YCl₃·6H₂O, у - NaCl, дисперсия 5,5∙10^-4,

NaCl

8850,14х²-5,3167·10⁴y²+1,449·10⁵xy-517,153x+144,496y+1=0,

где х - NaCl, у -YCl₃·6H₂O, дисперсия 1,9∙10^-17

Сравнение составов эвтонических растворов систем, содержащих хлориды натрия и хлориды РЗЭ [2] (табл.3) показывает, что с увеличением порядкового номера редкоземельного элемента растет его содержание в солевой массе эвтонического раствора в обоих разрезах.

Таблица 3  Составы эвтонических растворов в системах с различными хлоридами РЗЭ при 25⁰

Литература

1.    Воскобойников Н.Б., Скиба Г.С. Математическое моделирование фазовых равновесий в водно-солевых системах. Апатиты. 1994. 260 с.

2.    Князева А.И., Скиба Г.С., Воскобойников Н.Б Cистемы NaCl- LaCl₃-HCl-H₂O, LaCl₃ -GdCl₃-HCl-H₂O при 25^оС.// Мурманск: МГТУ, 2006.- Междунар. науч.-техн. конф. "Наука и образование-2006". С.427-430

Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья том 3