Способ определения растворимости металла в солевом или шлаковом расплаве

СО)ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН А 1 119) (11) 151) 4 С 01 Н 21/74 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯТИ МЕТАПЛА В СОЛЕВОМ ИЛИРАСПЛАВЕ(57) Изобретение относир альному анализу. Цельнение способа на элеменрация которых в паре прпературе ниже предела,иРастворимость оп е еля(21) 4 (22) 0 (46) 2 (71) В 293196/223.08.873.09.89. Бсесоюзныйпроектный АСТВОРИМОС 1 ШАКОВОМ Р 35учно-исслнститут вател юминиевои,пвленноскии гниевои и электродиои ов поглощения и лощения пров катионы кото расплаве, вытеснени щимся мет лом Николае орбцион довании испталлургия,+ М. М+АТ сносится к спектрал физической химииопьзовано для опремости металла в рас растворяющийся мкомпонент расплавкатион, 1 - анно талл а; а (М -гд коз Ьфи метричес является распа элементы, конаре при даннойела их обнаруже ст циент.Исходя из значений констант выбираются элементы, на спектральных линиях которых проводится измерение поглощения. В качестве источника электромагнитного излучения используют источники линейного спектра, спектр излучения которых совпадает со спектром поглощения соответствующего элемента, например соответствую щне лампы полого катода (ЛПК). в ва,ду алтанты ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ти(72) А.Х. Р Э.А. Тропп (53) 543.42 (56) Смирно Чебыкина В. свойства ра в их распла темы На-ХаС химии, 1978 атнер, В. Г, Кравци В.Ю, Алешин(088.8)ва М.В., Циявкина А,А., В. Термодинамические створов щелочных металлов вленних галогенидов (сис и К-КС 1) . - Журнал прикп.т. 51,9 10, с. 2186-2190. Г.И., Немец А.И, Атомноая спектроскопия в исслеарения металлов. М,: Ме, с. 07. Изобретение отному анализу и ки может бить испделения растворилавах,Целью изобретенияространение способацентрация которых втемпературе ниже пренияСпособ осуществляется следуюбразом,редв арит ельно, исходя из хиого состава исследуемого рапо справочным данным для индиьиых веществ рассчитываютсяравновесия реакций тся к спект- распростраты, конценти данной темх обнаружения.р д ют по величине учения, Измерение погят по линии элемента, го присутствуют вконстанта равновесия их элементов растворяюне менее 10 Па.150969 Приготовляют ряд смесей металл- соль (шлак), заданного состава. С помощью известных приемов (работа в сухом бюксе, продувка аргоном, сушка, вакуумирование) достигается глубокая очистка смесей от кислорода и воды, могущих вступить в побочные реакции с растворяющимся металлом, и исключается их попадание в смесь в О дальнейшем. Смеси по очереди помещают в герметиэируемую кювету с прозрачными окнами, например из оптического кварца, в зависимости от материала кюветы и химического состава сме" 5 сей или, насыпая непосредственно на дно кюветы, или в тигле иэ инертного материала. Кювету термостатируют и измеряют степень поглощения электромагнитного излучения дпя соответствующих спектральных линий.Используя результаты измерения поглощения дпя ряда смесей, строят зависимость поглощения от.содержания металла. Искомому значению раствори" мости соответствует содержание металла в смеси, начиная с которого величина поглощения остается постоянной.Предлагаемый способ основан иа том, что согласно известному выражению для константы равновесия (К) реакции (1)Р ас )а ас 35 где Рм" равновесное давление элемента М; при котором удается построить эа"висимость величины поглощения излучения от содержания в смеси метапла,а сауа - активности соответственно 40АсЬ., МЕ, А,в расплавах, не насыщенных металлом, А, с ростом его концентрации и, соответственно, активности растет давление элемента М. При достижении насыщения а становится равным едини 45це, а при дальнейшем увеличении содержания метапла в смеси этот метаплвыделяется в виде отдельной Фазы иа остается постбянной величиной.Соответственно, с увеличением содержания металла в смеси величина Ри соответственно степень поглощениясвета растут до достижения насыщенияи далее остаются постоянными.Минимапьное значение давления,4определяемое разрешающей способностью спектрометров, составляет порядка 10 Па.Предложенный предел относится к случаю двухкомпонентного расплава, содержащего 1 мол.Х соли растворяющегося металла, Согласно справочным данным, предельный коэФФициент активности составляет не менее 1 ОТаким образом1010 1 О -вК. "- в -"- - 10 Па1-8 -ЪПри К(10 Па всегда Рс 10 Па,растворимость металла в расплавеопределить предложенным способом неудается,П р и м.е р 1. Определение растворимости железа в расплавленном КС 1, содержащем 1 мол.7 РеС 1 при 1000 К. Исходный солевой состав получали, пропуская НС 1 через расплав КС (200 г) со-держащий 1,5 г порошка металлического железа марки хч до прекращениявыделения водорода и далее еще в течение 15 мин. Исследуемые образцы получали смешением навески (порядка25 г) получившегося ппава с навескойжелезного порошка. Взвешивание и смешение проводили в сухом боксе в атмосФере аргона. Смесь в корундовомстакане помещали в оптическую кюветуспециапьной конструкции, термостатировали в течение 30 мин и измеряливеличину поглощения света калиевойЛПК на волне 766,5 нм.Зависимость поглощения света паром над смесью железо - расплав КС 1 от состава смеси приведена в табл.1.Таким образом, можно утверждать, что насыщение расплава железом наступает при концентрации железа 0,35- 0,65 мас.З. Константа равновесия реакцииКС 1 + 1/2 Ге 1/2 РеС 1 + К при 1000 К равно 6,310Па.Растворимость железа а данном расппаве, измеренная другими способами, колеблется от 0,05 до 3,8 Х. Среднее 0,47+0,357 Данный пример соответствует предельному значению константы равновесия,П р и м е р 2. Определение растворимости никеля в расплавленном КС 15 15096 при 1000 К, Исследовалось поглощение света калиевой лампы на волне 766,4 нм паром над расплавом КС 1 в контакте сникелевым прутом. Поглощение света, избыточного по сравнению с поглощением в отсутствие прута, обнаружить не удалось.Дпя реакции 10 Формула из обретения 15 25 Иэ табл.2 видно, что зависимость интенсивности поглощения от содержания алюминия в смеси претерпевает 40 излом при содержании алюминия 0,533, Это и есть растворимость алюминия в отработанном электролите, РаствориТаблица 24,8 26,8 25,9 24,3 24,0 25,2 27,0 Навеска плава, гНавеска желеОэ 0547 Ов 072 Оь 091 Ов 57 Оэ 87 Оэ 20 Оф 3146 за, гСодержаниежелеза в смеси,мас.7.Поглощение света,Е 0,220,2 0,35 0,65 0,78 0,80 1,17 1 1 2 2 2 КС 1 + /2 Мд = 1/2 ИдС 1 + К константа равновесия составляет 9,7 зюф.х 10 Па.Примеры 1 и 2 показывают, что значение К - 1 О Па действительно является критическим для реализации приведенного способа,П р и м е р 3, Растворимость алюминия в отработанном электролите хлоридного способа получения алюминияЭлектролит содержит примерно 1,5 Е АС 1 и в основном состоит из хлоЭристого натрия. Константа равновесия реакции НаС 1 + 1/3 А 1 = 1/3 А 1 С 1 э + Иа при 1000 Ксоставляет 2,2 10 Па.Поглощение света натриевой лампы полого катода определяли на волне 589,0 нм.Зависимость поглощения света паром над смесью алюминий - отработанный электролит от состава смеси приведена в табл.2. 91 6мость алюминия в данном расппаве, измеренная другими способами, колеблется от 0,07 до 1,63 (среднее 0,531 ф 0,373).Таким образом, способ позволяет определить растворимость металлов в паре при данной температуре ниже предела их обнаружения. Способ определения растворимости метапла в солевом или шлаковом расплаве, содержащем не менее двух типов катионов, в том.числе катионы металла, растворимость которого определяется, включающий приготовление смесей металл - соль известного состава, изоляцию этих смесей от атмосферы, термостатирование при заданной температуре до достижения равновесия расплав - пар, измерение поглощения паром над расплавом электромагнитного излучения в видимой или ультрафиолетовой области спектра и построение зависимости поглощения от содержания металла, по которой определяют растворимость метапла, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельб распространения способа на элементы, концентрация которых в паре при данной температуре ниже предела их обна-, ружения, измерения поглощения ведут на линиях, соответствующих собственному излучению паров одного или нескольких элементов, катионы которых присутствуют в расплаве и константа равновесия вытеснения которых растворяющимся металлом в пересчете на моль элемента в стандартном состоянии - пар, составляет не менее 10 Па.1509691 Т абл ица 2 26 28 27 27 27 9 17 Редактор В, Данко Заказ 5797/36 Тираж 789 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Навеска злектролита, г,Навеска алюминия, гСодержание алюминия в смеси,мас.ХПоглощение света)7. 23,9 22,1 21,2 24,8 21,9 21,6 25,50)0417 0)0744 О) 1095 0) 348 О) 1576 О) 1939 О) 2555 0,17 0,34 0,52 0,54 0,72 0,90 1,00 Составитель В. БеляевТехред А.Кравчук . Корректор А. Обручар