CC BY
21
Якимов М. Н., Григорьева А. А., Куминова Е. И.
Изотермическое испарение воды из рапы озера
Большое Яровое.
Настоящее исследование является одной из тем по вопросам освоения минерального сырья в Кулундинской степи.- В этой работе имелось целью проследить изменение солевого состава естествен-ной рапы оз. Б. Ярового, при изотермическом испарении при 25 С. Озеро Б, Яровое представляет из себя бассейн, расположенный на юго-запад в 5-ти километрах от железнодорожной ветки Омской ж. д., Татарская—Кулунда—Павлодар.Оно занимает площадь 7000 га,наибольшая длина 10/си, глубина достигает8,5 метров. Об'ем рапы около 400000000 куб. метров с общим запасом солей до 70 миллионов тонн.
В целях наиболее полного изучения процесса нами было прозе-дено несколько параллельных опытов с естественной рапой.
В. П. Ильинский и В. М. Ф и л л и п е н к о 1) изучили ход изотермического испарения двух больших водоемов, применяя для этого наглядные геометрические образы иметоды графических расчетов и дали классификацию процессов испарения с кристаллизацией ¿\таС1 из природных рассолов. Н. С. Ку рнаков и В. И. Николеав-) изучили соляные равновесия при испарении морской воды, причем дали отличие от теоретической диаграммы равновесия Вант-Гоффа путей кристаллизации при естественном испарении морской воды.
Мы преследовали цель, пользуясь теоретической равновесной диаграммой взаимной системы: 2ХаС1 -}- MgS04 №_.504 + М^С12, неоднократно изученной Н. С. Курнаковым, Жемчужным, Опыхти-ной, Воскресенской, Ильинским, Сагайдачным, Вант-Гоффом, Д.-Ан-сом. Иенэке, Блезделем, Тагегами и др., проследить ход луча кристаллизаций при испарении озерной рапы, которая по своему химическому составу несколько отлична от химического состава морской воды и, пользуясь также методом графических расчетов, дать приближенно точки, где начинается появляться та или иная твердая фаза.
I. Аппаратура опыта.
Испарение проводилось в большом открытом кристаллизаторе, помещенном в термостат с двойными асбестовыми стенками. Нагревание проводилось электрическими печами, температура регулировалась ртутным терморегулятором и колебалась в пределах
!) Ж. Хим. пр. VI, 1929, 11Г3. -') Изв. И. Ф. X. А. V] вып. 2, 389.
II. Методика работы.
1. Наблюдение над изменением концентраций проводилось посредством определения удельных весов, при соответствующей температуре пикнометром Реньо и данные пересчитывнлись по таблице в градусах Бомэ. (Вё).
2. Навеска жидких фаз для анализа отбиралась пипеткой с ваттным фильтром, слегка подогретым до 30°С взвешивались в весовых
стаканчиках с притертой пробкой.
3. Испарившаяся вода учитывалась взвешиванием, что давало возможность, принимая в расчет оставшиеся в жидкой фазе соли, вычи-• слить чистый растворитель и, тем самым подойти к степени сокращения ' рапы. Кроме того, контролировалось сокращение рапы, при выпадении поваренной соли, по невыпадающей соли—хлористому магнию.
4. Навеска твердых фаз перед анализом отсасывалась на воронке Бюхнера при 25ЭС и отжималась между листами фильтровальнои бумаги. При расчетах намазка солей из жидких фаз учитывалась.
I Количество приставшей жидкой фазы определялось по влажности образца, высушиванием с содой при 180° С.
5. Химические анализы производились по нижеследующей методике:
а) Определение сухого остатка по способу Ефремова- высушивание навески рапы с содой при 180 С до постоянного веса.
б) Определение БЮз, А120.; и РеЮ^ обычным весовым путеч.
в) Определение Са—весовым путем двукратным осаждением и виде СаСХ4.
г) Определение магния весовым путем—осаждением из горячих растворов.
д) Определение БО^ весовым путем осаждением ВаСЬ..
е) Определение хлора титрованием по методу Мора.
ж) Общая щелочность титрованием 0,1 N НС1 с метил-оранжем.
з) Количество натрия вычислялось по избытку анионов над катионами, за исключением важных переходных точек, где щелочи определялись экспериментально.
При расчетах принимались во внимание только ионы На, М^, БО, и С1, которые комбинировались в соли. Ионы НСО:;, Са, К, Вг из расчета опускал-ись, т. к. их незначительное присутствие неоказывает заметного влияния на равновесие системы. Таким образом,система была сведена к 4-компонентной. Мы выбрали компоненты Mg С1,, ЫаС1, Mg Б04 и Н,0.
III. Результаты.
В нашем распоряжении имелась рапа из оз. Б. Ярового, отобранная в июле м-це 1931 г.; плотность 1С,Т Бомэ, удельный вес 1,127 с химическим составом в весовых процентах на 100 грамм рапы
Ыа = 4,52 С1 = 9.94
]^=1,16 Б04 0,58
Са = 0.04 НСО, + СО, = 0,04 К = следы Вг = 0,02
и с плотным остатком 16,26 грамма. Приведенная ниже таблица показывает ход испарения и изменения солевого состава. Данные после соответствующего расчета, в число молей на 1СКЛ молей воды, нанесены на горизонтальную проекцию равновесной диаграммы Н. С. Курнакова.
Сравнивая данные таблицы, можно сделать заключение, при какой концентрации и в какой последовательности происходит кристаллизация солей из рапы изучаемого нами озера при изотермическом испарении.
Заключение.
Суммируя вышеизложенное, можно сделать следующие выводы:
1. Садка поваренной соли начинается при 25—25,4° Бомэ. Сокращение к этому моменту происходит примерно в два раза.
2. Садка поваренной соли продолжается в чистом виде до 30,3 Бо%^э. (Точки диаграммы 1, 2, 3, 4).
о. При дальнейшем сгущение рапы к выпадающей поваренной соли присоединяется семиводный сернокислой магний.
4. Садка поваренной соли совместно с сернокислым магнием продолжается до 33,8° Бомэ. Сокращение рапы к этому моменту происходит примерно в 10 раз (точка 5).
5. С 33,8е Бомэ с поваренной солью одновременно кристаллизуется шестиводный сернокислый магний. Вследствие малой величины упругости пара и большой вязкости рассола дальнейшее испарение весьма затрудняется. Поваренная соль к этому моменту выделяется почти нацело, в виде мельчайших кристаллов, остающихся долгое время во взвешенном состоянии, и раствор долго остается мутным.
6. С 34—37,3" Бомэ идет садка шестиводного сернокислого магния с большой примесью хлористого магния, увлекаемого из маточного рассола кристаллами гексогидрата (точки 6, 7, 8, 9).
7. При 37,7е Бомэ нами обнаружен в твердой фазе почти чистый хлористый магний. Примесь сернокислого магния только 0,6% (точки 10, 11, 12).
8. Плотность маточного оассола в момент выделения бишофита колеблется в пределах от 37,5 до 37,7° Бомэ и раствор высыхает в основном при составе двух солей—бишофита, с незначительной примесью поваренной соли, калия и брома, которые количественно не
определялись.
9. Для практического применения результатов нашего исследования нами сделано сообщение уполнаркомтяжпрома Запсибкрая, с целью организации на оз. Б. Яровом полузаводской опытной установки, на которой следует выяснить влияние тех природных факторов, от коих зависит выбор наилучшего метода эксплоатации озера.
10. Кроме того, нами проведена работа по применению концентрированных рассолов с большим содержанием хлористого магния, д. ¡я изготовления новых строительных материалов, показавших полную пригодность ее для этой цели. Результаты исследования напечатаны в этом же номере.
V* - 1 - ^
Таблица № 1
Ход солевого изменения состава рапы оз. Б. Ярового при изотермическом испарении
№№ наблюдений Плотность Ионов на 100 гр. рапы вес % 96 Солей на 100 гр. рапы в вес % % Молен на 1000 гр. воды Сумма Коэф. мета-морфизации Твердые фазы
1 Уд. в. Гр. Ве' N3- С1- БО*" шел Л^О, Мй С12 1 Моле- ку- !Весов. лирн.!
— 1,127 16,2 4,53 9,94 1 1,15 | 0,58 ¡1,48 1 0,71 4,02 21,12 1,27 9,08 31,41 16,21 0,14 Ест. сост.
1 1,214 25,4 7,23 15,28 1,62 ! | 0,90 1 18,46 1,14 5,47 37,87 2,27 13,77 53,91 25,07 0,16 №С1
2 1,230 26,9 4,86 16,32 3,37 ; 1,32 12,34 1,68 11,90 25,63 3,39 30,33 59,35 25,92 0,14 •
3 1,246 28,5 3.50 16,74 4,33 1.74 8,90 2,22 15,21 18,62 4,51 39,05 62,18 26,33 0,14 и
4 1,266 33,3 1,73 18.61 6,16 2,74 4,39 3,18 21,37 9,57 7,36 57,07 74,00 29,24 0,13 9
5 1.274 31,0 0,62 19,14 6,96 2,83 1,51 3,55 24,37 3,30 7,70 65,28 76,28 29,55 0,12 ИаС1 4- Мб БО, 711. 0
6 1,306 33,8 0,05 21,29 8,01 2,91 0,13 3,71 28,42 0,30 8,20 79,36 87,84 З',26 0,10 №С1 + Мй Э04 6Н2 0
7 1,315 34,6 — 21,91 8,10 2,37 3,05 29,35 — 6,75 82,18 88,93 32,40 0,10 I п и
8 1,321 35,1 — 22,21 8,53 2,54 — 3,14 29,76 — 7,10 84,00 91,10 32,94 0,10 ■ в
9 1,349 1 ; З7,з — 23,54 8,74 2,58 — 3,32 31,54 — 7,62 85,13 92,75 34,86 0,10 * и
10 1,354 | 37,7 1 _ 24,5 1 9,11 3,13 , 3,91 32,95 __ 9,25 98.57 107,82 36,86 0,12 №С1 4 МйБС^бН.О
611,0
11 1,354 37,7 — 25,01 9.20 2,80 | _ 3,50 33,51 — 8,31 100,5 108,81 37,01 0,10 • »
12 1,354 37,7 | — .'5,43 9,19 2,23 1 2,78 34,07 — 6,36 101,9 108,28 36,85 0,08 я <>
13« — I __ — 24,19 9,16 3,39 1 1,23 1 1 32,81 1 — 10,00 1 98,43 | 108,43 37,01 0,13 > в
*) Рапа при этом составе высохла.
Начало садки
Таблица № 2 Состав жидких фаз в весовых %
п н
2 о % £ Концентр, в гр. Ве' N.1 О ьо4 Мй С1, Ха <:г Л1й 50, V Коэф. мегаморфиз.
1 25,4- 15,28 0,90 1,62 7,23 18,46 5,47 1,14 25,07 0,20 |
2 2.4,4' 16,00- 1,08 2,26 6,62 16,81 7,78 1,37 25,9(1 0,18
3 25' 15,80 0,85 2.ОС) С),61 16,79 7,53 1,0(5 25,34 0,14
Степень сгущения раны
1,9 рала 2 раза 1,9 рала
Таблица № 3 Конец садки основной массы поваренной соли.
Состав жидких фаз в весовых %.
Л С о % % Концентр в гр. Ве' С1 БО, N¡1 Ыа С1 МКС1а Мй 504
1 33,5° 19,88 3,05 7,51 0,09 0/23 26,45 3,88 30,56
2 33,8° 21,29 2,91 8,01 5,05 0,13 28,42 3,71 32,26
3 34,2° 23,81 2,84 8,90 0,05 0,13 31,90 3,78 35,50
4 34,4° 19,31 2,88 7,41 0,05 0,13 25,63 3,79 29,42
Коэф. метаморфоз.
Степень сгущения рапы
Твердая фаза
0,14 0,13 0,11 0,14
10,9 раза 10,5 раза
N3 С1-Ь +М8 80*711:0
rw " " - "
— J —
ñ$SOA
Б. ЯрОВОЕ " 25'С.
MsSOA6HtO
ßpyisoHTßpbhM проекция взаимной равновеснойдидг-рймны: МагЯг^НЩ г
при 25'с. Хшлучд присщр'
МЗЯЦИ ПОКАЗ ЯН
ад
ю о >о te Jo *» So
p.ilLnj -i i \ I —j---(--
к/%«.
\
Г0рИ30НТф1Ыи& npOBKUnß равновесном дмгрйпны:
Naí Cl2 +M9S0A Si Ла220А + п3аг яри ¿5'С
Лодлучя кристйдризщим. по-
ЛАЗМ
Луширны£ЛИНИИ -JO&H/Ib-НЫ£ пор*.
F
оз. Нулундинаю£.
Vf soM
MjSQ46HtO
Горизонтйльнд/) Прошу рйвновиной дийгрймпы :
Na¿ SO„ - Мг3ЗОу
^Cii
при 25°с. Лод-Лучйкри-стядризяцим ПОКЙЗЙН Пуинтирныутнни-/1Я5Щ-НЫЕПОЯР
Na¿ so*
V> За
4=4=
Чо Sf>
¡oo
