CC BY
13
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2017, том 60, №11-12_
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 521.633
А.С.Курбонов, Ф .А.Назаров*, З.Т.Якубов*, Ш.Б.Назаров, академик АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидов
КИНЕТИКА ПРОЦЕССА СПЕКАНИЯ ОБОЖЖЁННОЙ ИСХОДНОЙ БОРОСИЛИКАТНОЙ РУДЫ В ПРИСУТСТВИИ NaOH
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан,
Агентство по ядерной и радиационной безопасности АН Республики Таджикистан
Представлены результаты изучения кинетики разложения предварительно обожжённой исходной боросиликатной руды Ак-Архарского месторождения Таджикистана спеканием с едким натрием и рассчитаны энергии активации процессов.
Ключевые слова: боросиликатная руда, кинетика, энергия активации.
Боросиликатная руда месторождения Ак-Архар Таджикистана, состоящая в основном из дан-бурита, пироксена, гидроборацита, кальцита, кремнезёма и других сопутствующих минералов, является перспективным сырьём для получения борной кислоты и борных соединений.
Ранее в работах [1-3] был изучен процесс разложения боросиликатной руды с различными минеральными кислотами и раствором гидроксида натрия, а также изучена кинетика процесса разложения при кислотной и щелочной переработке боросиликатного сырья.
В настоящей работе приведены результаты исследования процесса разложения исходной бо-росиликатной руды при спекании с гидроксидом натрия и изучена кинетика процесса разложения.
Экспериментальные данные кинетики извлечения оксида бора из состава боросиликатной руды при спекании с гидроксидом натрия получены в интервале температур 400-800°С при продолжительности процесса от 15 до 75 минут (рис.1а). Характер кинетических кривых разложения бороси-ликатной руды при извлечении в раствор оксида бора указывает на то, что разложение боросиликат-ной руды происходит очень быстро, и в течение 60 мин при температуре 800°С извлечение составляет 79.2%.
Константы скорости разложения боросиликатной руды рассчитывали, используя кинетическое уравнение первого порядка.
Из рис.1а видно, что при повышении температуры извлечение оксида бора из состава боросиликатной руды значительно возрастает. В интервале температур 400-800°С степень извлечения оксида бора увеличивается от 36.3 до 79.2%. Кинетические кривые процесса спекания боросиликатной руды с гидроксидом натрия в изученных интервалах температур имеют параболический характер. Эти кинетические кривые удовлетворительно описываются уравнением первого порядка:
da / dт = K (1 -а),
Адрес для корреспонденции: Курбанов Амиршо Сохибназарович. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2, Институт химии АН РТ. E-mail:[email protected]
где: а - степень извлечения; т - время в минутах; К - константа скорости разложения, в минутах.
Между энергией активации (Е), температурой (Т) и константой скорости реакции (К) существует зависимость, выражаемая уравнением:
К
К = К • е
-Е / RT
„Е / RT
или:
1пК = 1пК -
Е_ RT
где е - основание натуральных логарифмов.
После несложных математических преобразований можно представить это уравнение в виде:
^(1 -а) = Кт
2,303
На рис.1б приведены зависимости 1§1/(1 -а) от времени. Полученные экспериментальные точки при различных температурах удовлетворительно укладываются на прямой и имеют отрицательный наклон.
а,0 о
100
90 а)
80 ..1073 К
70 • 973 К
60 ' ...... 873 К
50 . - " . 773 К
40 ~ ^ 673 К
30
20
10
0 - I ! ! - - Т-шш
Ьг
1-а
15
30
45
60
1-1 ынн
Рис.1. Зависимость степени разложения оксида бора от времени при различных температурах(а) и ^
1 -а
от
времени при различных температурах в процессе спекания исходной боросиликатной руды (б).
Кажущуюся энергию активации (Е) и предэкспоненциальный множитель К0 определили графическим методом с использованием уравнения Аррениуса.
На рис.2 приведена зависимость логарифма константы скорости при спекательном способе разложения боросиликатной руды от величины обратной абсолютной температуры. Для определения
энергии активации строили график зависимости ^ Кср от / Т10 3) , при этом получается прямая
линия.
1
Физическая химия
А.С.Курбонов, Ф.А.Назаров и др.
Как видно из рис.2, точки удовлетворительно укладываются на прямую линию, по наклону которой вычислена величина кажущейся энергии активации, равная 14.39 кДж/моль. Численное значение энергии активации свидетельствует о протекании процесса в диффузионной области.
-LüKcp
1,5
2
0,7
1073 К
0,9
973 К
873 К
773 К
673 К
1,1
1,3
1,5
1 л
1 т
^ю5
Рис.2. Зависимость ^ К от обратной абсолютной температуры при щелочном спекательном способе
разложения исходной боросиликатной руды.
Поступило 12.07.2017 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. ХудоёровД.Н., БаротовА.М., Курбонов А.С. и др. - Изв. АН РТ. Отд. физ.-мат., хим., геол. и техн. н., 2015, №2(159), с.55-58.
2. ХудоёровД.Н., БаротовА.М., Курбонов А.С. и др. - Изв. АН РТ. Отд. физ.-мат., хим., геол. и техн. н., 2015, №2(159), с.12-15.
3. Усмонова У.Х., Маматов Э.Д., Мирсаидов У.М. - ДАН РТ, 2015, т.59, №3-4, с. 138-141.
4. Мирсаидов У.М., Курбонов А.С., Якубов З.Т. и др. - Изв. АН РТ. Отд. физ.-мат., хим., геол. и техн. н., 2015, №2(159), с.25-28.
А.С.^урбонов, Ф.А.Назаров*, З.Т.Якубов*, Ш.Б.Назаров, академик АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидов*
ТАЧ,ЗИЯИ МАЪДАНИ БОРОСИЛИКАТИИ СУЗОНИДАШУДА БО ГИДРОКСИДИ НАТРИЙ
Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илм^ои Цумхурии Тоцикистон, *Агентиии амнияти ядрой варадиатсионии Академияи илм^ои Цумхурии Тоцикистон,
Натичадои омузиши тачзияи маъдани боросиликатии пешакй сузондашудаи кони Ак-Архари Точикистон бо сузондани гидроксиди натрий оварда шуда, раванди энергияи фаъолнокй дисоб карда шудааст.
Калима^ои калидй: маъдани боросиликатй, кинетика, энергияи фаъолнокй.
A.S.Kurbonov, F.A.Nazarov, Z.T.Yakubov, Sh.B.Nazarov, U.Mirsaidov* KINETICS OF THE PROCESS OF SINTERING THE BURNT INITIAL BOROSILICATE ORE IN THE APPLICATION OF NaOH
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, Nuclear and Radiation Safety Agency, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
The kinetics study results of the decomposition of a prebaked borosilicate ore by sintering with sodium hydroxide are presented. The mechanism of the reactionsare determined, the kinetics of the sintering process is studied and the activation energies of the processes are calculated. Key words: borosilicate ore, processing, energy activation.
