ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экспериментальные методики исследования фазовых равновесий в водно-солевых системах при повышенных температурах и давлениях из "Водно-солевые системы при повышенных температурах и давлениях" Наиболее распространенным экспериментальным методом, применяющимся для исследования фазовых равновесий при высоких параметрах в силикатных системах и, в частности, в водно-силикатных системах, является метод закалки. Благодаря тому что силикаты кристаллизуются с большим трудом, путем быстрого охлаждения можно фиксировать те фазовые состояния, которые существовали при высоких температурах. Но этот метод совершенно непригоден для солевых систем, так как соли хорошо кристаллизуются. [c.15] При исследовании фазовых равновесий в водно-солевых системах могут быть использованы такие методы, как разделение сосуществующих фаз с их последующим анализом, визуальное наблюдение фазовых превращений, установление зависимостей между величинами изменений тех или иных свойств, но все определения должны быть выполнены только при изучаемых условиях. [c.15] Для сравнительно невысоких температур и атмосферного давления эти методы хорошо разработаны и широко распространены, но осуществить их в условиях высоких температур и одновременно высоких давлений чрезвычайно трудно. В особенности это относится к наиболее часто используемому методу отбора проб для анализа, тем более что при повышенных параметрах жидкие солевые растворы могут достигать высоких концентраций. [c.15] Работы в области экспериментальных исследований фазовых равновесий в водно-солевых системах при повышенных температурах и давлениях начали развиваться благодаря применению методик, позволяющих устанавливать параметры, соответствующие тем или иным фазовым переходам, без отбора проб для анализа. [c.15] Экспериментальное изучение фазовых равновесий в водно-солевых системах при повышенных параметрах заключает некоторую специфику, обусловленную не. только относительно высокими давлениями при высоких температурах, но в ряде случаев и очень высокими концентрациями жидких фаз. В требуюш,ейся для такого изучения герметической аппаратуре, выдерживающей высокие давления при высоких температурах и позволяющей с достаточной точностью измерять эти параметры, должны быть приняты меры для предотвращения конденсации в соединительных трубках и манометре даже самых незначительных количеств водяного пара. [c.16] Ввиду того что исследуются большей частью довольно концентрированные растворы, конденсация в трубках весьма небольших количеств пара должна вызвать значительные колебания давления вследствие непостоянства концентрации раствора, обусловленного переходом пара в конденсат и обратным стеканием сконденсировавшихся капелек воды в автоклав. [c.16] Большим затруднением для экспериментального исследования является также возможность забивания трубок солью, кристаллизующейся в значительном количестве из высококонцентрированных водных растворов при их даже незначительном испарении или при понижении температуры. Опыт показал, что такое забивание трубок происходит очень легко и при этом часто образуется столь плотная пробка, что сообщение между частями прибора полностью прерывается даже в тех случаях, когда разность давлений измеряется десятками и сотнями атмосфер. Частичное попадание исследуемого раствора в соединительные трубки должно отразиться и на точности определений, поскольку некоторая неучитываемая часть раствора находится уже при другой температуре. [c.16] Возможность проникновения водяного пара или жидкого рас-твора в соединительную трубку была полностью устранена применением ртути в качестве гидравлического затвора. При этом трубка, соединяющая внутренность автоклава с манометром, была ввинчена в дно автоклава. При работе с автоклавами такого устройства получались четкие, хорошо воспроизводимые результаты. Ниже будет показано, что ошибки, обусловленные наличием в автоклаве ртути, относительно невелики и в основном лежат в пределах точности производимых определений. [c.16] Схемы примененных для исследования автоклавных установок специальной конструкции приведены на рис. 3 и 4. Аппаратура была изготовлена из коррозионно устойчивой и механически прочной при высоких температурах высоколегированной стали. [c.16] На рис. 3 представлена схема автоклава с вентилем, предназначенным для выпуска водяного пара. Во избежание конденсации пара выпускное отверстие вентиля помещалось в той же температурной зоне, что и исследуемый раствор. Перемешивание раствора осуществлялось при помощи мешалки с сальниковым уплотнением. [c.16] Автоклавы такого типа применялись при исследовании растворов, находящихся в равновесии с паровой фазой и при относительно небольших давлениях (не превышающих 300—350 атм). [c.20] На рис. 4 приведена схема автоклава другого типа, применявшегося главным образом для исследования надкритических флюидных растворов в отсутствие паровой фазы, а также для исследования фазовых равновесий в верхних трех- и двухфазной областях При этом измеряемые давления были значительно выше и доходили до 2000—2500 атм. Вместо вентиля для выпуска водяного пара автоклавы этого типа имели вентиль для выпуска ртути, последний находился уже вне автоклава, при комнатной температуре. Раствор перемешивался путем качания автоклава вместе с печью, в которой он помещался. [c.20] Изменение объема системы, осуществляемое путем выпуска некоторых количеств ртути, пропорционально этому количеству. Зная плотность ртути при исследуемых параметрах [22], можно рассчитать и соответствующее увеличение объема системы после каждого выпуска ртути Для построения кривых р—у и 1—V (см. ниже) практически использовалась зависимость между давлением, температурой и количеством выпущенной ртути (выраженном в граммах). [c.20] Температура и давление измерялись непосредственно (как показано на рис. 3, 4) при помощи хромель-коиелевых термопар и специально выверенных или образцовых манометров, снабженных паспортом. [c.20] Изменение концентрации (состава) жидкой фазы в автоклавах первого типа производилось путем выпуска водяного пара (см. рис. [c.20] Автоклавы второго типа позволяли проводить исследования водно-солевых систем в широком диапазоне концентраций, температур и давлений, достигавших в наших определениях 500—600° С и 2000—2500 кПсм . [c.20] Экспериментально определялись давление пара в процессе изотермического испарения (кривые р—х), зависимость давления от температуры (кривые р—/), зависимость давления от увеличения объема при постоянной температуре (кривые р—v), зависимость температуры от увеличения объема при постоянном давлении (кривые t—о), и, кроме того, для определения растворимости солей во флюидной фазе измерялась величина падения давления, наблюдающегося при растворении кристаллической соли, в зависимости от состава исходного или получающегося раствора. [c.21] С помощью этих методик устанавливались давление пара ненасыщенных и насыщенных растворов растворимость солей в присутствии паровой фазы растворимость солей во флюидной фазе температуры и давления, отвечающие сосуществующим растворам в верхних трех- и двухфазной областях параметры, соответствующие точке Q. Реально полученные при исследовании фазовых равновесий кривые приводятся в главах П1—V при описании соответствующих систем. В настоящей главе рассматриваются схемы главнейших видов кривых зависимостей р—t—v—x. [c.21] На рис. 6 дано схематическое изображение кривых р—1 двойных систем. При уменьшении температуры давление пара также уменьшается (верхняя ветвь кривых р—1). При некоторой температуре начинается кристаллизация соли (загруженный в автоклав раствор становится насыщенным), после чего при дальнейшем охлаждении ход кривой изменяется (нижняя ветвь кривых р—/). [c.22] Вернуться к основной статье