Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2023(14))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 157-162. Transactions of the Коіа Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 157-162. Нахождение энергии активации разложения эвдиалита Еа осуществляли обработкой экспериментальных данных по уравнению Аррениуса: к = A •exp(-Eа/RT) (4) в его линейной форме: lnk = lnA - EJRT, (5) где к — константа скорости реакции; A — предэкспоненциальный множитель; Еа — энергия активации, Дж/моль; R — универсальная газовая постоянная, 8,314 Джмоль- 1 -К-1; T — термодинамическая (абсолютная) температура, К. Обсуждение На рисунке 1 приведены кинетические кривые зависимости степени извлечения кремнезема в раствор от продолжительности кислотной обработки нефелина при различных температурах. Вид кинетических кривых свидетельствует об интенсивном начале реакции сразу же после смешения нефелина с кислотой и о существенном влиянии роста температуры. Однако при 18 и 30 °С для завершения процесса разложения требуется относительно длительное время (20 и более минут), в то время как при 50-58,5 °С процесс практически завершается втечение 1-2 мин. Этим, вчастности, обусловленверхнийтемпературный предел исследований: при более высоких температурах реакция завершается в течение менее одной минуты, что вызывает трудность корректного частого отбора проб раствора на анализ. Нахождение формального порядка реакции n в уравнении (2) по отношению к a находили построением зависимостей F(a) =f(x), полученных интегрированиемуравнения (2) при значениях n = 1, 2 и 3: n = 1: F (a ) = -ln(1-a) = f(x) = kx + C; ( 6 ) n = 2: F (a ) = (1-a ) -1 = f(x) = kx + C; (7) n = 3: F (a ) = (1-a ) -2 = f(x ) = kx + C, ( 8 ) где C — постоянная интегрирования. Анализ графической интерпретации в координатах уравнений ( 6 - 8 ) показал, что наиболее адекватно экспериментальные данные описываются уравнением ( 6 ) (рис. 2). Коэффициент детерминации R2, свидетельствующий об адекватности уравнения экспериментальнымданным [11], составил 0,9372-0,9971. Обработка экспериментальных данных по уравнениям (2) и (3) показала, что они с одинаковой точностью описываются как кинетическим уравнением Ерофеева — Колмогорова при значении n = 1 (R 2 = 0,9372-0,9971), так и диффузионным уравнением Гинстлинга — Браунштейна (R 2 = 0,9238-0,9982) (рис. 3). Следует отметить, что при n = 1 уравнение Ерофеева — Колмогорова тождественно формальному кинетическому уравнению ( 6 ). Рис. 1. Кинетические кривые зависимости степени извлечения SiO2 в раствор от продолжительности кислотной обработки НК при различных температурах, °С: 1 — 18; 2 — 30; 3 — 40; 4 — 50; 5 — 58,5 Рис. 2. Зависимость (1-a)-1 = fk x ) сернокислотного разложения нефелина. Обозначения см. на рис. 1 © Майоров Д. В., Морозков А. В., 2023 159