Interaction in the system Li+,Na+,K+||F–Cl– and 3D model of a stable triangle LiF-NaCl-KCl

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A 3D model of the phase equilibrium states of the quasi-ternary system LiF-NaCl-KCl, which is a stable triangle of a four-component reciprocal system Li+,Na+,K+||F–,Cl–, is constructed. Based on the 3D model, polythermal, isothermal sections and polytherms of phase crystallization were constructed for the first time. Two polythermal sections show the presence of areas of boundary solid solutions based on sodium and potassium chlorides. On the isothermal section at 620oC, the fields of coexisting phases are delimited. The crystallization polytherm is represented by three fields of crystallizing phases — lithium fluoride and boundary solid solutions based on NaCl and KCl. The stable character of the LiF-NaCl-KCl triangle is confirmed by thermodynamic calculation for several interaction temperatures of substances included in the unstable LiCl-NaF-KF triangle. The exothermic nature of the exchange reaction is confirmed by the exoeffect on the DTA curve of heating a mixture of powders of 50 mol.% LiCl+25 mol.% NaF+25 mol.% KF. The phases formed after the reaction — LiF, boundary solid solutions based on NaCl and KCl, are confirmed by X-ray phase analysis data. A low-melting region from the melting point of the ternary eutectic (604oC) to the isotherm (650oC) is isolated on the concentration triangle, mixtures of which can be used as a functional material for various purposes.

About the authors

А. V. Burchakov

Samara State Technical University

Author for correspondence.
Email: turnik27@yandex.ru
Russian Federation, Samara

I. К. Garkushin

Samara State Technical University

Email: turnik27@yandex.ru
Russian Federation, Samara

Е. М. Egorova

Samara State Technical University

Email: turnik27@yandex.ru
Russian Federation, Samara

U. А. Emelyanova

Samara State Technical University

Email: turnik27@yandex.ru
Russian Federation, Samara

А. А. Finogenov

Samara State Technical University

Email: turnik27@yandex.ru
Russian Federation, Samara

References

  1. Васина Н.А., Грызлова Е.С., Шапошникова С.Г. Теплофизические свойства многокомпонентных солевых систем. М.: Химия, 1984. 112 с.
  2. Чернеева Л.И., Родионова Е.К., Мартынова Н.М. и др. Энтальпия плавления солевых эвтектик. Обзоры по теплофизическим свойствам веществ. М.: ИВТ АН СССР, 1980. № 3. 56 с.
  3. Yuan K., Shi J., Aftab W. et al. // Adv. Funct. Mater. 2020. V. 30. Р. 1904228. https://doi.org/10.1002/adfm.201904228
  4. Бабаев Б.Д. // Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52. № 4. С. 568.
  5. Вердиева З.Н., Вердиев Н.Н., Мусаева П.А., Сириева Я.Н. // Химическая термодинамика и кинетика. Сб. Матер. XI Междунар. научн. конф. Великий Новгород: Изд-во Новгородск. гос. ун-та им. Ярослава Мудрого, 2021. С. 51.
  6. Химические источники тока: Справочник / Под ред. Коровина Н.В., Скундина А.М. М.: Изд-во МЭИ, 2003. 740 с.
  7. Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика. М.: Энергоатомиздат, 1991. 264 с.
  8. Баталов Н.Н. // XI Междунар. конф. по физ. химии и электрохимии расплавленных и твердых электролитов: Тез. докл. Екатеринбург, 1998. Т. 1. С. 3.
  9. Гаркушин И.К., Бурчаков А.В., Сидоров А.А. Пат. RU2791927. Электролит для химического источника тока. Опубликовано 14.03.2023. Бюл. № 8.
  10. Блинкин B.Л., Новиков В.Н. Жидкосолевые ядерные реакторы. M.: Атомиздат, 1978. 111 с.
  11. Делимарский Ю.К., Барчук Л.П. Прикладная химия ионных расплавов. Киев: Наук. думка, 1988. 192 с.
  12. Бабиков Л.Г., Баранов М.В., Бекетов А.Р., Васин Б.Д. и др. Пат. RU2492532. Топливо энергетического реактора на быстрых нейтронах с активной зоной в виде солевого расплава для конверсии тория-232 в уран-233. Опубликовано 27.06.2013. Бюл. № 18.
  13. Гаркушин И.К. // Термический анализ и фазовые равновесия. Пермь: Пермск. гос. ун-т, 1984. С. 101.
  14. Делимарский Ю.К. Химия ионных расплавов. Киев: Наук. думка, 1980. 323 с.
  15. Khokhlov V., Ignatiev V., Afonichkin V. // J. Fluorine Chem. 2009. V. 130. № 1. P. 30.
  16. Sangster J., Pelton A.D. // J. Phase Equilibria. 1991. V. 12. P. 511.
  17. Минченко В.И., Степанов В.П. Ионные расплавы: упругие и калориметрические свойства. Екатеринбург: УрО РАН, 2008. 340 с.
  18. Janz G.J. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1988. V. 17. № 2. P. 319.
  19. Трифонов К.И., Заботин И.Ф., Катышев С.Ф., Никифоров А.Ф. // Расплавы. 2017. № 6. С. 512.
  20. Trifonov K.I., Zabotin I.F., Krotov V.E., Nikiforov A.F. // Russ. Metallurgy. 2019. № 8. Р. 838.
  21. Шашков М.О., Гаркушин И.К. // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64. № 2. С. 206.
  22. Peschl J., Malinovský M. // Chem. Zvesti. 1978. V. 32. № 6. P. 755. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:203693736
  23. Chartrand P., Pelton A.D. // Metall. Mater Trans. 2001. V. 32. P. 1417. https://doi.org/10.1007/s11661–001–0231–6
  24. Емельянова У.А., Гаркушин И.К., Бурчаков А.В. // Междунар. науч. форум “Наука и инновации – современные концепции”. М.: Инфинити, 2023. C. 69.
  25. Бурчаков А.В., Гаркушин И.К., Емельянова У.А. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 7. С. 952.
  26. Fu T., Zheng Z., Du Y. et al. // Comput. Mater. Sci. 2019. V. 159. P. 478. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2018.12.036
  27. Бурчаков А.В. Дис. … канд. хим. наук. Самара: СамГТУ, 2015. 195 с.
  28. Ганин Н.Б. Проектирование и прочностной расчет в системе КОМПАС-3D V13. М.: ДМК Пресс, 2011. 320 с.
  29. Kang J. // Mater. Sci. Eng. 2019. V. 3. P. 38.
  30. Babanly M.B., Chulkov E.V., Aliev Z.S. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2017. V. 62. № 13. P. 1703. https://doi.org/10.1134/S0036023617130034
  31. Imamaliyeva S.Z., Babanly D.M., Tagiev D.B. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2018. V. 63. № 13. P. 1704. https://doi.org/10.1134/S0036023618130041
  32. Гаркушин И.К., Истомова М.А., Гаркушин А.И., Егорцев Г.Е. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2020. Т. 63. № 4. С. 55. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20206304.6159
  33. Диаграммы плавкости солевых систем. Тройные взаимные системы / Под ред. Посыпайко В.И., Алексеевой Е.А. М.: Химия, 1977. 392 с.
  34. Диаграммы плавкости солевых систем. Многокомпонентные системы / Под ред. Посыпайко В.И., Алексеевой Е.А. М.: Химия, 1977. 216 с.
  35. Посыпайко В.И. Методы исследования многокомпонентных систем. М.: Наука, 1978. 255 с.
  36. Козырева Н.А. // Докл. РАН. 1992. Т. 325. № 3. С. 530.
  37. Barin I. Thermochemical Data of Pure Substances. Weinheim: VCH, 1995. 1117 р.
  38. Термические константы веществ. Справочник / Под ред. Глушко В.П. М.: ВИНИТИ, 1981. Вып. X. Ч. 1. 300 с.
  39. Термические константы веществ. Справочник / Под ред. Глушко В.П. М.: ВИНИТИ, 1981. Вып. X. Ч. 2. 300 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences