161078. lajstromszámú szabadalom • Eljárás timföldgyári aluminátlúgok fő összetevői (NaOH, Na2CO3 és A1203) koncentrációjának automatikus meghatározására
3 tillált vízzel 50—65 g Na2 O fca ; (Jszí ./i koncentrációra hígított lúg vezetőképességét, és a mért értékekből számítjuk az Na20fcűusz ;., AI9O3 és Na20SZ( íd a koncentrációkat. Állandó vagy ismert mólviszony vagy AI2O3' 5 koncentráció esetén az Na^iPuauszt- koncétráció meghatározását úgy végezzük, hogy a lúg hőmérsékletének termosztálása után megmérjük az izoterm körülmények között desztillált vízzel 50—65 g Na.2l Oi c áuszt-/i koncentrációra 10 hígított lúg vezetőképességét és a mért értékből számítjuk ki az Na20fca usz<- koncentrációt. Magától értetődően ismert vagy állandó Na20icausz t. koncentráció esetén ez a módszer a mól-viszony meghatározására használható. 15 Szodamentes vagy állandó szódakoncentrációjú aluminátlúgok mólviszonyát úgy is meghatározhatjuk, hogy a lúg termosztálása után megmérjük a lúg folyamatos, izoterm, desztillált vízzel történő hígítása közben mutatkozó maxima- 20 lis vezetőképesség értéket, és a mért értékből számítjuk ki a mólviszonyt. A találmány szerinti eljárásra egyrészt az ad lehetőséget, hogy az aluminátlúgok vezetőképes- 25 ség görbéi az Na2Ökaaszt- koncentráció függvényében maximumon haladnak át. Az 1. ábra az aluminátlúgok vezetőképesség görbéit mutatja az Na2Ü kau azt- koncentráció függvényében állandó hőmérsékleten és állandó Na20SZ(í(j £í 30 koncentráció esetén különböző mólviszonyok mellett. Az aluminátlúgok ^a^Okauszt- és oldott AI2O3 koncentrációjának hányadosa az ún. mólviszony (a), amelynek értéke növekszik, ha azonos Na20/£auszí . koncentráció mellett az öl- 35 dat AI2O3 koncentrációja csökken.) Az 1. ábrából látható, hogy az aluminátlúg vezetőképessége az AI2O3 koncentráció növekedésével, azaz a mólviszony csökkenésével arányosan csökken. Az ábrából az is kitűnik, hogy a maximum he- 40 lye a mólviszony növekedésével lényegében lineárisan változik, és tolódik el a nagyobb Na2 0 kauszt- koncentrációk felé. A 2. ábra az aluminátlúgok vezetőképesség görbéit tartalmazza az Na20/ca i u . SZ f. koncent- 45 ráció függvényében állandó hőmérsékleten és állandó mólviszony mellett a lúgban oldott szóda (Na20S zóda) koncentrációjának változása esetén. A 2. ábrából látható, hogy a görbék megtartják maximumos lefutásukat, a maximumok 50 helye a szódakoncentráció függvényében csak kismértékben tolódik el, a szódakoncentráció növekedésével a vezetőképesség értéke azonban számottevően csökken: 30 g Na20SZÍ ;da/i esetén a szodamentes oldathoz képest a vezetőképesség 55 csökkenés értéke több mint 10%. A görbék lefutása kisebb mólviszony (nagyobb AI2O3 koncentráció) esetén is hasonló a 2. ábrán bemutatottakhoz, és a szóda vezetőképesség csökkentő hatása is azonos nagyságrendű. 60 Ugyanakkor felismertük, hogy az 50—65 g Na20/fQl!SZ í./i koncentráció tartományban bármilyen összetételű aluminátlúg esetén található olyan pont, ahol a vezetőképesség független az oldat szódatartalmától. A 3. ábrán a tiszta alu- 65 1 - 4 minátlúg és a szódát tartalmazó aluminátlúg vezetőképességének különbségét (A%) tüntettük fel az Na20ftÖU s2í. koncentráció függvényében. Az 1, 2, 3, és 4 görbék a = 5 mólviszony értéknél, az 5, 6, 7 és 8 görbék pedig a = 3 mólviszony értéknél adják meg a vezetőképesség-különbség változását 5, 10, 15 és 20 g Na20s2( jda/i. koncentrációk esetén. Amint az ábrából látható, állandó mólviszony esetén a vezetőképesség-különbség görbék egy pontban futnak össze, ezt a továbbiakban „szódafüggetlen pont"-nak nevezzük. Ez a szódafüggetlen pont az aluminátlúgok mólviszonyának függvényében csak igen csekély mértékben (l)a-val arányosan) változik. Ha az Na20/caUszí- koncentráció nem pontosan a szódafüggetlen pontnak megfelelő értékű, de attól számottevően nem tér el, a rendszerben jelenlevő szóda hatása a vezetőképességre már nem nulla, de lényegesen kisebb, mint bármely más tartományban (beleértve a hígabb oldatokat is). Így a szódafüggetlen pont környezetében a gyakorlat számára elegendő pontossággal határozható meg a csak szódával szennyezett NaOH oldatok koncentrációja, vagy a szóda mellett még alumíniumot is tartalmazó oldatok (az aluminátlúgok) Na2Ot a uszí- vagy A1 2 0 3 koncentrációja (ha a két komponens közül az egyik ismert vagy állandó) ill. a mólviszony. A 4. ábra a szódafüggetlen pont környezetében felvett vezetőképesség görbéket tartalmazza. Az ábrából látható, hogy a vezetőképesség mind az Na20/£ausZ í. koncentráció, mind a mólviszony növekedésével nő, szűkebb koncentráció tartományban a görbék elegendő pontossággal egyenessel közelíthetők meg. Emellett az aluminátlúgok fajsúlya is az Na20fca „ S zí., A1 2 0 3 és Na 2 O SZíída koncentrációk függvénye. Az 5. ábra a tömény aluminátlúg fajsúlyának változását mutatja az Na20fcaus2 (. koncentráció és mólviszony függvényében, állandó hőmérsékleten és szóda koncentrációnál. Az ábrából kitűnik, hogy a fajsúly mind az N^O/CŰUSZÍ- koncentráció, mind mólviszony reciprokénak függvényében lineárisan változik. A 6. ábra a tömény aluminátlúg fajsúlyának változását mutatja az 'Ma2Ökduszt- koncentráció és a Na20SZ( j í ía koncentráció függvényében, állandó hőmérsékleten és mólvis;?ony értéknél. Az ábrából kitűnik, hogy a fajsúly a szódakoncentráció függvényében is lineárisan változik. Emellett kimutattuk, hogy az aluminátlúg egyéb szennyezőinek (NaF, NaCl, Na2S04, V2O5, P2O5 stb.) hatása mind a vezetőképességre, mind a fajsúlyra csekély mértékű és a kis koncentráció-ingadozás miatt állandónak tekinthető, így az összes egyéb szennyezők az aluminátlúg vezetőképességét együttesen kb. 1%-kal csökkéntik, a fajsúlyt kb. 1—1,5%-kal növelik meg. Fenti összefüggések alapján meghatároztuk azokat az egyenleteket, amelyek segítségével a találmány szerinti eljárással mért fizikai paraméterekből a keresett koncentráció értékek kiszámíthatók. Állandó hőmérsékleten a mért ve-2
