Экспериментальное исследование сульфатных и карбонатных комплексов неодима в гидротермальных растворах.

Глава IV. Оценка форм нахождения неодима в гидротермальных растворах.

На основе полученных термодинамических данных были построены диаграммы устойчивости твердых фаз в системе Nd-CO2-H2O. Диаграммы, построенные для раствора с активностью Nd³⁺=10-2 и 10-4 моль/л, приведены на рисунке 11. Как видно из рисунка, поле, соответствующее твердой фазе NdOHCO₃(кр), охватывает широкий диапазон pH и lg CO2 и, таким образом, можно сделать вывод, что в карбонат-содержащих гидротермальных растворах именно растворимость NdOHCO₃(кр) будет определять верхний предел концентрации неодима в растворе.

Используя установленные в настоящей работе параметры модели HKF (Табл.7) для неодим-содержащих частиц были рассчитаны формы переноса неодима в сульфатных растворах при температурах 25, 150 и 300°С в зависимости от содержания сульфата в растворе (Рис.12) и формы нахождения неодима в координатах lg (aCl^-) - lg(aSO₄^--)(Рис.13). Из них следует, что даже при относительно низкой концентрации сульфата в растворе (10^-3 - 10^4- m) сульфатные комплексы будут преобладать при умеренных температурах (до 150°С) даже в существенно хлоридных растворах при концентрации Cl^- порядка первых молей на 1 кг H₂O.

Гидроксокомплексы неодима при невысокой температуре (< 150°С) практически никакой роли не играют, так как при pH < 7 в отсутствии других лигандов резко преобладает ион Nd³⁺, а в более щелочных растворах возможная концентрация неодима в растворе очень мала (10^-X m). При температурах 250-300°С в слабокислых растворах преобладают комплексы NdOH²⁺ и Nd(OH)²⁺, которые могут обеспечить концентрации неодима порядка 10^-7-10^-8 m. Нейтральный комплекс Nd(OH)_3(aq) при этом начинает превалировать только в сильнощелочных растворах.

Расчет форм нахождения неодима в гидротермальных растворах, содержащих CO₂, в зависимости от pH и температуры (Рис.14) показал, что при 25°С по мере увеличения pH происходит смена комплексов от NdHCO₃^2+- до NdCO₃⁺ и Nd(CO₃)₂^- и эти комплексы при суммарном содержании m (∑СO₂) = 0.035 моль/кгH₂O могут преобладать и обеспечивать возможные концентрации неодима до 10^-5-10^-6. При повышенных температурах (150-300°С) наибольшее значение имеет комплекс NdHCO₃²⁺, развитый в слабокислых растворах. Два другие комплекса, которые могут преобладать в щелочных условиях, значения для транспорта неодима практически не имеют, так как их возможная концентрация не превышает 10^-9-10^-10m (определяется растворимостью NdOHCO_3(cr)).