مصرف کربنات سدیم

خلاصه

در این مطالعه یک مدل عصبی برای محاسبه سینتیک تبدیل سولفات استرانسیوم به کربنات استرانسیوم بررسی شده و طبق روند ، گیرنده‌ های چند لایه ارائه شده است. برای این منظور از روش شبکه عصبی مصنوعی هنگام خرید کربنات سدیم و مصرف کربنات سدیم استفاده شده است. همچنین اثرات سرعت مخلوط کردن، دما، نسبت مولی و اندازه ذرات سیلستیت در سینتیک شستشو مورد مطالعه قرار گرفته است.

تبدیل سطح سلستیت به کربنات استرانسیوم در محلول ‌های آبی کربنات توسط روند طیف ‌سنجی جرمی FT-IR پشتیبانی شده است. اولین نتیجه به ‌دست ‌آمده با یک الگوریتم دلتا- بار- دلتا توسعه یافته که در گیرنده های چند لایه موجود می ‌باشند. و یک مدل ساختار عصبی هستند نتایج سایر زمان ‌های تبدیل در حدود ۹۰ تا ۲۴۰ دقیقه پیش ‌بینی‌ شده است. و نتایج پیش ‌بینی ‌شده توسط مدل عصبی با نتایج تجربی در روند خرید کربنات سدیم و مصرف کربنات سدیم مطابقت بسیاری دارند.

برای خرید کربنات سدیم تماس بگیرید .

اطلاعات تماس

شماره های تماس :

  • شرکت                         ۰۴۱۳۲۹۰۷۰۰۱
  • آقای مرتضی بخشایشی  ۰۹۱۴۱۰۳۲۲۹۲
  • آقای رضا بخشایشی       ۰۹۱۴۱۰۳۲۳۲۹
  • آقای امید بخشایشی      ۰۹۱۴۵۸۴۵۵۲۹

آدرس انبار ها :

  • انبار تبریز : جاده مایان – شهرک صنعتی مایان – فلکه دوم
  • انبار تهران : جاده قدیم قم – شور آباد

مقدمه

سولفات استرانسیوم در طبیعت به‌ عنوان ماده معدنی سلستیت اصلی ‌ترین استرانسیوم وجود دارد. کربنات استرانسیوم نیز در طبیعت به صورت استروتینانیت وجود دارد. و می‌توان آن را از رسوب موجود در طبیعت در روند مصرف کربنات سدیم استخراج نمود این ماده معمولاً از ماده معدنی سلستیت ساخته می شود. سلستیت به کربنات استرانسیوم همان شکل تجاری رایج استرانسیوم تبدیل می شود.

روش‌های تولیدی برای تبدیل سلستیت به کربنات استرانسیوم با استفاده از روش خاکستر سیاه که به ‌عنوان روش تصفیه ‌ای شناخته می‌شود. و روش سودا که به‌عنوان روش تبدیل مستقیم شناخته می شود مورد بررسی قرار گرفته‌ اند. در روش خاکستر سیاه کنسانتره سلستیت در دمای بالا به طور کلی بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد کلسینه می‌شود.

و به ‌دنبال آن فرایند شستشوی سولفید استرانسیوم با آب گرم و فیلتراسیون برای جدا کردن ناخالصی‌ های جامد و رسوب دادن کربنات سدیم یا دی ‌اکسید کربن برای تولید کربنات استرانسیوم انجام می‌شود. در روش تبدیل مستقیم ، سنگ معدن سلستیت با عیار بالا با محلول حاوی یک منبع کربنات که ممکن است. کربنات سدیم ، کربنات آمونیوم یا بی‌کربنات آمونیوم باشد واکنش می‌دهد تا مستقیماً از کربنات استرانسیوم و سولفات سدیم با درجه کم در فرایند مصرف کربنات سدیم  استفاده گردد.

گزارش شده است که روش خاکستر سیاه ، کربنات ‌های استرانسیوم با درجه شیمیایی تولید می‌کند که حاوی ۹۸ درصد کربنات استرانسیوم و ۲ درصد محصولات جانبی و ناخالصی ها می باشند. روش خاکستر سودا کربنات ‌های استرانسیوم با درجه فنی که حاوی حداقل ۹۷ درصد کربنات استرانسیوم هستند تولید می کند.

واکنش جابجایی دوگانه در نمونه های معدنی در روند مصرف کربنات سدیم

طبق واکنش زیر سلستیت با کربنات سدیم واکنش داده و کربنات استرانسیوم جامد و سولفات سدیم محلول حاصل می‌گردد.

شکل یک مصرف کربنات سدیم

شکل یک مصرف کربنات سدیم

واکنش جایگزینی یون در گونه ‌های معدنی موضوع و هدف بسیاری از مطالعات بوده است. محققین نشان دادند که سلستیت با حل شدن در کلرید سدیم ذوب شده و بخاطر عدم واکنش با سنگ معدن با افزودن کربنات سدیم در کمتر از ۳۰ دقیقه به بی‌کربنات استرانسیوم خالص تبدیل می شود. این روند در دمای ۸۴۰ درجه سانتی‌گراد با حداکثر مقدار تبدیل در ول فرایند مصرف کربنات سدیم روی می دهد.

روند تجزیه و تحلیل و کانی شناسی به روش XRD

با توجه به تجزیه و تحلیل کانی ‌شناسی و XRD به همراه تجزیه و تحلیل شیمیایی سلستیت ماده معدنی اصلی در نمودار دارای گچ جزئی و باریت کمیاب بود. درحالی‌که مقادیر سایر مواد معدنی از ۱/۲ درصد تا ۲/۳۱ درصد متغیر بودند.

تجزیه و تحلیل شیمیایی اندازه ‌های مختلف نمونه ‌ها در جدول زیر آورده شده است.

سایز ذرات ماده معدنی
۹۷/۴۴ ۹۷/۳۲ ۹۶/۶۷ ۹۵/۶۹ ۹۴/۳۸ سولفات استرانسیوم
۰/۳۳ ۰/۳۳ ۰/۳۵ ۰/۳۷ ۰/۴۶ سولفات باریوم
۱/۳۳ ۱/۳۳ ۱/۴۹ ۲/۶۴ ۲/۸۳ سولفات کلسیم (پنج آبه)
۱/۱۰ ۱/۰۲ ۱/۴۹ ۱/۳۰ ۲/۳۱ سایر مواد

نتایج حاصل از تبدیل سلستیت به کربنات  استرانسیوم از مقادیر سولفات محلول محاسبه شد. زیرا سولفات موجود در محلول لیچ از محتوای سلستیت محلول در سولفات استرانسیوم سرچشمه می گیرد. برای تجزیه و تحلیل یون سولفات محلول های لیچ در محدوده یک تا چهار میلی‌ لیتری در فواصل زمانی مختلف از راکتور گرفته شد. و محلول نمونه با آب مقطر تا ۱۰۰ میلی ‌لیتر در داخل یک فلاسک حجمی با مصرف کربنات سدیم رقیق شد.

آب مقطر در حجم گرفته شده بلافاصله به محیط شستشو اضافه گردید. این محلول ها با استفاده از روش متریک با دستگاه اسپکتروفوتومتر مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. مقدار تجزیه و تحلیل سولفات برای تعیین میزان عبور سولفات استرانسیوم به محلول لیچ و در نتیجه محاسبه استوکیومتری مقدار کربنات استرانسیوم در محلول لیچ با توجه به معادله شماره یک انجام شد.

اثر سرعت مخلوط کردن در تبدیل سلستیت به بی‌کربنات استرانسیوم در محدوده ۲۰۰ تا ۶۰۰ دور در دقیقه بررسی شده است. در این‌جا ۵ گرم سلستیت در ۵۰۰ میلی لیتر محلول کربنات سدیم در دمای ۵۰ درجه سانتی‌گراد برای اندازه‌های کوچک‌تر از ۲/۲ میکرومتر و بزرگ‌ تر از ۱۰۶ میکرومتر جهت مصرف کربنات سدیم  مورد شستشو قرار گرفت.

بررسی تعداد دور سرعت هم زدن و تاثیر آن بر سرعت واکنش ها

همان طور که در شکل زیر مشاهده می شود سرعت های بیش از ۴۰۰ دور در دقیقه بر سرعت واکنش تأثیری نمی‌گذارد.

شکل دو مصرف کربنات سدیم

شکل دو مصرف کربنات سدیم

هم زدن کافی برای حفظ ذرات در محلول شستشو با افزایش اثرات پویا در روند مصرف کربنات سدیم مورد نیاز بود. بنابراین آزمایش‌ های هم زدن برای تعیین تاثیر دما بر انحلال سلستیا در محدوده دمایی ۴۰  تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد انجام شد.

بررسی تابع زمان در واکنش تبدیل سلستیت و نحوه تاثیر دما

شکل زیر تغییر در تبدیل سلستیت به کربنات استرانسیوم را به ‌عنوان تابعی از زمان واکنش نشان می دهد.

شکل سه مصرف کربنات سدیم

شکل سه مصرف کربنات سدیم

با افزایش دما میزان تبدیل سلستین تا دمای ۷۰ درجه سانتی ‌گراد افزایش می ‌یابد. پس از آن نرخ تبدیل کاهش یافته و سرعت تبدیل سلستیت پس از ۹۰ دقیقه در دمای ۸۰ درجه سانتی‌گراد نیز کاهش می‌یابد. روند تبدیل در شرایط شستشوی سلستیت به کربنات استرانسیوم رفتار سهمی شکلی با توجه به زمان واکنش از خود نشان می دهد. در آغاز واکنش سرعت واکنش به دلیل تعامل مستقیم بین سطح سلستیت و محیط واکنش طی مصرف کربنات سدیم سریع ‌تر می باشد.

پس از آن تشکیل یک لایه متخلخل فرآورده سرعت واکنش را کاهش می دهد. کربنات سدیم یک اسید پلی بازیک است که یونیزه شده و یون‌های کربنات ایجاد می‌نماید. و عامل اصلی کربناتی شدن و ایجاد یون‌های بی‌کربنات می‌باشد. با توجه به تعادل ارائه‌  شده توسط محققین برای دی‌اکسیدکربن حلالیت آن با افزایش دما کاهش می‌یابد.

و یون‌های استرانسیوم به شکل کربنات استرانسیوم تا دمای ۷۵ درجه سانتی‌گراد رسوب می‌نمایند. دماهای بیشتر از ۷۵ درجه سانتی‌گراد باعث ایجاد فرآیندی گازی و تبدیل شدن یون ‌های کربنات به دی ‌اکسیدکربن در زمان مصرف کربنات سدیم می‌شوند.

بررسی استوکیومتری در روند تبدیل سلستیت طی فرآیند مصرف کربنات سدیم

همان‌طور که در شکل زیر نشان داده شده است تبدیل سلستیت به کربنات استرانسیوم پس از ۲۴۰ دقیقه با وجود استفاده از مقدار استوکیومتری مورد نیاز کربنات سدیم کامل نشد.

شکل چهار مصرف کربنات سدیم

شکل چهار مصرف کربنات سدیم

با افزایش مقدار مصرف کربنات سدیم روند تبدیل سلستیت به کربنات استرانسیوم افزایش می یابد. تبدیل به صورت پویا در نتیجه تماس مستقیم بین سطح سلستیت و محیط واکنش اتفاق می ‌افتد.  و همچنین به دلیل غلظت بالای یون‌های کربنات مبادلات یونی افزایش می‌یابد. در شکل زیر اثر نسبت جامد به مایع در تبدیل سلتیت در ۵۰۰ میلی لیتر برای نسبت‌های مختلف جامد به مایع نشان داده شده است.

شکل پنج مصرف کربنات سدیم

شکل پنج مصرف کربنات سدیم

هیچ تغییری در تبدیل سلستیت به کربنات استرانسیوم با تغییر در نسبت جامد به مایع تا نسبت ۲ به ۱۰۰ به‌ عنوان تابعی از زمان واکنش در دمای ۶۰ درجه سانتی‌گراد مشاهده نشد. مشاهده شد که تغییر در نسبت ۲ به ۱۰۰ بر پیشرفت واکنش تأثیری نمی‌گذارد. زیرا به دلیل افزایش مقدار جامد استفاده شده در طول تیمار های شستشویی تغییری در درجه تبدیل مشاهده هنگام مصرف کربنات سدیم نمی شود.

تاثیر اندازه ذرات در روند تبدیل

اثر اندازه ذرات در تبدیل سلستیت به کربنات استرانسیوم با استفاده از دامنه ‌های متغیر اندازه ذرات بررسی شده است. بازیابی کربنات استرانسیوم با کاهش اندازه ذرات افزایش می یابد. طبق شکل زیر روشن است که تبدیل سلستیت به‌کربنات استرانسیوم درآغاز مصرف کربنات سدیم سریع می باشد.

شکل شش مصرف کربنات سدیم

شکل شش مصرف کربنات سدیم

اگر اندازه ذرات کاهش یابد تبدیل سریع ‌تر می گردد با این‌حال اثر اندازه ذرات با افزایش زمان شستشو کاهش می یابد. امواج صوتی با فرکانس بالا یک اثر کاویتاسیون ایجاد می‌کنند که منجر به تشکیل میلیون‌ها حباب میکروسکوپی با فشار کم می‌شود. حفره های اولتراسونیک می‌توانند به ‌طور مؤثری تعادل واکنش حرارتی را بهبود بخشند.

با این‌حال همان‌طور که در شکل زیر نشان داده شده است هیچ تغییر قابل ‌توجهی در نرخ تبدیل سلستیت توسط امواج اولتراسونیک موقع مصرفکربنات سدیم مشاهده نشده است.

شکل هفت مصرف کربنات سدیم

شکل هفت مصرف کربنات سدیم

بررسی تبدیل سطح با استفاده از روند طیف سنجی

برای مقایسه پس از قرار دادن ذرات سلستیت در محلول کربنات سدیم با سرعت هم زدن ۴۰۰ دور در دقیقه اما متفاوت از امواج اولتراسونیک ولی تحت همان شرایط از همزن مکانیکی استفاده می‌شود. همچنین تبدیل سطح سلستیت به کربنات استرانسیوم با روند طیف سنجی بررسی می شود. تغییرات ساختاری در سلستیت تیمار شده را می‌توان در طیف IR در زمان مصرف کربنات سدیم مشاهده نمود.

طبق شکل زیر نتایج طیف ‌سنجی به ترتیب طیف IR  را برای سلستیت نشان می دهد که کربنات استرانسیم با اثر مکانیکی و اثر اولتراسونیک در محلول لیچ تشکیل می شود.

شکل هشت مصرف کربنات سدیم

شکل هشت مصرف کربنات سدیم

در سال ‌های اخیر برنامه ‌های هوش مصنوعی در چندین زمینه استفاده شده اند. به ‌خصوص در زمینه ‌های متالوژی و کاربردهای شستشو مورد استفاده قرار گرفته ‌اند. شبکه  ‌های عصبی برای پیش ‌بینی تبدیل سولفات استرانسیوم به ‌کربنات استرانسیوم در مصرف کربنات سدیم سازگاری یافته ‌اند.

ارائه مدل عصبی برای بررسی و تجزیه و تحلیل روند تبدیل

یک مدل عصبی که برای پیش بینی تبدیل سولفات استرانسیوم به کربنات استرانسیوم استفاده شده است در شکل زیر طی روند مصرف کربنات سدیم نشان داده شده است.

شکل نه مصرف کربنات سدیم

شکل نه مصرف کربنات سدیم

مجموعه داده های آموزشی و آزمایشی مورد استفاده برای پیش‌بینی ضریب تبدیل از روند آزمایشی به‌دست ‌آمده در جدول زیر آورده شده است.

ضریب پیش بینی شده ضریب تبدیل دما اندازه ذرات نسبت مولی زمان به هم زدن زمان شستشو
۱۱/۳۶ ۱۱/۳۸ ۵۰ ۱۵۹ ۴ ۲۰۰ ۵
۲۰/۹۸ ۲۱/۰۸ ۵۰ ۱۵۹ ۴ ۲۰۰ ۱۵
۳۴/۱۵ ۳۲/۸۴ ۵۰ ۱۵۹ ۴ ۲۰۰ ۳۰
۵۱/۷۲ ۵۵/۷۷ ۵۰ ۱۵۹ ۴ ۲۰۰ ۶۰
۶۲/۲۸ ۵۹/۶۹ ۵۰ ۱۵۹ ۴ ۲۰۰ ۹۰
۶۹/۲۱ ۶۵/۶۲ ۵۰ ۱۵۹ ۴ ۲۰۰ ۱۲۰
۷۷/۶ ۷۵/۸۵ ۵۰ ۱۵۹ ۴ ۲۰۰ ۱۸۰
۸۲/۳۸ ۸۳/۹۲ ۵۰ ۱۵۹ ۴ ۲۰۰ ۲۴۰

منیع:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894710009149?via%3Dihub

شکل یک فروش کربنات سدیم
شکل نه مصرف کربنات سدیم
مقاومت فشردگی پودر
قیمت کربنات سدیم شکل 1