MeltsMeltsРасплавы0235-01063034-5715The Russian Academy of Sciences66126210.31857/S023501062305002XVSPVWNArticlesСтатьиSYNTHESIS OF LEAD TUNGSTATE IN MELTS OF THE SYSTEM (Li2WO4–Na2WO4)evt–PbSO4Синтез вольфрамата свинца в расплавах системы (Li2WO4–Na2WO4)эвт–PbSO4CherkesovZ. A.ЧеркесовЗ. А.cherkesovz@mail.ruKushkhovKh. B.КушховХ. Б.cherkesovz@mail.ruKyarovA. A.КяровА. А.cherkesovz@mail.ruKabardino-Balkarian State University named after Kh.M. BerbekovaКабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова01092023551352425022025Copyright ©; 2023, З.А. Черкесов, Х.Б. Кушхов, А.А. КяровCopyright ©; 2023, З.А. Черкесов, Х.Б. Кушхов, А.А. Кяров2023З.А. Черкесов, Х.Б. Кушхов, А.А. КяровЗ.А. Черкесов, Х.Б. Кушхов, А.А. Кяровhttps://journals.eco-vector.com/0235-0106/article/view/661262

The structure of the crystallization surface of the system (Li, Na), Pb // SO4, WO4 has been studied in a wide concentration and temperature range in order to identify compositions with optimal physicochemical parameters that can be used as the basis for the synthesis of highly dispersed lead tungstate with high yield and purity. The system (Li2WO4–Na2WO4)evt–PbSO4, which is a diagonal section of the system (Li, Na), Pb // SO4, WO4, was chosen as a working system for solving the task set in the work. For the first time, the concept of a “complex component” is used in the work, which is a mixture of lithium and sodium tungstates, as well as lithium and sodium sulfates at the vertices of the square of compositions. The complex components are eutectic compositions of the corresponding lithium tungstates, sodium and their sulfates. This approach to the study of the “resulting” triple mutual system (Li, Na), Pb // SO4, WO4 on the vertices of which complex components are located allowed us to take advantage of the noticeable differences between the studied system and the original triple mutual systems Li, Pb // SO4, WO4 and Na, Pb // SO4, WO4. It is shown that the studied system (Li, Na), Pb // SO4, WO4 has a number of advantages both in terms of melting temperatures of the eutectic mixture on the side of Li2,Na2(WO4)2–Li2,Na2(SO4)2, and in terms of the shift of the line of joint crystallization of phases, which leads to a noticeable increase in the crystallization surface lead tungstate. In this regard, before proceeding to the production of lead tungstate, we estimated the thermodynamic probability of the reaction underlying the synthesis of lead tungstate on the basis of the Temkin-Schwarzman method and the Van’t-Hoff isotherm equation of chemical reactions. Calculations have shown that all metabolic processes proceed with high negative Gibbs energies. The obtained samples of lead tungstate were analyzed by the X-ray phase analysis method on the X-ray diffractometer Dron-6, and their dispersion was determined on the Fritsch Analysette 22 Nanotek Plus laser particle analyzer. The presented results of a theoretical analysis of the possibility of implementing a method for synthesizing lead tungstate in melts of the (Li2WO4–Na2WO4)evt–PbSO4 system and experimental material for its implementation can become the basis for the development of technology for obtaining highly dispersed lead tungstate powders.

В широком концентрационном и температурном интервале исследована структура поверхности кристаллизации системы (Li, Na), Pb // SO4, WO4 с целью выявления составов с оптимальными физико-химическими параметрами которые могут быть положены в основу синтеза высокодисперсного вольфрамата свинца с высоким выходом и чистотой. В качестве рабочей системы для решения поставленной в работе задачи выбрана система (Li2WO4–Na2WO4)эвт–PbSO4, которая является диагональным сечением системы (Li, Na), Pb // SO4, WO4. В работе впервые использовано понятие “сложного компонента”, имеется ввиду смесь вольфраматов лития и натрия, а также сульфатов лития и натрия на вершинах квадрата составов. Сложные компоненты представляют собой эвтектические составы соответствующих вольфраматов лития, натрия и их сульфатов. Такой подход к изучению “результирующей” тройной взаимной системы (Li, Na), Pb // SO4, WO4, на вершинах которой расположены сложные компоненты, позволило воспользоваться заметными отличиями исследованной системы от исходных тройных взаимных систем Li, Pb // SO4, WO4 и Na, Pb // SO4, WO4. Показано, что изученная система (Li, Na), Pb // SO4, WO4 обладает рядом преимуществ как по температурам плавления эвтектической смеси на стороне Li2,Na2(WO4)2–Li2,Na2(SO4)2, так и по сдвигу линии совместной кристаллизации фаз, что приводит к заметному увеличению поверхности кристаллизации вольфрамата свинца. В этой связи, прежде чем приступить к получению вольфрамата свинца, нами, на основе метода Темкина-Шварцмана и уравнения изотермы химических реакций Вант-Гоффа, была оценена термодинамическая вероятность протекания реакций, лежащих в основе синтеза вольфрамата свинца. Расчёты показали, что все обменные процессы протекают с высокими отрицательными энергиями Гиббса. Полученные образцы вольфрамата свинца анализировались рентгенофазовым методом анализа на рентгеновском дифрактометре Дрон-6, а на лазерном анализаторе частиц Fritsch Analysette 22 Nanotek Plus определена их дисперсность. Представленные результаты теоретического анализа возможности реализации способа синтеза вольфрамата свинца в расплавах системы (Li2WO4–Na2WO4)эвт–PbSO4 и экспериментальный материал по его реализации могут стать основой для разработки технологии получения высокодисперсных порошков вольфрамата свинца.

thermodynamicsmeltthermal analysiseutecticlead tungstatesynthesisidentificationтермодинамикарасплавтермический анализэвтектикавольфрамат свинцасинтезидентификация1. ECAL CMS Technical Design Report “Electromagnetic calorimeter”, 1997.ECAL CMS Technical Design Report “Electromagnetic calorimeter”, 1997.2. ALICE Technical Proposal, CERN/LHC 95–71. 1995.ALICE Technical Proposal, CERN/LHC 95–71. 1995.3. Burachis S.F., Belogolovskij S.Ya., Elizarov S.V. Osobennosti polucheniya kristallov vol’framata svinca dlya proekta CERN ALICE [Peculiarities of production of lead tungstate crystals for the CERN ALICE project] // Poverhnost’. Rentgenovskie sinhrotronnye i nejtronnye issledovaniya. 2002. № 2. P. 5–9. [In Russian].Бурачис С.Ф., Белоголовский С.Я., Елизаров С.В. и др. Особенности получения кристаллов вольфрамата свинца для проекта ЦЕРН ALICE // Поверхность. Рентгеновские синхротронные и нейтронные исследования. 2002. № 2. С. 5–9.4. Kamennikov V.T., Gromov O.G., Kuz’mina A.P., Lokshin E.P., Savel’ev Yu.A., Burachis S.F. Sintez vol’framata svinca, i ego regeneraciya iz othodov proizvodstva monokristallov [Synthesis of lead tungstate and its regeneration from monocrystal production wastes] // Neorgan. materialy. 2006. 42. № 5. P. 603–610. [In Russian].Каменников В.Т., Громов О.Г., Кузьмина А.П., Локшин Э.П., Савельев Ю.А., Бурачис С.Ф. Синтез вольфрамата свинца, и его регенерация из отходов производства монокристаллов // Неорган. материалы. 2006. 42. № 5. С. 603–610.5. Shurdumov G.K., Shurdumov B.K., Baragunova L.H. Svinec (II) vol’framovokislyj, himicheski chistyj [Lead(II) tungsten, chemically pure]. TU 6-09-40-393-84. [In Russian].Шурдумов Г.К., Шурдумов Б.К., Барагунова Л.Х. Свинец(II) вольфрамовокислый, химически чистый. ТУ 6-09-40-393-84.6. Mohosoev M.V., Alekseev F.P., Lucyk V.I. Diagrammy sostoyaniya molibdatnyh i vol’framatnyh system [State diagrams of molybdate and tungstate systems]. Novosibirsk: Nauka, 1978. [In Russian].Мохосоев М.В., Алексеев Ф.П., Луцык В.И. Диаграммы состояния молибдатных и вольфраматных систем. Новосибирск: Наука, 1978.7. Grigor’eva L.F. Diagrammy sostoyaniya sistem tugoplavkih oksidov. № 5. Dvojnye sistemy. [Diagrams of the state of systems of refractory oxides. № 5. Double systems]. L.: Nauka, 1988. [In Russian].Григорьева Л.Ф. Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов. Вып. 5. Двойные системы. Л.: Наука, 1988.8. Shurdumov G.K., Shurdumov B.K., Hokonova T.N. Fizika i himiya perspektivnyh materialov [Physics and chemistry of advanced materials]. Nal’chik: Kab.-Balk. un-t. 1998. P. 45–53. [In Russian].Шурдумов Г.К., Шурдумов Б.К., Хоконова Т.Н. Сб: Физика и химия перспективных материалов. Нальчик: Каб.-Балк. ун-т. 1998. С. 45–53.9. Gerasimenko Yu.V., Logacheva V.A., Khavin A.M. Sintez i opticheskie svojstva plenok PbWO4 [Synthesis and optical properties of PbWO4 films] // Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granicy. 2011. 13. № 2. P. 150–154. [In Russian].Герасименко Ю.В., Логачева В.А., Хавин А.М. Синтез и оптические свойства пленок PbWO4 // Конденсированные среды и межфазные границы. 2011. 13. № 2. С. 150–154.10. Schen Y., Zhanq Y., Chen Y., Li Sh., Zhanq Q., Xi A. A novel biological strategy for morpholoqy control of PbWO4 crystals in tomato extract // Colloude Surfaces. B. 2011. 83. № 2. Р. 284–290.Schen Y., Zhanq Y., Chen Y., Li Sh., Zhanq Q., Xi A. A novel biological strategy for morpholoqy control of PbWO4 crystals in tomato extract // Colloude Surfaces. B. 2011. 83. № 2. P. 284–290.11. Gerasimenko Yu.V., Logacheva V.A., Zaitsev S.V., Khavin A.M. Sintez i struktura plenok PbWO4 [Synthesis and structure of PbWO4 films] // Neorgan. materialy. 2012. 48. №3. P. 355–360. [In Russian].Герасименко Ю.В., Логачева В.А., Зайцев С.В., Хавин А.М. Синтез и структура пленок PbWO4 // Неорган. материалы. 2012. 48. № 3. С. 355–360.12. Tang H., Wu Q., Yang X., Yang B, Li Ch. // Crist. Res Technol. 2010. https://doi.org/10.1002/crat.201000307Tang H., Wu Q., Yang X., Yang B, Li Ch. // Crist. Res Technol. 2010. https://doi.org/10.1002/crat.20100030713. Xu J., Zhang J., Qian J. Fabrication lead tungstate microcristals on a lead surface at room temperature // J. Alloys Compounds. 2010. 503. № 1. P. 248–252.Xu J., Zhang J., Qian J. Fabrication lead tungstate microcristals on a lead surface at room temperature // J. Alloys Compounds. 2010. 503. № 1. P. 248–252.14. Wang G., Hao Ch., Zhang Y. Microwave – assisted syntesis and characterization of luminecent lead tungstate microcrystals // Matter Lett. 2008. 62. № 17–18. P. 3163–3166.Wang G., Hao Ch., Zhang Y. Microwave – assisted syntesis and characterization of luminecent lead tungstate microcrystals // Matter Lett. 2008. 62. № 17–18. P. 3163–3166.15. Rozancev A.V., Radio S.V., Belousova E.E., Velichko V.P. Vzaimodejstvie nitrata svinca s podkislennym vodnym rastvorom vol’framata natriya [Interaction of lead nitrate with an acidified aqueous solution of sodium tungstate] // Voprosy himii i himicheskoj tekhnologii. 2008. № 6. P. 111–116. [In Russian].Розанцев А.В., Радио С.В., Белоусова Е.Е., Величко В.П. Взаимодействие нитрата свинца с подкисленным водным раствором вольфрамата натрия // Вопросы химии и химической технологии. 2008. № 6. с. 111–116.16. Denisov A.V., Punin Yu.O., Gabrilyan V.T., Grunskij O.S. Fizicheskie i fiziko-himicheskie processy, soprovozhdayushchie sintez shihty, vyrashchivanie i otzhig PbMoO4 v razlichnyh sredah. Morfologicheskoe “skruchivanie” kristallov PbMoO4 i PbWO4 pri vyrashchivanii metodom Chohral’skogo [Physical and physico-chemical processes accompanying charge synthesis, growth and annealing of PbMoO4 in various media. Morphological “twisting” of PbMoO4 and PbWO4 crystals during growth by the Czochralski method] //Kristallografiya. 2006. 51. № 4. P. 745–747. [In Russian].Денисов А.В., Пунин Ю.О., Габрилян В.Т., Грунский О.С. Физические и физико-химические процессы, сопровождающие синтез шихты, выращивание и отжиг PbMoO4 в различных средах. Морфологическое “скручивание” кристаллов PbMoO4 и PbWO4 при выращивании методом Чохральского // Кристаллография. 2006. 51. № 4. С. 745–747.17. Shurdumov G.K. Razrabotka racional’nogo sposoba sinteza nanokristallicheskogo vol’framata svinca v rasplavah sistemy [KNO3–NaNO3–Pb(NO3)2]evt–Na2WO4 (K, Na, Pb // NO3, WO4) [Development of a rational method for the synthesis of nanocrystalline lead tungstate in melts of the [KNO3–NaNO3–Pb(NO3)2]eut system – Na2WO4 (K, Na, Pb // NO3, WO4)] // Neorgan. materialy. 2015. 51. № 9. P. 1–6. [In Russian].Шурдумов Г.К. Разработка рационального способа синтеза нанокристаллического вольфрамата свинца в расплавах системы [KNO3–NaNO3–Pb(NO3)2]эвт–Na2WO4 (K, Na, Pb // NO3, WO4) // Неорган. материалы. 2015. 51. № 9. С. 1–6.18. Karyakin N.V., Osnovy himicheskoj termodinamiki [Fundamentals of chemical thermodynamics]. M.: Publishing Center “Akademiya”. 2003. [In Russian].Карякин Н.В. Основы химической термодинамики. М.: Изд-й центр “Академия”. 2003.19. Belyaev I.N. Obmennoe razlozhenie vo vzaimnoj sisteme iz sul’fatov i vol’framatov natriya i svinca [Exchange decomposition in a mutual system of sulfates and tungstates of sodium and lead] // Zhurn. obshchej himii. 1952. 22. P. 1746–1749. [In Russian].Беляев И.Н. Обменное разложение во взаимной системе из сульфатов и вольфраматов натрия и свинца // Журн. общей химии. 1952. 22. С. 1746–1749.20. Belyaev I.N. Obmennoe razlozhenie vo vzaimnoj sisteme iz sul’fatov i vol’framatov litiya i svinca [Exchange decomposition in a mutual system of sulfates and tungstates of lithium and lead] // Zhurn. obshchej himii. 1955. 25. P. 230–234. [In Russian].Беляев И.Н. Обменное разложение во взаимной системе из сульфатов и вольфраматов лития и свинца // Журн. общей химии. 1955. 25. С. 230–234.21. Buzdov K.A., Shurdumov G.K., Kuzamyshev V.M., Shustov G.B. Termicheskij (termograficheskij) analiz [Thermal (thermographic) analysis]. Nal’chik: Kab.-Balk. un-t, 2013. [In Russian].Буздов К.А., Шурдумов Г.К., Кузамышев В.М., Шустов Г.Б. Термический (термографический) анализ. Нальчик: Каб.-Балк. ун-т, 2013.