vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2025-61-3-237-245vestich-969Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯTECHNICAL CHEMISTRY AND CHEMICAL ENGINEERINGИсследование растворимости гексафторсиликата натрия в системе Na2SiF6–H3PO4–H2OSolubility study sodium hexafluorosilicate in the system Na2SiF6–H3PO4–H2OДормешкинО. Б.DormeshkinO. B.

Дормешкин Олег Борисович – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры

ул. Свердлова, 13а, 220006, Минск

Dormeshkin Oleg B. – D. Sc. (Engineering), Professor, Professor of the Department

13a, Sverdlov Str., 220006, Minsk

dormeshkin@yandex.ruМохортМ. С.MokhartM. S.

Мохорт Марк Сергеевич – аспирант

ул. Свердлова, 13а, 220006, Минск

Mokhart Mark S. – Postgraduate Student

13a, Sverdlov Str., 220006, Minsk

markmohort@gmail.comГаврилюкA. Н.HauryliukA. N.

Гаврилюк Андрей Николаевич – кандидат технических наук, доцент, проректор

ул. Свердлова, 13а, 220006, Минск

Hauryliuk Andrei N. – Ph. D. (Engineering), Associate Professor, Vice Rector

13a, Sverdlov Str., 220006, Minsk

gavriluk_andrew@mail.ruКлындюкА. И.KlyndyukA. I.

Клындюк Андрей Иванович – кандидат химических наук, доцент, доцент кафедры

ул. Свердлова, 13а, 220006, Минск

Klyndyuk Andrei I. – Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, Associate Professor of the Departmen

13a, Sverdlov Str., 220006, Minsk

klyndyuk@belstu.byБышикА. А.ByshykA. A.

Бышик Александр Александрович – инженер

ул. Свердлова, 13а, 220006, Минск

Byshyk Alexander A. – Engineer

13a, Sverdlov Str., 220006, Minsk

fxguru29@gmail.comБелорусский государственный технологический университетBelarusian State Technological University202529082025613237245Copyright © Дормешкин О.Б., Мохорт М.С., Гаврилюк A.Н., Клындюк А.И., Бышик А.А., 20252025Дормешкин О.Б., Мохорт М.С., Гаврилюк A.Н., Клындюк А.И., Бышик А.А.Dormeshkin O.B., Mokhart M.S., Hauryliuk A.N., Klyndyuk A.I., Byshyk A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/969

Представлены новые научные данные о растворимости гексафторсиликата натрия в системе Na2SiF6–H3PO4–H2O в интервале изменения содержания ортофосфорной кислоты 40–65 мас.% в изотермических и политермических условиях. Установлено снижение растворимости гексафторсиликата натрия в растворах ортофосфорной кислоты, при увеличении ее содержания от разбавленных до концентрированных растворов на всем интервале изменения температуры от 20 до 80 °С. Данное явление, по мнению авторов, обусловлено снижением количества растворителя (H2O) по мере возрастания концентрации кислоты, а также ростом числа молекул воды для гидратации ионов, в частности H5P2O8–, образующихся при диссоциации молекул ортофосфорной кислоты, диполи которых не участвуют в процессе растворения соли. Изменение содержания кислоты оказывает значительно большее влияние на изменение растворимости по сравнению с температурой, что позволило сделать вывод о том, что обесфторивание концентрированных растворов ортофосфорной кислоты предпочтительнее, поскольку позволяет достичь более высокой степени обесфторивания при использовании в качестве осадительного реагента солей щелочных металлов. Анализ представленных данных по влиянию температуры и содержания ортофосфорной кислоты является основанием для последующего выбора оптимальных условий осуществления технологического процесса обесфторивания экстракционной фосфорной кислоты методом осаждения с использованием солей щелочных металлов и прогнозирования достигаемого остаточного содержания фторид-ионов.

New scientific data on the solubility sodium hexafluorosilicate in the Na2SiF6–H3PO4–H2O system in the range of changes in the content of orthophosphoric acid 40–65 wt.% under isothermal and polythermal conditions are presented. A decrease in the solubility of sodium hexafluorosilicate in solutions of orthophosphoric acid was established, with an increase in its concentration from dilute to content solutions over the entire range of temperature changes from 20 to 80 °C. This phenomenon, according to the authors, is due to a decrease in the amount of solvent (H2O) as the concentration of the acid increases on the one hand, as well as an increase in the number of water molecules for ion hydration, in particular H5P2O8– formed during the dissociation of orthophosphoric acid molecules, the dipoles of which do not participate in the process of salt dissolution. A change in the content of an acid has a much greater effect on the change in solubility compared to temperature, which led to the conclusion that defluorination of concentrated solutions of orthophosphoric acid is more preferable, since it allows to achieve a higher degree of defluorination when using alkali metal salts as a precipitating reagent. The analysis of the presented data on the effect of temperature and content of orthophosphoric acid is the basis for the subsequent selection of optimal conditions for the technological process of defluorination of extractive phosphoric acid by the method of precipitation using alkali metal salts and the prediction of the achieved residual content of fluoride ions.

ортофосфорная кислотакремнефторид натрияфтор-ионрастворимостьобесфториваниеизотермыполитермыравновесиекинетикаorthophosphoric acidsodium hexafluorosilicatefluoro-ionsolubilitydefluorinationisothermspolythermsequilibriumkineticsРабота выполнена в рамках Государственной программы научных исследований «Химические процессы, реагенты и технологии, биорегуляторы и биооргхимия» (задание 2.1.9, № 20240816).The work was carried out within the framework of the State Scientific Research Program “Chemical Processes, Reagents and Technologies, Bioregulators and Bioorganic Chemistry” (task 2.1.9, No. 20240816).ReferencesМировой рынок кормовых фосфатов – тенденции отрасли и прогноз до 2029 года. – URL: https://www.databridgemarketresearch.com/ru/reports/global-feed-phosphates-market (дата обращения: 24.01.2025).Global Feed Phosphate Market – Industry Trends and Forecast to 2029. Available at: https://www.databridgemarketresearch.com/ru/reports/global-feed-phosphates-market (accessed 24 January 2025) (in Rusian).Global Food Phosphate Market Report. – URL: https://www.valuemarketresearch.com/report/food-phosphate-market (date of access: 24.01.2025).Global Food Phosphate Market Report. Available at: https://www.valuemarketresearch.com/report/food-phosphate-market (accessed 24 January 2025).Coy, M. Mc. Nearing End Game / M. Mc. Coy // Chemical and Engineering News. – 1999. – Vоl. 77. – P. 17–20.Coy M. Mc. Nearing End Game. Chemical and Engineering News, 1999, vоl. 77, pp. 17–20.Davister, A. The prayon process for wet acid purification / A. Davister, M. Peterbroek // Chemical Engineering Progress. – 1982. – Vol. 78, № 9. – P. 35–39.Davister A., Peterbroek M. The prayon process for wet acid purification. Chemical and Engineering News, 1982, vol. 78, no. 9, pp. 35–39.Ангелова, М. А. Производство и потребление фосфатного сырья в США / М. А. Ангелова // Труды НИУИФ: сб. науч. тр. – М.: НИУИФ, 2004. – С. 105–119.Angelova, M. A. Production and consumption of phosphate raw materials in the USA. Trudy NIUIF: sb. nauch. tr. [Proceedings of the National Research Institute]. Moscow, Research institute for fertilizers and insectofungicides, 2004, pp. 105–119 (in Russian).Исследование процесса обесфторивания экстракционной фосфорной кислоты комбинированным методом / О. Б. Дормешкин, А. Н. Гаврилюк, М. С. Мохорт, А. А. Бышик // Химическая промышленность сегодня. – 2024. – № 6. – С. 19–28.Dormeshkin O. B., Hauryliuk A. N., Mokhart M. S., Byshyk A. A. Investigation of the process of defluorination of extractive phosphoric acid by the combined method. Himicheskaya promyshlennost’ segodnya = Chemical Industry Developments, 2024, no. 6, pp. 19–28 (in Russian).Можейко, Ф. Ф. Получение обесфторенной экстракционной фосфорной кислоты методом осаждения гесафторсиликатов / Ф. Ф. Можейко, Н. В. Шульга, В. В. Шевчук // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусi. Серыя хiмічных навук. – 2008. – Т. 60, № 1. – С. 9–14.Mozheyko F. F., Shulga N. V., Shevchuk V. V. Production of defluorinated phosphoric acid by precipitation of hexafluorosilicates. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2008, vol. 60, no. 1, pp. 9–14 (in Russian).Solubility behaviors of (Na+, K+ or NH4+) hexafluoridosilicates in H2SO4, HF, H2SiF6, H3PO4 acidic aqueous solutions at T = 353.15 K / Y. Elyamani, M. Skafi, A. Rifai, M. Guendouzi // Journal of Fluorine Chemistry. – 2021. – Vol. 247. – Art. 109796. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2021.109796Elyamani Y., Skafi M., Rifai A., Guendouzi M. Solubility behaviors of (Na+, K+ or NH4+) hexafluoridosilicatesin H2SO4, HF, H2SiF6, H3PO4 acidic aqueous solutions at T = 353.15 K. Journal of Fluorine Chemistry, 2021, vol. 247, art. 109796. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2021.109796Guendouzi, M. Hexafluorosilicate Salts in Wet Phosphoric Acid Processes: Properties of X2SiF6–H2O with X = Na+, K+, or NH4+ in Aqueous Solutions at 353.15 K / M. Guendouzi, M. Skafi, A. Rifai // Journal of Chemical & Engineering Data – 2016. – Vol. 61, № 5. –P. 1728–1734. https://doi.org/10.1021/acs.jced.5b00866Guendouzi M. E., Skafi M., Rifai A. Hexafluorosilicate Salts in Wet Phosphoric Acid Processes: Properties of X2SiF6–H2O with X = Na+, K+, or NH4+ in Aqueous Solutions at 353.15 K. Journal of Chemical & Engineering Data, 2016, vol. 61, no. 5, pp. 1728–1734. https://doi.org/10.1021/acs.jced.5b00866Коган, В. Б. Справочник по растворимости: в 3 т. – М.; Л.: Изд-во Акад. наук СССР, 1961–1970. – Т. 1: Бинарные системы. Кн. 2. Т. 1. – 1962. – 961–1960 с.Kogan V. B. Handbook of Solubility. Binary Systems. Publishing house of the USSR Academy of Sciences, 1961–1970. – Vol. 1: Binary systems. Book 2. Vol. 1. – 1962. – 961–1960 p. (in Russian).Мельник, Б. Д. Краткий инженерный справочник по технологии неорганических веществ. Графики и номограммы / Б. Д. Мельник, Е. В. Мельников. – М.: Химия, 1968. – 432 с.Mel’nik B. D., Mel’nikov E. V. A short engineering guide to the technology of inorganic substances. Graphs and nomograms. Moscow, Khimiya Publishing, 1968. 432 p. (in Russian).Solubility Measurement and Correlation of Potassium Hexafluorosilicate (K2SiF6) in H2O, HCl, and H3PO4 Solutions at a Temperature Range of 5–70 °C / H. W. Zhao, H. Feng, Wang Qingwen [et al.] // Journal of Chemical & Engineering Data. – 2023. – Vol. 68, № 9. – P. 2449–2459. https://doi.org/10.1021/acs.jced.3c00270Zhao H. W., Feng H., Qingwen W., Chen C., Sibei M. Solubility Measurement and Correlation of Potassium Hexafluorosilicate (K2SiF6) in H2O, HCl, and H3PO4 Solutions at a Temperature Range of 5–70 °C. Journal of Chemical & Engineering Data, 2023, vol. 68, no. 9, pp. 2449–2459. https://doi.org/10.1021/acs.jced.3c00270Solubility of (NH4)2SiF6, K2SiF6 and Na2SiF6 in acidic solutions / J. Frayret, A. Castetbon, G. Trouve, M. Potin-Gautier // Chemical Physics Letters. – 2006. – Vol. 427. – P. 356–364. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2006.06.044Frayret J., Castetbon A., Trouve G., Potin-Gautier M. Solubility of (NH4)2SiF6, K2SiF6 and Na2SiF6 in acidic solutions. Chemical Physics Letters, 2006, vol. 427, pp. 356–364. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2006.06.044Электрохимические методы анализа: учеб. пособие / А. Н. Косицина, А. В. Иванова, Ю. А. Глазырина [и др.]; под ред. А. И. Матерна; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2017. – 128 с.Kozitsina A. N., Ivanova A. V., Glazyrina Yu. A., Gerasimova E. L., Svalova T. S., Malysheva N. N., Okhokhonin A. V. Electrochemical methods of analysis. Ekaterinburg, Ural University Publishing House, 2017. 128 p. (in Russian).Удобрения минеральные. Методы определения фосфатов: ГОСТ 20851.2-75. – Введ. 01.01.76. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 1975. – 39 с.State Standard 20851.2-75. Mineral fertilizers. Methods for the determination of phosphates. Moscow, Publishing standards, 1975. 39 p (in Russian).Крешков, А. П. Основы аналитической химии / А. П. Крешков. – М.: Госхимиздат, 1961. – 635 с.Kreshkov A. P. Fundamentals of analytical Chemistry. Moscow, Goskhimizdat Publishing, 1961. 635 p. (in Russian).Пособие к практическим занятиям по физико-химическому анализу. Водно-солевые системы и некоторые приемы изучения равновесий и превращения фаз / В. Я. Аносов, М. И. Озерова, Н. П. Бурмистрова, А. П. Щедрина. – Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1969. – 90 с.Anosov V. Ya., Ozerova M. I., Burmistrova N. P., Shchedrina A. P. Manual for practical exercises in physico-chemical analysis. Water-salt systems and some techniques for studying equilibria and phase transformations. Kazan, Kazan University Publishing House, 1969. 90 p. (in Russian).Brdička, R. Grundlagen der physikalischen Chemie / R. Brdička. – Berlin: Deutscher Verlag der Wissenschaften, 1990. – 900 p.Brdička R. Grundlagen der physikalischen Chemie. Berlinб Deutscher Verlag der Wissenschaften, 1990, pp. 859–867.Термическая фосфорная кислота, соли и удобрения на ее основе / В. И. Андронов, А. А. Бродский, Ю. А. Забелешинский [и др.]; под ред. Н. Н. Постникова. – М.: Химия, 1976. – 336 с.N. Andronov V. I., Brodskii A. A., Zabeleshinskii Yu. A., Ionass A. A., Ionova L. A., Klenitskii A. I., Mikhailin A. D., Postnikov N., Frenkel’ M. G., Chelebi G. A. Thermal phosphoric acid, salts and fertilizers based on it. Moscow, Khimiya Publishing, 1976. 336 p. (in Russian).Мельникова, Г. Б. Растворы сильных электролитов [презентация] / Г. Б. Мельникова. – URL: https://elib.bspu.by/bitstream/doc/40573/1/Л%2011 (дата обращения: 24.01.2025).Mel’nikova G. B. Solutions of strong electrolytes [presentation]. Available at: https://elib.bspu.by/bitstream/doc/40573/1/Л%2011 (аccessed 24 January 2025) (in Russian).Продан, И. Е. Особенности процессов образования фосфатов железа (III) с заданными составом и структурой: дис. ... канд. хим. наук: 02.00.01 / Продан Ирина Евгеньевна; Белорус. технол. ин-т имени С. М. Кирова. – Минск, 1988. – 265 л.Prodan I. E. Features of the formation of iron (III) phosphates with a given composition and structure [dissertation]. Minsk, 1988. 265 p. (in Russian).Gaseous H5P2O8ions: a theoretical and experimental study on the hydrolysis and synthesis of diphosphate ion / F. Pepi, A. Ricci, M. Rosi, M. di Stefano // Chemistry. – 2004. – Vol. 10, № 22. – P. 5706–5716. https://doi.org/10.1002/chem.200400293Pepi F., Ricci A., Rosi M., Di Stefano M. Gaseous H5P2O8-ions: a theoretical and experimental study on the hydrolysis and synthesis of diphosphate ion. Chemistry, 2004, vol. 10, no. 22, pp. 5706–5716. https://doi.org/10.1002/chem.200400293Кочетков, С. П. Концентрирование и очистка экстракционной фосфорной кислоты: монография / С. П. Кочетков, Н. Н. Смирнов, А. П. Ильин; ГОУВПО «Иван. гос. хим.-технол. ун-т». – Иваново, 2007. – 304 с.Kochetkov S. P., Smirnov N. N., Il’in A. P. Concentration and purification of extractive phosphoric acid. Ivanovo, 2007. 304 p. (in Russian).Кулеш, И. В. Практикум по физической химии / И. В. Кулеш, О. И. Валентюкевич. – Гродно: ГГАУ, 2013. – 94 с.Kulesh I. V., Valentyukevich O. I. Practicum on physical chemistry. Grodno: GGAU Publishing, 2013. 94 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.