ケイ酸ナトリウム（Na2SiO3）は、溶融塩中の不純物の物理的分離を促進するために設計された選択的化学剤として機能します。 塩化マグネシウム（MgCl2）および塩化カルシウム（CaCl2）と特異的に反応することにより、これらの汚染物質を液体から固体へと相変化させ、目的の塩化ナトリウム（NaCl）は液体状態のままにします。
高温処理では、ケイ酸ナトリウムを使用して、溶解性の不純物を固体ケイ酸塩鉱物に化学的に変換します。この誘起された相差により、汚染物質を精製された液体塩化ナトリウムから物理的に分離できます。
相転移のメカニズム
特定の不純物を標的とする
生の溶融塩混合物では、塩化マグネシウム（MgCl2）や塩化カルシウム（CaCl2）などの不純物は、通常、塩化ナトリウムと同じ液体相に存在します。
ケイ酸ナトリウムは、この均一性を破壊するために特別に導入されます。これは、主成分である塩化ナトリウム塩ではなく、これらの特定の塩化物不純物を標的とする反応物として機能します。
化学変換
Na2SiO3の添加は、溶融浴内で化学反応を引き起こします。
この反応は、不純物の化学構造を変換します。それらは単純な塩化物としての存在を停止し、複雑なケイ酸塩鉱物に変換されます。
高融点固体の形成
この反応の主な結果は、新しい固体化合物であるNa4Ca4Si6O18およびNa2Mg2Si2O7の生成です。
元の塩化物とは異なり、これらのケイ酸塩鉱物は高融点を持っています。その結果、塩化ナトリウムがまだ溶融している温度でも、それらは固体として溶液から沈殿します。
効率的な分離の達成
相差の作成
このプロセスの中心的な価値は、明確な相差を作成することです。
添加剤が導入される前は、混合物は単一の液体相です。反応後、混合物は液体塩化ナトリウム中の固体ケイ酸塩粒子の懸濁液になります。
物理的分離の促進
不純物が固体になり、生成物（NaCl）が液体になるため、機械的分離は簡単になります。
液体NaClは、固体鉱物廃棄物から排出またはろ過することができ、精製された塩化ナトリウム製品が得られます。
制約の理解
反応物の特異性
このプロセスの成功は、ケイ酸ナトリウムと特定の不純物（MgおよびCa）との間の化学的親和性に完全に依存します。
溶融塩に、高融点固体を形成するケイ酸塩と反応しない不純物が含まれている場合、この相転移方法はそれらの特定の汚染物質には効果がありません。
熱管理
このプロセスは、温度制御によって厳密に制約されます。
炉の温度は特定の範囲内に維持する必要があります。塩化ナトリウムを液体に保つのに十分な高さで、新しく形成されたケイ酸塩鉱物（Na4Ca4Si6O18およびNa2Mg2Si2O7）の融点より厳密に低い必要があります。温度が高すぎると、不純物が再融解し、分離努力が無効になります。
プロセスに最適な選択
溶融塩精製システムを設計または最適化している場合は、この添加剤が特定の汚染プロファイルにどのように適合するかを検討してください。
- カルシウムとマグネシウムの除去が主な目的の場合：この方法は、これらの特定の元素を不溶性の固体鉱物に化学的に固定するため、非常に効果的です。
- 純粋な塩化ナトリウムの回収が主な目的の場合：このアプローチにより、廃棄物を固体として残したまま、NaClを液体状態で容易に抽出できます。
相転移添加剤を活用することで、複雑な化学的分離問題を単純な物理的分離タスクに変換できます。
概要表：
| 特徴 | 説明 |
|---|---|
| 添加剤機能 | 不純物（MgCl2、CaCl2）の選択的化学変換 |
| メカニズム | 高融点ケイ酸塩鉱物（Na4Ca4Si6O18、Na2Mg2Si2O7）の形成 |
| 相変化 | 液体不純物が固体沈殿物に変化 |
| 分離方法 | 液体NaClの物理的ろ過/排出と固体廃棄物 |
| 重要な管理 | ケイ酸塩融点以下の精密な炉温度管理 |
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参考文献
- Effect of physical properties of liquid phase by MD simulation on NaCl separation behavior during the phase transition of molten salt chloride slag. DOI: 10.1038/s41598-025-05909-x
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Furnace ナレッジベース .
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