ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РАВНОВЕСИЙ В СМЕШАННЫХ ФЛЮИДАХ (Н2О-НЕПОЛЯРНЫХ ГАЗ) В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР (25-700°С) И ДАВЛЕНИЙ (1-5000 БАР)

Abstract

Предложен новый метод расчета равновесий в смешанных многокомпонентных системах Н2О-неполярный газ при повышенных температурах и давлениях. В основе метода - учет электростатических взаимодействий между растворенным компонентом и окружающими молекулами растворителя (Н2О). Компьютерная реализация метода использует базу данных SUPCRT98 и уравнение состояния HKF для компонентов водного раствора. Термодинамические свойства растворенных газов при повышенных температурах и давлениях рассчитываются по уравнению Редлиха-Квонга. Для расчета диэлектрических свойств смешанного растворителя используется модифицированное уравнение Кирквуда. Предложенный метод расчета апробирован при описании имеющегося массива экспериментальных данных по константам диссоциации Н2О и NaCl, а также данных по растворимости как ковалентных, так и ионных кристаллов [SiO2, AgCl, Ag2SO4, Ca(OH)2, CaCO3] в смешанных растворителях Н2Онеполярный компонент [1,4-диоксан (С4Н4О2), Аr, СО2]. Получено близкое согласие между расчетом и экспериментом в широком диапазоне PTx-условий (температур до 500°С, давлений до 5000 бар и мольных долей (х) неполярного компонента во флюиде до 0.3). Показано также, что предложенный подход может быть использован для оценки параметров Борна растворенных компонентов. Развитый расчетный алгоритм позволяет не ограничиваться рассмотрением отдельных реакций, а исследовать равновесия в гидротермальных системах в целом. Таким образом, предложенный подход может быть использован для построения термодинамических моделей эволюции флюидов, богатых летучими компонентами и играющими важную роль в природных процессах минералообразования.