含锂钾四元体系15℃相平衡研究摘要
我国分布着大量的盐湖,这些盐湖蕴含着丰富的锂、钾、镁、硼等无机盐资源,因此开展盐湖卤水研究,对综合开发利用盐湖卤水资源有着重要的理论价值和指导意义。本论文采用等温蒸发法研究了三元体系Li2SO4-LiBO2-H2O 15℃介稳相平衡,采用等温溶解法研究了交互四元体系Li+,K+//Cl-,SO42--H2O 15℃稳定相平衡及简单四元体系Li+,K+,Mg2+//SO42-H2O 15℃稳定相平衡,分别测定了上述体系平衡溶液的溶解度及其物化性质,并根据实验结果绘制了相应的三元体系介稳相图和物化性质-组成图及四元稳定体系干基图、水图和物化性质-组成图。三元体系Li2SO4-LiBO2-H2O 15℃介稳相图中有1个共饱点,2条单变量溶解度曲线,2个平衡固相结晶区,分别为一水硫酸锂(Li2SO4·H2O,Ls)、八水偏硼酸锂(LiBO2·8H20,LB),其中LiBO2·8H20结晶区的面积远远大于Li2SO4·H2O。该体系为简单共饱型,未检测到复盐和固溶体。平衡溶液的物化性质(密度、折光率、pH)均随着平衡溶液液相组分浓度的变化而呈现规律性的变化。运用经验公式对密度和折光率进行了计算,计算值和实验值吻合得较好,密度最大相对偏差为0.28%,折光率最大相对偏差仅为0.25%,结果令人满意。与该体系15℃稳定相图进行对比,可以发现,平衡固相的数目以及种类没有发生变化,但是15℃稳定相图中Li2SO4·H20结晶区的面积减小,而LiBO2· 8H20的结晶区面积增大。交互四元体系Li+,K+//Cl-,SO42--H20 15℃稳定相图中有3个共饱点,7条单变量溶解度度曲线,5个平衡固相结晶区,分别是一水硫酸锂(Li2SO4·H2O,Ls)、一水氯化锂(LiCl·H2O,Lc)、硫钾石(K2SO4,Ar)、钾石盐(KC1,Sy)、硫酸锂钾(Li2S04.K2S04,Db);其中硫钾石(K2SO4,Ar)的结晶区面积最大,而一水氯化锂(LiCl.H20,Lc)的结晶区面积最小。在该体系没有检测到固溶体。平衡溶液的物化性质(密度和折光率)均随着K+耶涅克指数的增大呈现规律性的变化;对比该体系25℃,50℃,75℃时稳定相平衡发现:随着温度升高,平衡固相的数目和种类没有发生变化,而硫酸锂钾(Li2SO4·K2S04,Db),一水硫酸锂(Li2SO4·H2O,Ls)结晶区面积增大;硫钾石(K2SO4,Ar)、钾石盐(KCl,Sy),一水氯化锂(LiCl·H2O,Lc)结晶区面积减小,一水氯化锂(LiCl·H2O,Lc)的盐析作用增强。简单四元体系Li+,K+,Mg2+//SO42--H2O 15℃稳定相图中有3个共饱点,7条溶解度曲线和5个平衡固相结晶区,各个结晶区分别对应为:一水硫酸锂(Li2SO4·H2O,Ls)、硫钾石(K2S04,Ar)、泻利盐(MgS04·7H20,Eps)、硫酸锂钾(Li2SO4.K2SO4,Db)、软钾镁矾(K2SO4·MgSO4·6H2O,Pic)。在该体系中没有检测到固溶体。平衡溶液主要物化性质(密度、折光率),均随着平衡溶液中MgSO4含量的增大呈现规律性的变化。与该体系25℃及35℃稳定相图进行对比,结果发现:固相的结晶数目和种类没有发生变化;但是,随着温度升高,一水硫酸锂(Li2SO4·H2O,Ls)、软钾镁矾(K2SO4·MgSO4·6H2O,Pic)、硫酸锂钾(Li2SO4·K2SO4,Db)结晶区面积增大;硫钾石(K2S04,Ar)、泻利盐(MgSO4·7H2O,Eps)结晶区面积减小。
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