-15℃下Na+， K+， Mg2+//Cl-， NO3-， SO42——H2O体系相平衡研究

新疆卤水硝酸盐矿主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-六种离子，属于高元复杂体系，其合理利用和开发需要不同温度下的相平衡研究作为理论支撑。采用等温溶解平衡法，对Na⁺， K⁺， Mg²⁺//Cl^-， NO₃^-， SO₄^2--H₂O体系在-15℃、NaCl·2H₂O饱和条件下的相平衡进行了研究，并构建了相图。相图中有六个零变量点和八个两盐结晶区，只存在一种复盐KCl·MgCl₂·6H₂O。八个两盐结晶区，分别对应于NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O、NaCl·2H₂O+NaNO₃、NaCl·2H₂O+KCl、NaCl·2H₂O+KNO₃、NaCl·2H₂O+MgSO₄·7H₂O、NaCl·2H₂O+MgCl₂·8H₂O、NaCl·2H₂O+Mg(NO₃)₂·6H₂O和NaCl·2H₂O+KCl·MgCl₂·6H₂O，其中NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O共晶区最大，在低温时，硫酸钠的溶解度最小，降温过程中较易结晶析出。与该体系在25℃下的相图相比，复盐种类减少5种，零变量点减少19个，相关系得以极大简化。     

-15℃下Na+, K+, Mg2+// Cl-, SO4-2-H2O体系相平衡

采用等温溶解平衡法,研究了Na⁺, K⁺, Mg²⁺//Cl^-, SO₄^-2-H₂O, 五元水盐体系在-15℃下NaCl·2H₂O饱和时的相平衡关系,测定了溶解度和密度,并绘制出相应的相图。研究结果表明:该五元体系平衡相图中有3个四盐共饱点,7条单变量溶解度曲线及5个两盐结晶区,5个两盐结晶区分别对应于KCl+NaCl·2H₂O、Na₂SO₄·10H₂O+ NaCl·2H₂O、MgSO₄·7H₂O+NaCl·2H₂O、MgCl₂·8H₂O+NaCl·2H₂O、KCl·MgCl₂·6H₂O+ NaCl·2H₂O;所 得-15℃相图和25℃下相图相比,相图结构大为简化:K₂SO₄·MgSO₄·4H₂O、KCl·MgSO₄·3H₂O、Na₂SO₄·3K₂SO₄、Na₂SO₄·MgSO₄·4H₂O、MgSO₄·(4～6)H₂O、K₂SO₄·MgSO₄·6H₂O结晶区均消失,Na₂SO₄结晶区转变为Na₂SO₄·10H₂O且结晶区扩大,KCl、MgSO₄·7H₂O、KCl·MgCl₂·6H₂O结晶区缩小,MgCl₂·6H₂O结晶区转变为MgCl₂·8H₂O。在此基础上研究了不同组成的盐湖卤水在降温过程中的结晶规律,为低温盐田工艺的开发提供了理论依据。     

333.15 K K+,NH4+//Cl-,SO42——H2O和K+,NH4+//Cl-,SO42——(CH2OH)2-H2O体系固液相平衡

采用等温溶解法研究333.15 K体系（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O）和（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--（CH₂OH）₂-H₂O）[w（（CH₂OH）₂）=30%]的固液相平衡关系。测定了平衡溶液的溶解度数据及物化性质,包括密度、黏度、折射率、pH。根据实验数据,绘制了相应的干盐相图、水图及物化性质-组成图。实验中的物化性质（黏度、密度、折射率、pH）随J（2NH₄⁺）的变化呈现相似性规律。实验结果表明：在333.15 K下,体系（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O）和（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--（CH₂OH）₂-H₂O）[w（（CH₂OH）₂）=30%]的相图相似,均含有一个四元共饱和点,四条单变曲线及四个固相结晶区域。这两个体系均为复杂体系,存在（K,NH₄）Cl、（NH₄,K）Cl、（K,NH₄）₂SO₄、（NH₄,K）₂SO₄四种固溶体。实验所获数据和结论,可优化以硫酸盐型固体废弃物为硫酸根来源,转化法生产硫酸钾工艺。     

四元体系Li+,K+,Mg2+//B4O72——H2O 273 K相平衡

利用等温溶解平衡法研究了四元体系Li⁺, K⁺, Mg²⁺//B₄O₇^2--H₂O 273 K相平衡关系。测定了该体系平衡时各组分的溶解度和平衡液相密度。根据实验数据和固相组成分别绘制了四元体系Li⁺, K⁺, Mg²⁺//B₄O₇^2--H₂O 273 K时的稳定相图、水图以及相应的密度-组成图。结果表明：该体系组分之间没有形成复盐和固溶体,属于简单共饱和型体系;体系的稳定相图由1个共饱点,3条单变量曲线,3个固相结晶区组成,结晶区分别对应Li₂B₄O₇·3H₂O、K₂B₄O₇·4H₂O和MgB₄O₇·9H₂O;平衡液相密度在共饱点处达到最大。研究还对该四元体系在273 K、288 K和348 K不同温度时的稳定相图作了对比分析和讨论。     

258.15 K下五元体系Li+,Na+,Mg2+//SO42-,Cl--H2O相平衡研究

中国含锂盐湖大部分位于青藏、新疆等干旱少雨、冬季寒冷且漫长的地区。为指导低温提锂工艺的开发和设计、利用冬季冷能进行目标离子的富集及明确含锂盐湖在低温下的析盐规律,采用等温溶解平衡法对258.15 K、二水氯化钠饱和条件下的交互五元体系Li⁺,Na⁺,Mg²⁺∥SO₄^2-,Cl^--H₂O相平衡关系进行研究并构建等温平衡相图。结果表明,相图中有4个共饱点、6个两盐结晶区(NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O、NaCl·2H₂O+MgCl₂·8H₂O、NaCl·2H₂O+MgSO₄·7H₂O、NaCl·2H₂O+Li₂SO₄·H₂...     

交互四元体系K+,NH4+//Cl-,H2PO4——H2O 在313.15 K时相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了交互四元体系K⁺,NH₄⁺//Cl^-,H₂PO₄^--H₂O以及子体系KCl-NH₄Cl-H₂O在313.15 K时的固-液相平衡关系,并根据实验数据绘制了四元体系及子体系的相关相图和水图,采用湿渣法与X射线衍射相结合的方法对平衡固相进行鉴定。实验结果表明,三元体系KCl-NH₄Cl-H₂O是一个部分互溶体系,相图有一个共结晶点、2条单变量曲线、5个结晶区;交互四元体系K⁺,NH₄⁺//Cl^-,H₂PO₄^--H₂O中形成了（K,NH₄）Cl和（K,NH₄）H₂PO₄两种固溶体,该四元相图包括2个共饱和点、5条单变量曲线及4个结晶区。实验结果可为该体系的共结晶研究、相应的模型拟合计算提供必要基础数据。     

Li+、Na+、K+、SO42——H2O体系相图在MVR蒸发过程的应用研究

工业上硫酸法矿石提锂生产碳酸锂的副产品是元明粉。为了解决元明粉生产环节MVR蒸发过程中出现的硫酸锂与硫酸钠共晶问题,采取了如下措施：首先,结合生产MVR流程实际取样数据,利用Li⁺、Na⁺、K⁺、SO₄^2--H₂O体系相图进行理论分析,利用火焰光度计、原子吸收分光光度计及XRD等化学分析手段,综合分析证明了元明粉MVR蒸发过程中硫酸锂与硫酸钠共晶复盐的存在。其次,结合MVR设备结构及生产工艺,提出了硫酸锂和硫酸钠共晶造成元明粉产品杂质锂含量超标问题的解决方法。     

马海盐湖低品位钾矿溶采卤水 蒸发过程相图分析及计算

依据K⁺,Na⁺,Mg²⁺∥Cl^-,SO₄^2--H₂O体系15 ℃介稳相图,对青海马海盐湖低品位钾矿溶采卤水进行了等温蒸发过程相图分析,揭示了该盐湖卤水蒸发过程中盐类富集行为和析出规律。依据相图通过计算得出：该盐湖卤水在等温蒸发时应采取分段蒸发,且给出了各个蒸发结晶池终了时刻应控制的母液组成,为该盐湖卤水的综合开发利用提供了理论依据。     

三元体系K +,Cs +//SO4 2——H2O 298.2 K稳定相平衡研究

采用等温溶解法开展了三元体系K ⁺,Cs ⁺//SO₄ ^2--H₂O 298.2 K稳定相平衡研究,测定了该体系溶解度、密度及折光率。结果表明,该三元体系在298.2 K下属于复杂体系,有固溶体（K,Cs）₂SO₄产生,且固溶体相区最大;其稳定相图包含3条单变量曲线、3个析出相区和2个共饱点;共饱点处对应的液相组成分别为w（K₂SO₄）=11.69%、w（Cs₂SO₄）=4.02%和w（K₂SO₄）=3.39%、w（Cs₂SO₄）=60.84%。平衡液相的密度和折光率随Cs₂SO₄含量的增大呈现递增的趋势。采用经验公式对平衡液相的折光率进行理论计算,计算值和实验值具有良好的一致性。     

三元水盐体系冰点和共晶点的测定、相图表达及计算

针对Na⁺//Cl^-,NO₃^--H₂O、Na⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O和Na⁺,K⁺//Cl^--H₂O 3个三元水盐体系,测定了不同组成时溶液的冰点、共晶点以及降温过程的析盐规律,绘制出三元体系温度-组成立体相图。结果表明：三元体系的冰点、共晶点、相关系与组成可用三棱柱表达,3个三元水盐体系在共晶点温度下均无复盐存在,各含有1个两盐与冰的共晶点,3条单盐与冰或盐盐的共晶线,1个冰和两个单盐结晶区;用三元体系温度-组成立体相图能更直观地表达三元水盐体系的结晶区、冰点、共晶点和溶液组成的关系,可以判断溶液降温过程中的盐或冰的析出类型、温度;同时建立了冰点经验公式,应用经验公式和过量吉布斯自由能模型预测三元体系的冰点和共晶点,计算值和实验值吻合良好。     

多元水盐体系冰盐共晶点的测定和图形表达

水盐体系共晶点的数据可以为盐湖卤水低温加工工艺开发提供必要的理论依据,采用低温冷却法,针对四元同离子体系K⁺//Cl^-,SO₄^2-,NO₃^--H₂O和四元交互体系Na⁺,K⁺//SO₄^2-,NO₃^--H₂O及其相关的6个三元子体系,测定研究了其冰点、共晶点以及析盐规律,绘制出了共晶点温度-液相组成图。研究结果表明:通过测定多元水盐体系降温过程中的时间-温度图,可以判断盐类析出规律、测定冰和盐的共晶点温度;上述体系中,常温下存在的复盐钾芒硝,在共晶点温度下均不再出现,水盐体系相关系得以简化;用棱柱图可以简单直观地表达三元体系、四元同离子体系和四元交互体系的相、冰点或共晶点的温度和溶液组成的关系;在三元体系的共晶点温度-液相组成图中,存在两条单盐与冰的共晶线、一个两种盐与冰的共晶点、一个冰析出面;在四元同离子体系和四元交互体系共晶点温度-液相组成图中,分别有3个和4个单盐与冰的共晶面、3条和5条两种盐与冰的共晶线、1个和2个3种盐与冰的共晶点。     

Study on phase equilibrium of system Na+, K+, Mg2+//Cl-, NO3-, SO42--H2O at -15℃

Xinjiang brine nitrate mine mainly contains six kinds of ions: Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Cl^-, NO₃^-, and SO₄^2-, belonging to a high-element complex system, and its rational utilization and development require phase equilibrium studies at different temperatures as theoretical support. The phase equilibrium of the system Na⁺, K⁺, Mg²⁺//Cl^-, NO₃^-, SO₄^2--H₂O saturated with NaCl·2H₂O at -15℃ was investigated using the isothermal solution equilibrium method. According to the measured data, the phase diagrams were constructed. Only one double salt KCl·MgCl₂·6H₂O was found in the system. There are six invariant points and eight two-salt crystallization fields corresponding to NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O, NaCl·2H₂O+NaNO₃, NaCl·2H₂O+KCl, NaCl·2H₂O+KNO₃, NaCl·2H₂O+MgSO₄·7H₂O, NaCl·2H₂O+MgCl₂·8H₂O, NaCl·2H₂O + Mg(NO₃)₂·6H₂O and NaCl·2H₂O+KCl·MgCl₂·6H₂O. The crystallization area of NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O occupies the largest part because of its low solubility, and they will crystallize out easily from the mixed solution in the cooling process. Compared with the phase diagram of the system at 25℃, there are 5 types of double salts reduced, 19 zero variable points reduced, and the phase relationship is greatly simplified.     

西藏杜佳里盐湖湖水的自然蒸发及析盐规律

湖泊面积扩大和湖水淡化是青藏高原盐湖在响应全球气候变化过程中最直接的一种表现形式,这给青藏高原盐湖资源的开发带来了诸多挑战,探索淡化湖水中可利用元素的富集成矿规律在新形势下越趋重要。本文现场自然蒸发实验以杜佳里淡化碳酸盐型盐湖为研究对象,根据Na⁺、K⁺/Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2--H₂O五元体系298K介稳相图,获得了淡化湖水在蒸发过程中Na、K、B、Li元素的富集浓缩规律以及各盐类矿物在蒸发过程中的析出规律。实验结果显示,杜佳里盐湖湖水在自然蒸发过程中最先析出芒硝矿物,其次为含CO₃^2-的碱类矿物,最后析出含B和K的矿物。直至实验结束,未见任何含Li矿物的析出,Li⁺仍处于浓缩富集过程中。     

府谷煤CO2催化气化反应性的研究

加入适宜的催化剂可以提高气化反应速率,降低起始气化温度。为了研究不同阴离子（SO₄^2-、CO₃^2-、Cl^-）盐对府谷煤热失重过程的影响,利用热重分析仪对负载了8种催化剂（K₂CO₃、K₂SO₄、KCl;Na₂CO₃、Na₂SO₄、NaCl;FeSO₄、FeCl₂）的煤样进行了CO₂气化实验,其中每克府谷煤的K⁺、Na⁺、Fe²⁺负载量分别为0.001mol。同时采用升温动力学模型进行了数据拟合。实验结果表明：催化剂对煤与CO₂的低温热解并无明显的催化作用,而在高温气化阶段催化效果显著。对于钾盐和钠盐催化剂,当阳离子相同时,其催化活性顺序为：CO₃^2->SO₄^2->Cl^-。对于铁盐催化剂,FeSO₄的催化活性优于FeCl₂。动力学结果发现：负载催化剂煤样的活化能大小符合上述实验规律,分布在169～232.6kJ/mol之间,相比原煤（267.9kJ/mol）都有一定程度的降低。     

硫酸盐型卤水低温处理及其液相 蒸发析盐规律的理论研究

青海省碱北洼地晶间卤水为典型的硫酸盐型卤水,该地区夏季气候干燥炎热,冬季寒冷,为更好地了解该类型盐湖卤水在自然条件下的蒸发过程,以碱北洼地晶间卤水为研究对象,依据Na^+,K⁺,Mg²⁺//Cl^-,SO₄^2－-H₂O （15 ℃）五元介稳体系相图,首先将原始卤水自然蒸发,在氯化钠饱和阶段取4组不同Mg2+值的卤水为冷冻实验样品,分别研究了在-7 ℃、-16 ℃下的冷冻过程。实验结果表明,液相中SO₄^2－、Na⁺以Na₂SO₄·10H₂O的形式析出,改变了液相组成,卤水液相组成点在相图中从软钾镁矾相区移动至氯化钾相区,再将分离后的液相分别蒸发,结果表明,卤水经过冷冻处理之后再蒸发后可以得到较多光卤石矿,对利用该类型卤水生产氯化钾具有重要意义。