三元体系Rb+,Mg2+//SO42--H2 O 298 K稳定相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系Rb~+, Mg~(2+)//SO_4~(2-)-H_2O 298 K下的稳定相平衡,测定了该体系平衡液相组成和密度,确定了平衡固相组成及存在形式。根据试验数据绘制了该三元体系的稳定相图和密度-组成图。结果表明:该三元体系在298 K时有复盐Rb_2SO_4·MgSO_4·6H_2O生成,为复杂三元体系。其稳定相图包含有2个三元共饱点、3条单变量曲线和3个结晶区。2个共饱点均为相称共饱点;3个结晶区分别为单盐MgSO_4·7H_2O、Rb_2SO_4和复盐Rb_2SO_4·MgSO_4·6H_2O的结晶区。此外,采用经验方程式计算了该三元体系的密度,计算值与试验值显示了良好的吻合度,相对误差小于1%。     

三元体系Li+, NH4+//SO42——H2O 298 K相平衡研究

四川甲基卡、李家沟等地锂辉石储量丰富,为下游锂电池储能材料等领域提供了重要的原料来源。传统锂辉石制碳酸锂工艺中,采用氢氧化钠中和法除去铁、铝等杂质,但是副产硫酸钠附加值低,导致生产成本较高,本论文研究了以氨气替代强氧化钠中和法除杂制碳酸锂工艺,发现在精制锂溶液沉淀结晶过程中存在LiNH₄SO₄复盐产生,影响了锂的收率和碳酸锂产品品质。为解决此问题,本论文采用等温溶解平衡法研究了三元体系Li+,NH₄+ //SO₄2--H₂O在298 K下的稳定相平衡关系,测定了平衡液相中各组分溶解度、密度和折光率数据,并绘制了该体系的相图、密度-组成图和折光率-组成图。结果表明该三元体系为复杂三元体系,有复盐LiNH₄SO₄形成;其稳定相图由3个固相结晶区,3条单变量曲线和2个共饱点组成,3个结晶区分别为（NH₄）₂SO₄,Li₂SO₄·H₂O和LiNH₄SO₄,且LiNH₄SO₄复盐的结晶区较大。研究结果表明,为了避免LiNH₄SO₄复盐的产生,需在锂辉石制工业级碳酸锂工艺前端通过钙离子沉淀法将锂溶液中锂硫比[Li₂SO₄·H₂O/（NH₄）₂SO₄]降到1.6以下,研究结果为四川锂辉石湿法冶金工艺中采用氨中和除杂提供了理论指导。      

三元体系KCl+CaCl2+H2O在278.2 K及308.2 K下的稳定相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系KCl+CaCl2+H2O在278.2 K及308.2 K温度条件下的稳定相平衡关系,实验测定了平衡时各组分的溶解度、密度、折光率,联合采用Schreinemaker湿渣法与X-ray粉晶衍射法确定了平衡固相组成。结果表明三元体系在278.2 K及308.2 K温度条件下为简单三元体系,无复盐或固溶体生成,对应的稳定相图包含1个共饱和点,2条单变量曲线和2个单盐结晶区。对比三元体系278.2 K、308.2 K、348.2 K温度条件下的相图发现：308.2 K时,氯化钾结晶区最大,表明此时氯化钾最易析出;随温度进一步升高,氯化钙结晶形式由CaCl2·6H2O转变为CaCl2·2H2O。     

298.2 K四元体系MgCl2+CaCl2+AlCl3+H2O 相平衡研究

为获取粉煤灰含铝溶浸液中铝与共存钙、镁之间的作用规律,采用等温溶解平衡法开展了298.2 K时四元体系MgCl₂+CaCl₂+AlCl₃+H₂O相平衡研究,测定了平衡液相组成及平衡液相密度,同时,绘制了该四元体系的干基相图、水图、密度-组成图。研究发现:298.2 K四元体系MgCl₂+CaCl₂+AlCl₃+H₂O 稳定相图由2个共饱点、4个结晶区以及5条单变量曲线组成,有复盐溢晶石（2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O）生成,为复杂四元体系。4个结晶区分别对应3个单盐结晶区MgCl₂·6H₂O、CaCl₂·6H₂O、AlCl₃·6H₂O和1个复盐结晶区2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O,结晶区按照AlCl₃·6H₂O、MgCl₂·6H₂O、CaCl₂·6H₂O、2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O顺序依次减小,对应AlCl₃·6H₂O溶解度最小,2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O溶解度最大。      

含硫体系中SO32-对S2O32-浓度的影响

分析不同条件下模拟含硫体系反应过程中S2O32-与SO32-的浓度变化.结果表明,在未通空气时,SO32-的加入阻碍了S2O32-与Cu(NH3)42-发生氧化还原反应,通空气中时,SO32-加入有利于体系中S2O32-的浓度保持稳定.不加入SO32-时,S2O32-的氧化速度加剧,且有单质S0生成,降低主成分S2O32-的浸金效应.因此在碱性含硫浸金体系中,SO32-具有保持主成分S2O32-浓度稳定的作用.     

H3AsO4-FeSO4-K2SO4-H2O体系中水热矿物化固砷研究

本文在H3AsO4-FeSO4-K2SO4-H2O体系中研究了K+对水热臭葱石矿化沉砷过程中砷铁沉淀率、沉砷渣物相组成及转变规律的影响。结果表明：K+存在与否对沉砷渣物相组成影响显著,处于过饱和状态的Fe(III)除As(V)共沉淀生成臭葱石(FeAsO4?2H2O)并自身水解沉淀为碱式硫酸铁(Fe(OH)SO4)外,还会与K+结合以黄钾铁矾（KFe3(SO4)2(OH)6）形态竞争析出。当初始K+浓度为5 g/L、初始砷浓度10 g/L、初始铁砷摩尔比1.5、初始pH为1、反应温度160 ℃、搅拌转速500 r/min、反应时间3 h、氧分压0.6 MPa时,砷、铁沉淀率分别为96.7 %、96.5 %;沉砷渣物相组成主要为臭葱石、黄钾铁矾、碱式硫酸铁,其含量分别为65.0 %、24.2 %、10.8 %,臭葱石以大颗粒多面体状晶体形式产出,不规则晶体形态的黄钾铁矾小颗粒分散于其中;沉砷渣中 As、Fe、K、S含量分别为 23.39 %、25.72 %、1.84 %、4.09 %。通过将臭葱石矿化沉砷初始铁砷摩尔比控制在合理范围内可有效抑制亚稳态黄钾铁矾物相的形成,实现砷的高效沉淀、提高沉砷渣中砷含量并降低其产量。