硫酸镁亚型盐田卤水低温冷冻结晶规律的研究

针对青海大浪滩盐湖区盐田卤水做了低温冷冻结晶规律的研究,该盐湖区为典型的硫酸镁亚型卤水,研究了其在低温冷冻时卤水的物理性质变化及析盐结晶规律。结果表明,该盐田卤水在-16~0 ℃低温冷冻时析盐顺序为MgSO4·7H2O→MgSO4·6H2O→Na2SO4·3K2SO4。通过对不同温度下的液相组分分析和固相X射线衍射分析表明,利用冷冻方式开采此卤水时,最适宜的冷冻温度应控制在-8 ℃左右。此时,该卤水组成中SO42-的质量分数低于2%,可以简化为Na+,K+,Mg2+∥Cl--H2O四元体系,以便达到开采氯化钾的工艺需求,为该盐湖卤水的综合开发利用提供理论依据。     

含钾硝水盐体系降温过程研究

盐湖地区通常冬季冷能资源丰富,研究低温下盐湖卤水的相关系以及析盐规律可为开发盐湖资源低温加工工艺提供理论指导。针对新疆硝酸盐型盐湖矿物浸取液所属的水盐体系Na+,K+∥Cl-,SO42-,NO3--H2O进行了自然降温和人工降温实验,研究了不同组成的硝酸盐水盐体系在降温过程中的液相组成变化和析盐规律。研究表明:相同组成的卤水体系,降温速度在一定范围内对盐类结晶规律的影响不大;组成不同的卤水体系,降温过程中盐析规律表现不同;位于Na2SO4·10H2O结晶区的卤水,快速降温能够避免或减少钾芒硝和钠硝矾复盐的析出;硝酸盐含量偏高的卤水,过低的温度会导致硝酸钾或硝酸钠析出;降温至-15℃时,硫酸根的去除率可以达到94%。     

50℃下K~+,Na~+//Cl~-,SO_4~(2-),NO_3~--H_2O体系相平衡研究

通过查阅文献,整理获得完整的50℃下K+,Na+//Cl-,SO42-,NO3--H2O体系相平衡实验数据,据此绘制出了该体系的平衡相图以及氯化钠饱和时的干盐投影图,并进行了分析。结果表明:在50℃下K+,Na+//Cl-,SO42-,NO3--H2O体系存在8个单盐结晶区、18个两盐共饱面、16条三盐共饱曲线和5个零变量点。8个单盐结晶区分别是:NaCl、NaNO3、3K2SO4·Na2SO4、KCl、KNO3、Na2SO4、Na2SO4·NaNO3·H2O、K2SO4,其中Na2SO4、K2SO4及复盐3K2SO4·Na2SO4的结晶区较大,对应的溶解度较小,NaNO3、Na2SO4·NaNO3·H2O盐的结晶区较小,对应溶解度较大。在氯化钠饱和时的干盐图中,有6个两盐共饱面、9条单变量曲线和4个零变量点。和25℃下的相图相比,复盐3K2SO4·Na2SO4和Na2SO4·NaNO3·H2O的饱和区均有较大程度地缩小。     

35℃时Na_2SO_4-MgSO_4-(NH_4)_2SO_4-H_2O体系相图及其应用

针对白钠镁矾矿产资源的加工开发,提出以硫酸铵做盐析剂分离白钠镁矾制备镁氮复肥和硫酸钠的设想,采用等温法测定了35℃时Na2SO4-Mg SO4-(NH4)2SO4-H2O四元体系的溶解度,并依据相平衡数据绘制了相图。该相图存在4个共饱点和6个结晶区,6个结晶区分别是Mg SO4·7H2O结晶区,Mg SO4·Na2SO4·4H2O复盐结晶区,Na2SO4结晶区,Na2SO4·(NH4)2SO4·4H2O复盐结晶区,(NH4)2SO4结晶区,以及Mg SO4·(NH4)2SO4·6H2O复盐结晶区,其中Mg SO4·(NH4)2SO4·6H2O的结晶区最大,表明该复盐Mg SO4·(NH4)2SO4·6H2O易于结晶析出。依据相图分析和计算,设计了白钠镁矾矿和(NH4)2SO4为原料制备氮镁复肥和十水硫酸钠的新工艺,新工艺具有生产母液不需蒸发水分,显著节能的优点。     

青海大风山芒硝矿晶间卤水25℃等温蒸发实验

本文进行了青海柴达木盆地大风山芒硝矿晶间卤水25 oC等温蒸发试验,结合Na+,K+,Mg2+//Cl-,SO42-25℃五元水盐体系(介稳)相图,研究了该卤水在等温蒸发过程中盐类矿物的结晶路线和析出顺序,采用X射线衍射手段进行了析出矿物的物相分析,为该卤水的开发和综合利用提供了基础数据。     

273.15 K下四元体系Li+，Mg2+∥ Cl-，SO42——H2O相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了273.15 K下四元体系Li+,Mg2+∥Cl-,SO42--H2O的相平衡关系。测定了该体系各种盐类的溶解度及溶液密度, 并绘制相图。研究结果表明：273.15 K下四元体系Li+,Mg2+∥Cl-,SO42--H2O等温相图有5个单盐结晶区（Li2SO4·H2O,MgSO4·7H2O,LiCl·2H2O, LiCl·MgCl2·7H2O,MgCl2·6H2O）;7条单变量线和3个共饱点。与该体系下298.15 K相图相比,MgSO4·7H2O结晶区变大;Li2SO4·H2O和MgCl2·6H2O结晶区明显减小;LiCl·MgCl2·7H2O和LiCl·2H2O结晶区比较小,减小不明显。温度对硫酸盐结晶区的影响较大。     

一里坪盐湖卤水冷冻转化

取密度分别为1.215、1.218、1.221 g/cm3的一里坪盐湖晶间卤水分别在-5、-10、-15、-20 ℃进行冷冻除硫酸根实验,得到卤水冷冻除硫酸根最佳条件：卤水密度为1.215 g/cm3、冷冻温度为-15 ℃;当冷冻卤水中硫酸根质量浓度降低到原卤水中硫酸根质量浓度的1/3左右时进行固液分离。将盐湖卤水在选定条件下冷冻除硫酸根,固液分离后的卤水在实验室模拟自然蒸发。从卤水特征系数分析,冷冻后的卤水也应归入硫酸镁亚型盐湖卤水,但在自然蒸发过程中液相点的变化趋势符合25 ℃下Na+、K+、Mg2+∥Cl-—H2O四元体系相图。同时,将未经冷冻的原始卤水在实验室模拟自然蒸发时,液相点的变化趋势与Na+、K+、Mg2+∥Cl-、SO42-—H2O五元体系25 ℃介稳相图吻合。所以,从相图应用的角度看,硫酸镁亚型盐湖卤水通过冷冻脱硝实现了由五元体系向四元体系转化的可行性,从而可为一里坪盐湖卤水的开采利用提供工艺参考,并为硫酸盐型盐湖卤水的转型提供理论支撑。     

罗布泊卤水生产硝酸钾半成品工艺研究--相图分析及计算

提出了25℃NaCl饱和时Na^ ,K^ ,Mg^2 //Cl^-,NO3^-,SO4^2--H2O六元体系相图的表示方法，确定了有关点的液固平衡数据，并以此进行新疆罗布泊卤水矿制取硝酸钾半成品等温蒸发过程的分析研究，明确了该过程中盐的析出顺序为：NaCl,NaCl Na2SO4,NaCl Na2SO4.MgSO4.4H2O,NaCl Na2SO4.MgSO4.4H2O 3K2SO4.Na2SO4,NaCl Na2SO4 Na2SO4.MgSO4.4H2O 3K2SO4.Na2SO4 NaNO3.Na2SO4.2H2O计算出各种盐的析出量及蒸发水量，确定了利用新疆罗布泊卤水钾矿资源制取硝酸钾的工艺路线，对工艺研究有重要的指导意义。     

K~+, Na~+//Cl~-,SO_4~(2-),NO_3~--H_2O体系热力学研究

通过引入表达离子缔合或离子间的短程静电作用项,提高了局部组成模型关联单一电解质水溶液体系热力学性质的精度,并通过建立新的计算多元混合体系作用参数的方法,将其推广应用到多离子电解质溶液体系。在此基础上,预测了Na+//Cl-,SO2-3,H2O、K+//Cl-,SO2-4,NO-4,NO-3,H2O、K+,Na+//Cl-,SO2-4,H2O、K+,Na+//Cl-,NO-3,H2O3,H2O、K+,Na+//SO2-4,NO-3,H2O5个四元体系及K+,Na+//Cl-,SO2-4,NO-五元体系的溶解度,模型参数均通过上述体系所包含的二元、三元体系的溶解度数据获得,计算结果满意。     

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。     

298K下Na~+,K~+//Cl~ˉ,SO_4~(2ˉ),NO_3~ˉ-H_2O五元体系液固介稳相平衡

研究了298 K下,五元体系Na+,K+//Clˉ,SO42ˉ,NO3ˉ-H2O的液固介稳相平衡。采用等温蒸发法确定了溶液的介稳平衡溶解度。根据实验数据,绘制出了该体系介稳相图中氯化钠介稳饱和区以及氯化钠饱和条件下的介稳相平衡投影相图。相图中,有四个四盐共饱的零变量点、九个三盐共饱的单变量线和六个两盐结晶区:Na2SO4·Na NO3·H2O+Na Cl,3K2SO4·Na2SO4+Na Cl,Na NO3+Na Cl,KNO3+Na Cl,Na2SO4+Na Cl和KCl+Na Cl。该体系在298 K下的介稳相图和稳定平衡相图存在一定的差别,复盐3K2SO4·Na2SO4的结晶区明显缩小。     

光卤石溶解重结晶制取氯化钾工艺计算方法

察尔汗盐湖灶我国最大的钾镁盐湖,钾盐资源主要赋存在钠盐层的晶间卤水中,晶间卤水主要含KCl、NaCl、MgCl_2。卤水自然蒸发浓缩结晶路线是:首先结晶氯化钠,其次结晶光卤石(KCl·MgCl_2·6H_2O),最后结晶水氯镁石(MgCl_2·6H_2O)。从这种类型的卤水中提取钾盐产品的方法,通常是抽取晶间卤水,在钠盐池蒸发析出氯化钠,卤水浓缩至光卤石点时,将卤水排入光卤石池继续蒸发析出光卤石,卤水在光卤石池浓缩至水氯镁石点时,作为老卤排弃。收获光卤石池中的光卤石矿运到加工厂经冷分     

含硝酸盐水盐体系降温过程研究

针对新疆硝酸盐矿开发过程中涉及到的水盐体系Na+//Cl-,SO42-,NO3- -H2O,研究了具有不同浓度特征的硝酸盐水盐体系在自然降温过程中液相组成及结晶规律的变化。研究表明：随着温度的降低,十水硫酸钠的结晶区扩大,复盐 Na2SO4·NaNO3·H2O和硫酸钠的结晶区缩小至消失,氯化钠、硝酸钠的结晶区变化不大;常温下处于不同盐类饱和状态下的溶液,降温过程中将出现不同的结晶路线;对于氯化钠、硝酸钠和 Na2SO4·NaNO3·H2O三盐共饱的卤水,随着温度的降低,三盐始终饱和并析出,但液相组成变化由3种盐的结晶速率共同决定。     

K+,Na+//Cl-,SO2-4 ,NO-3-H2O体系热力学研究

通过引入表达离子缔合或离子间的短程静电作用项,提高了局部组成模型关联单一电解质水溶液体系热力学性质的精度,并通过建立新的计算多元混合体系作用参数的方法,将其推广应用到多离子电解质溶液体系.在此基础上,预测了Na+//Cl-,SO2-4,NO-3,H2O、K+//Cl-,SO2-4,NO-3,H2O、K+ ,Na+//Cl-,SO2-4,H2O、K+ ,Na+//Cl-,NO-3,H2O、K+,Na+// SO2-4,NO-3,H2O 5个四元体系及K+,Na+//Cl-,SO2-4,NO-3,H2O 五元体系的溶解度,模型参数均通过上述体系所包含的二元、三元体系的溶解度数据获得,计算结果满意.     

硫含量对铝酸钠种分母液盐蒸发结晶析出的影响

研究了高硫铝土矿中硫对拜耳法NaAl(OH)4种分母液蒸发排盐的影响.结果表明,NaAl(OH)4溶液深度蒸发排盐渣中主要存在Na2CO3·H2O和NaAlO2·1.25H2O,苛碱浓度300~310 g/L时能有效析出Na2CO3且不导致NaAlO2析出过高.硫对NaAl(OH)4溶液中Na2CO3、硫盐和NaAlO2析出影响很大,析出率均随硫含量增加而增加,且排盐率均在60%以上.Na2SO4对析出率影响最大,硫浓度6 g/L时排盐率可达91.33%;Na2SO3的影响稍低;Na2S对析出率影响较小,硫浓度6 g/L时排盐率仅为68.49%.将硫浓度为4.5 g/L的NaAl(OH)4溶液蒸发至苛碱浓度为310 g/L时排盐渣中存在Na2CO·3H2O,NaAlO21.25·H2O,Na2CO32Na2SO4和其他形式复盐.蒸发过程中有部分低价硫被氧化,约有7%和4%的S2氧化为S2+和S4+,7%~11%S4+氧化为S6+.Na2CO3和各价态硫化合物交互作用,影响蒸发排盐效果.     

查干诺尔碱矿成矿物质相平衡的研究

模拟查干诺尔碱矿的矿体及晶间卤水组成,进行了属于Na_2CO_3—NaHCO_3—Na_2SO_4—NaCl—H_2O体系的卤水25℃的等温蒸发试验和CO_2对该卤水的气液相平衡试验。根据等温蒸发的析盐规律和气液相平衡的数据,讨论了查干诺尔碱矿成矿物质的相平衡;认为成矿物质的沉积是在低温和低CO_2浓度下形成的。     

Na+,K+∥Br-,B4O2-7-H2O交互四元体系348K相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了348 K时交互四元体系Na+,K+//Br-,B4O2-7-H2O的相平衡及平衡液相,测定了平衡液相的溶解度以及密度,补充了该体系在348 K下的溶解度和密度数据.研究结果发现,该体系属于简单共饱和体系,无复盐和固溶体生成.根据实验数据绘制了相应的相图、密度-质量分数图和含水量图,相图中有2个共饱点,5条单变量曲线,4个结晶区.4个结晶区的平衡固相分别为:Na2B4O7·5H2O,K2B4O7·4H2O,KBr和NaBr.从相图上可以看出,该体系在348 K时Na2B4O7·5H2O的结晶区最大,NaBr的结晶区最小.     

三元体系Li+、K+//SO42- -H2O 273 K介稳相平衡研究

为了开发利用盐湖卤水中的锂、钾资源,采用等温蒸发法研究了三元体系Li 、K //SO42- -H2O 273 K时的介稳相平衡,测定了该体系的溶解度和液相密度,根据溶解度数据绘制了相图.该体系的介稳相图由3条单变量曲线、3个结晶相区和2个共饱点组成.3个结晶区分别对应于 K2SO4、Li2SO4·H2O和KLiSO4的结晶区;共饱点液相组成分别为 w(Li2SO4)26.21 %、w(K2SO4)1.82 %和w(Li2SO4)12.91 %、w(K2SO4)7.94 %.同时用经验公式计算了平衡液相的密度,计算结果与实验数据偏差很小.     

三元体系Li_2SO_4-LiBO_2-H_2O在288.15K时介稳相平衡

采用等温蒸发法,测定了三元体系Li2SO4-LiBO2-H2O在288.15 K时的溶解度和液相的物化性质(密度、折光率、p H值)。结果表明:该体系有2条单变量曲线;1个共饱点(Li2SO4·H2O+LiBO2·8H2O),对应的液相组成(质量分数)为:Li2SO424.47%,LiBO21.20%;2个单盐结晶区,分别是:Li2SO4·H2O和Li BO2·8H2O。其中,LiBO2·8H2O的结晶区较大,原因是Li2SO4对Li BO2有强烈的盐析作用。与该体系的稳定相图相比,盐的结晶形式没有变化,但是15℃介稳相图中Li2SO4·H2O结晶区面积增大,而LiBO2·8H2O结晶区面积减小。该三元体系为水合物Ⅰ型,没有固溶体及复盐生成。平衡液相的物化性质随溶液中硫酸锂质量分数的增大而呈现规律性的变化,密度和折光率在共饱点处有最大值。用经验公式对密度和折光率进行了关联,计算值和实验值吻合较好。     

碱金属掺杂硫酸钙短晶的常压水热法合成与热稳定性分析

以磷石膏为原料,采用常压水热法,在Ca2+、Na+、K+氯化物电解质溶液体系中制备了硫酸钙晶须.研究了产物硫酸钙的晶体形貌、晶体结构、受热失水温度和晶体生长控制机理.结果表明:在10wt%~30wt%Ca2+、Na+、K+的氯化物电解质溶液,水热结晶产物形貌均为长径比范围在3~7的短晶.其中,在Ca2+、Na+、K+氯化物体系下,磷石膏分别转化为CaSO4·0.5H2O、Na2 Ca5(SO4)6·3H2O(水钠钙矾石)、K2 Ca(SO4)2·H2O(多钙钾石膏)短晶,晶体受热失水温度分别约为161.2℃、259.4℃与489.8℃.探讨了所掺杂碱金属离子的对短晶结构与热稳定性的影响.为硫酸钙基晶须在塑料改性的应用研究和工业化生产奠定研究基础.