论文部分内容阅读
柴达木盆地盐湖矿产资源含量丰富,蕴藏着大量的Li、Rb、Cs等稀有金属元素,具有极高的开发利用价值。五元体系Li+,Rb+,Cs+,Mg2+//SO42--H2O相平衡与相图是开发锂铷铯等稀有元素所需的基础研究。本文针对柴达木盆地盐湖卤水老卤的组成特点,采用等温溶解法对五元体系Li+,Rb+,Cs+,Mg2+//S042--H2O 及其四元体系 Li+,Rb+,Mg2+//SO42--H2O、Li+,Rb+,Cs+//SO42--H2O、三元体系Li+,Cs+//SO42--H2O等子体系在298.2 K、323.2 1K下的等温相平衡进行研究,测定了这几个体系在对应温度下的溶解度、密度、折光率,采用X-ray粉晶衍射法鉴定平衡固相组成。根据实验数据绘制了研究体系的空间立体图、投影图、密度-组成图、折光率-组成图及水图。三元体系Li+,Cs+//SO42--H2O在298.2 K、323.2 K时均属于复杂体系,有2种复盐形成,分别为3Li2SO4·Cs2SO4·2H2O、Li2SO4·Cs2SO4。其稳定相图都是由3个共饱点、4条单变量曲线和4个结晶区组成。其中,Li2SO4·Cs2SO4的结晶区面积最大,Cs2SO4的结晶区面积最小。对比两个温度下的稳定相图发现:单盐和复盐的结晶形式未发生改变,但盐的结晶区大小有所改变。随着温度的升高,3Li2SO4·Cs2SO4·2H2O 的结晶区明显增大,Li2SO4·H2O、Cs2SO4、Li2SO4.Cs2SO4的结晶区减小。四元体系 Li+,Rb+,Mg2+//SO42--H2O 在 298.2 K、323.2 K 时均为复杂体系,有 3 种复盐形成,分别为 3Li2SO4·Rb2SO4.2H2O、Li2SO4·Rb2SO4、Rb2SO4·MgSO4·6H2O。其稳定相图均是由4个共饱点、6个结晶区和9条单变量曲线构成。其中,Rb2SO4·MgSO4·6H2O的结晶相区面积最大,Rb2S04的结晶相区面积最小。对比该四元体系在298.2 K、323.2 K时的稳定相图发现:当温度从298.2 K升高到323.2 K时,硫酸镁的结晶形式从MgSO4·7H2O变为MgSO4·6H2O,其它单盐和复盐的结晶形式未发生变化,但结晶区大小有所改变,复盐 Rb2SO4.MgSO4.6H2O、3Li2SO4·Rb2SO4·2H2O 的结晶区明显增大,单盐Li2SO4·H2O和Rb2SO4的结晶区也增大。四元体系Li+,Rb+,Cs+//SO42--H2O在298.2 K、323.2 K时的相平衡极为复杂,有4种复盐和 1种固溶体形成,分别为3Li2SO4·Rb2SO4·2H2O、Li2SO4.Rb2SO4、3Li2SO4·Cs2SO4·2H2O、Li2SO4·Cs2SO4 和固溶体[(Rb,Cs)2SO4]。其稳定相图均是由6个共饱点、8个结晶区和13条单变量曲线构成。其中,Li2SO4·Cs2SO4的结晶区面积最大,Cs2SO4的结晶区面积最小。通过对比该四元体系在298.2 K、323.2 K时的稳定相图发现:单盐、复盐和固溶体的结晶形式未发生变化,但结晶区大小不同。随着温度的升高,单盐Li2SO4·H2O、Rb2S04和固溶体[(Rb,Cs)2SO4]的结晶区面积明显减小,复盐3Li2SO4·Cs2SO4·2H2O的结晶区明显增大。在五元体系Li+,Rb+,Cs+,Mg2+//SO42--H2O中,Li、Rb、Cs均为碱金属元素,原子半径相近,在水溶液中极易形成复盐或固溶体。同时,Mg为碱土金属元素,与Rb、Cs性质接近,极易形成复盐。因而在298.2 K、323.2 K时该体系均属于复杂体系,形成了 6种复盐和1种固溶体,分别为3Li2SO4·Rb2SO4·2H2O、Rb2SO4 MgSO4 6H2O、Li2SO4 Rb2SO4、Li2SO4 Cs2SO4、3Li2SO4 Cs2SO4 2H2O、Cs2SO4·MgSO4·6H2O以及固溶体[(Rb,Cs)2SO4]。其空间立体图均是由8个共饱点、25条单变量曲线和11个结晶区组成。其中,Rb2SO4·MgSO4·6H2O的结晶区面积最大,Cs2SO4的结晶区面积最小。当温度从298.2 K上升到323.2 K时,硫酸镁的结晶方式从七水变为六水。