五元体系(Li+,Na+//Cl-,SO42-,CO32--H2O)相平衡与相图研究

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本论文针对我国碳酸盐型卤水资源开发利用、富锂卤水高效沉锂,采用等温溶解平衡法开展以下体系:五元体系(Li+,Na+//Cl-,SO42-,CO32-–H2O)、四元子体系(Li+,Na+//Cl-,SO42-–H2O)、(Li+,Na+//Cl-,CO32-–H2O)、(Li Cl+Li2SO4+Li2CO3+H2O)和三元子体系(Li2SO4+Li2CO3+H2O)的相图与相平衡研究。基于其溶解度数据和水的百分含量以及物化性质数据绘制该体系的相图,水图以及物化性质-组成图。该研究对碳酸盐型盐湖资源开发利用、富锂母液中碳酸锂高效分离具有重要的指导意义。三元体系(Li2SO4+Li2CO3+H2O)在288.15 K和308.15 K时无固溶体和复盐生成,属于水合物Ⅰ型。该体系在288.15 K以及308.15 K下有一个零变量点(组成是Li2SO4·H2O+Li2CO3),两条单变量溶解度曲线、两个结晶区。对比两个温度发现,Li2CO3相区均比Li2SO4·H2O相区大。在两个温度下,平衡体系的物化性质如折光率和密度均随着w(Li2SO4)的变化有规律性变化。对该体系的物化性质进行理论值与实际值计算,发现两者吻合良好。四元体系(Li Cl+Li2SO4+Li2CO3+H2O)在273.15 K时的相图仅有一个零变量点E(Li Cl·2H2O+Li2SO4·H2O+Li2CO3),三条单变量溶解度曲线以及三个单盐结晶区。其水值和物化性质变化趋势均随着Z(Li2SO4)的增加有规律性的改变。四元体系(Li+,Na+//Cl-,CO32-–H2O)在273.15 K时的相图属于简单的相图。该体系在273.15 K下有两个零变量点E(Li Cl·2H2O+Li2CO3+Na Cl)和F(Li2CO3+Na Cl+Na2CO3·10H2O),五条单变量溶解度曲线以及四个单盐结晶区。且有Li Cl的存在下,Na Cl和Na2CO3溶解度比单盐溶解度小很多,说明Li Cl有很强的盐析作用。同时,该体系的水含量和密度、折光率均呈现规律性变化。四元体系(Li+,Na+//SO42-,CO32-–H2O)在288.15 K下有复盐生成。体系有三个零变量点,为E1(Li2SO4·H2O+Li2SO4·3Na2SO4·12H2O+Li2CO3)、E2(Na2SO4·10H2O+Li2SO4·3Na2SO4·12H2O+Li2CO3)和E3(Na2SO4·10H2O+Na2CO3·10H2O+Li2CO3),七条单变量溶解度曲线以及五个结晶区。平衡液相中的水含量,密度,折光率均有规律性的变化。五元体系(Li+,Na+//Cl-,SO42-,CO32-–H2O)在288.15 K下有四个零变量点为H1(Na2CO3·10H2O+Na Cl+Na2SO4·10H2O+Li2CO3)、H2(Li2SO4·3Na2SO4·12H2O+Na2SO4·10H2O+Na Cl+Li2CO3)、H3(Li2SO4·H2O+Li2SO4·3Na2SO4·12H2O+Na Cl+Li2CO3)和H4(Li2SO4·H2O+Li Cl·2H2O+Na Cl+Li2CO3),九条单变量曲线以及六个结晶区。同样Li Cl·2H2O的结晶区面积小于Li2CO3。平衡液相中的水含量、锂含量、物化性质均随着液相组成呈现规律性变化。
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