四元体系LiC1+MgCl2+KC1+H2O323.15K等温相图研究

摘要

为了从高镁锂比的盐湖卤水中高效、廉价地提取锂资源，结合国内外研究现状，使用廉价的氯化钾作为沉镁剂被认为是对锂资源进行提取最经济有效的方法。为此，需要对四元体系LiCl+MgCl2+KCl+ H2O的相图进行研究。为掌握其分离提取的机理，必须首先对四元体系LiCl+MgCl2+KCl+H2O从低温到高温的相图进行研究。但目前该体系高于常温的相图尚未见报导，本文从该体系323.15 K下的相图着手，对该体系高温下的相图进行研究，开展了以下工作:
　　1.采用等温相平衡法对该体系进行相平衡研究，平衡固相通过湿固相法与X射线衍射法相结合进行确定。为了确保实验数据的准确性，对该体系中存在的各离子的分析方法经过了改进及实验验证。Cl-、Mg2+、K+的分析误差分别小于±0.05％、±0.1％、±0.3％。实验结果表明，四元体系LiCl+MgCl2+ KCl+H2O323.15 K下的等温相图分为五个固相结晶区，分别为LiCl·H2O、LiCl·MgCl2·7H2O、MgCl2·6H2O、KCl和KCl·MgCl2·6H2O，其中KCl的固相结晶区最大，占干基图面积75％以上，MgCl2·6H2O的固相结晶区最小，占干基图面积不到1％。相图中存在三个四元共饱点:LiCl·H2O+LiCl·MgCl2·7H2O+KCl·MgCl2·6H2O、LiCl·H2O+KCl·MgCl2·6H2O+KCl、LiCl·MgCl2·7H2O+KCl·MgCl2·6H2O+MgCl2·6H2O，并得到了所有共饱点的精确组成。
　　2.在精确实验测定的基础上，进一步选择了适合描述从低到高浓度水溶液热力学性质的Pitzer-Simonson-Clegg(PSC)模型对四元体系LiCl+MgCl2+KCl+H2O及其子体系323.15 K下的热力学性质进行描述和预测。使用PSC模型对四元体系LiCl+MgCl2+KCl+H2O的各子体系323.15 K下的热力学数据进行参数拟合，然后在仅使用模型二元参数和三元参数的情况下，对四元体系LiCl+MgCl2+KCl+H2O323.15 K下的等温溶解度相图进行预测，得到了四元体系LiCl+MgCl2+ KCl+H2O323.15 K下完整的溶解度相图。发现模型预测结果与实验数据十分吻合，说明了实验测定得到溶解度相图数据是可靠的，同时验证了PSC模型具有良好的预测能力。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 锂的性质和用途

1．1．1 锂的性质

1．1．2 锂的用途

1．1．3 锂资源的分布

1．2 锂资源的提取

1．2．1 从锂矿石中提锂

1．2．2 从盐湖卤水中提锂

1．3 本课题的研究意义及研究内容

2 四元体系LiCl+MgCl2+KCl+H2O及其子体系的研究现状

2．1 二元体系

2．1．1 LiCl+H2O

2．1．2 KCl+H2O

2．1．3 MgCl2+H2O

2．2 三元子体系

2．2．1 LiCl+MgCl2+H2O

2．2．2 MgCl2+KCl+H2O

2．2．3 LiCl+KCl+H2O

2．3 四元体系LiCl+MgCl2+KCl+H2O

2．4 小结

3 四元体系LiCl+MgCl2+KCl+H2O 323．15 K等温相图的实验测定

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂与仪器

3．2．2 离子分析方法的研究

3．2．3 实验过程

3．3 实验结果

3．3．1 各三元子体系相图的实验结果

3．3．2 X射线衍射法测定LiCl·MgCl2·7H2O的实验结果

3．3．3 四元体系LiCl+MgCl2+KCl+H2O的实验结果

3．4 结果讨论

3．5 小结

4 四元体系LiCl+MgCl2+KCl+H2O 323．15 K等温相图的模型预测

4．1 引言

4．2 热力学模型简介

4．2．1 Debye-Hückel理论

4．2．2 Pitzer模型

4．2．3 Pitzer-Simonson-Clegg(PSC)模型

4．2．4 UNIQUAC模型

4．2．5 MSA模型

4．2．6 BET模型

4．2．7 小结

4．3 二元模型参数的拟合

4．4 三元模型参数的拟合

4．6 小结

5 结论

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢