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五元体系Na~+,K~+,Mg~(2+)//Cl~-,Br~--H_2O 313K相平衡研究

翁延博  
【摘要】: 本课题是国家“十一.五”科技支撑计划项目“钾镁盐矿生态化开发系统工程研究”中的应用基础研究一部分。为了最大限度地保护环境和提高资源利用率,将采用水采法进行开采,但其开采技术在国内外尚无大规模生产先例。为了避免在推进钾盐产业化进程中投资的盲目性,降低项目经济风险,本文对钾镁盐矿矿石进行了初步的溶浸试验探索性研究。采用盐矿真实岩心,对岩心特殊加工,制成防漏、防渗的几何体;室内模拟溶浸温度,注水采卤,分析卤水离子变化,找出合理采卤温度,了解矿藏溶腔模型变化。 并且进一步测定了相关体系的相平衡数据,为钾镁盐矿的工业化开发提供了必需的基础数据。该钾镁盐矿是一个比较复杂的体系,由Na~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Cl~-、Br~-、CO_3~(2-)、SO_4~(2-)等离子组成,其相平衡及平衡溶液物化性质的研究,对于开发该盐矿资源是必不可少的基础性研究工作。 针对钾镁盐矿体系,在313K下采用等温溶解平衡法,测定了五元体系Na~+,K~+,Mg~(2+) // Cl~-,Br~--H_2O及其四个四元子体系、六个三元子体系相平衡关系和相应的平衡溶液的物化性质(密度、折光率、pH值、粘度)。绘制了三元子体系的相图,物化性质-组成图;绘制了四元子体系及五元体系的有关相图。填补了该体系溶解度数据和平衡溶液物化性质参数研究方面的空白。 相平衡研究中,同时含有氯离子和溴离子的体系中生成了固体溶液,在所研究的三元、四元及五元体系中均有出现。三元体系KBr-MgBr_2-H_2O 313K时生成了一种复盐KBr·MgBr_2·6H_2O,在含该三元体系的四元、五元体系中也发现了该复盐的结晶区。 将Pitzer理论应用到了高浓度、多组分的实际体系,采用三元体系溶解度数据,运用多元线性回归法拟合了Pitzer方程中313K时所涉及各种盐的单盐参数及混合离子作用参数,计算出了各种盐313K时溶解平衡常数。对于含固溶体的三元子体系,拟合了平衡固相与液相组成之间新的经验关系式,使该类相平衡的计算得到简化。运用Pitzer方程对简单四元体系及六个三元体系相平衡进行了理论计算,计算结果与实验结果基本吻合。 本文研究成果尚未见国内外文献报道。


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