KCI在KCI-KgCl2-H2O體系中的結(jié)晶熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué).pdf

1、氯化鉀在電解質(zhì)溶液中的結(jié)晶熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究在地球礦物學(xué)領(lǐng)域、鹵水/海水曬鹽、鹽湖氯化鉀資源的開發(fā)利用等方面有著重要的意義。本論文以水鹽體系的相化學(xué)研究為理論基礎(chǔ)，針對(duì)鹽湖氯化鉀資源的開發(fā)利用，對(duì)KCl-MgCl2-H2O三元體系中氯化鉀的結(jié)晶熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。目前，大多數(shù)學(xué)者側(cè)重研究光鹵石分解液中的各種雜質(zhì)離子對(duì)KCl浮選的影響，但對(duì)于結(jié)晶法制取KCl的多元體系而言，除了少量的三元和四元體系相平衡的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究及熱力學(xué)分

2、析報(bào)道，尚無對(duì)KCl-MgCl2-H2O體系中KCl結(jié)晶過程的具體描述和全面研究。因此，本文詳細(xì)的研究了KCl在KCl-MgCl2-H2O體系中的結(jié)晶過程，對(duì)抑制Mg2+負(fù)面影響，有效提高KCl產(chǎn)品的質(zhì)量有著重要意義。研究?jī)?nèi)容主要有以下三方面:
　　(1)在以光鹵石(MgKCl3·6H2O)為原料制備氯化鉀的工藝中，分解液中含有大量的鎂離子，嚴(yán)重影響氯化鉀產(chǎn)品的質(zhì)量。在研究鎂離子對(duì)氯化鉀結(jié)晶的影響這一過程中，KCl-MgCl2-H

3、2O體系的固液相平衡數(shù)據(jù)是非常重要的。論文通過恒溫溶解法（靜態(tài)法）分別測(cè)定了溫度范圍在5～50℃時(shí)KCl-MgCl2-H2O體系的溶解度數(shù)據(jù)，對(duì)溶液中的固相組成進(jìn)行了測(cè)定，并繪制了此三元體系的相圖。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在任意一個(gè)溫度下，KCl-MgCl2-H2O三元體系均存在5個(gè)結(jié)晶區(qū): KCl結(jié)晶區(qū)，KCl+Car結(jié)晶區(qū)，Car結(jié)晶區(qū)，Car+Bis結(jié)晶區(qū)，Bis結(jié)晶區(qū)(Car表示MgKCl3·6H2O，Bis表示MgCl2·6H2O)。在同一溫

4、度下，KCl的平衡濃度隨著MgCl2平衡濃度的增大而減小;在同一MgCl2平衡濃度下，KCl的平衡濃度隨著溫度的升高而增大。因此將結(jié)晶區(qū)域控制在KCl結(jié)晶區(qū)，可以提高KCl結(jié)晶的產(chǎn)量。
　　(2)研究了KCl-MgCl2-H2O三元體系中過飽和度和溫度對(duì)氯化鉀結(jié)晶的影響。在溫度范圍為5～50℃，加入晶種的條件下，將六水氯化鎂加入到氯化鉀飽和溶液中使氯化鉀結(jié)晶析出。通過對(duì)過飽和度和溫度的控制來實(shí)現(xiàn)晶體產(chǎn)品的質(zhì)量?jī)?yōu)化，如形貌、粒度等。

5、結(jié)果表明，在50℃且較低的過飽和度下可得到質(zhì)量較好的立方體狀KCl晶體，晶體體型規(guī)則、粒度大、表面光滑，質(zhì)量?jī)?yōu)良。在同一溫度下，KCl晶體析出量隨著過飽和度的增大而增大，KCl晶體的生長(zhǎng)速率也隨著過飽和度的增大而增大;在同一過飽和度下，KCl晶體析出量隨著溫度的升高而增大，KCl晶體的生長(zhǎng)速率也隨著溫度的升高而增大;并且在較高過飽和度的情況下，溫度對(duì)KCl析出量的影響較大。
　　(3)對(duì)在5～80℃范圍內(nèi)的9個(gè)溫度，3個(gè)不同KCl

6、過飽和度下KCl晶體的生長(zhǎng)速率進(jìn)行了嚴(yán)格的模擬計(jì)算。利用OLI軟件（3.2版）對(duì)25℃下氯化鉀在KCl-MgCl2-H2O體系中的離子活度系數(shù)和熱力學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行了模擬計(jì)算，從而嚴(yán)格計(jì)算了KCl的結(jié)晶生長(zhǎng)速率。通過對(duì)KCl生長(zhǎng)速率的實(shí)驗(yàn)值與模型計(jì)算值的比較，證實(shí)了所建立的模型具有較高的準(zhǔn)確度和可靠性。結(jié)果表明:在同一結(jié)晶溫度下，KCl的生長(zhǎng)速率隨著溶液過飽和度的增大而增大;在同一過飽和度下，KCl晶體的生長(zhǎng)速率隨著溫度的升高而增大，并且