扎布耶鹽湖鹵水的等溫蒸發(fā)結(jié)晶和超聲升溫結(jié)晶過程研究.pdf

1、本文以西藏地區(qū)扎布耶鹽湖鹵水為研究對(duì)象，重點(diǎn)研究了鹵水的等溫蒸發(fā)結(jié)晶行為和超聲升溫結(jié)晶行為。采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)等化學(xué)分析方法，分析了液相和固相的化學(xué)組成;采用XRD分析了結(jié)晶產(chǎn)物的物相組成;采用掃描電子顯微鏡、激光粒度儀等手段研究了結(jié)晶產(chǎn)物的形態(tài);考察了在不同結(jié)晶條件下，各種元素的富集及其礦物鹽的析出規(guī)律;考察了超聲波對(duì)鹵水升溫結(jié)晶熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的影響，并對(duì)碳酸鋰的析出行為做了重點(diǎn)研究。主要結(jié)論如下:

2、r>　　(1)20℃等溫蒸發(fā)結(jié)晶（即A組）過程中，礦物鹽析出路線為: NaCl（石鹽）、KCl（鉀石鹽）、K3Na(SO4)2（鉀芒硝）和Na3H(CO3)2·2H2O（天然堿），而-20℃冷凍后20℃等溫蒸發(fā)結(jié)晶（即B組）的礦物鹽析出路線為:NaCl（石鹽）、KC1(鉀石鹽)和K3Na(SO4)2（鉀芒硝）。兩種條件下所得結(jié)晶鹽主要表現(xiàn)為四種晶體形態(tài):立方狀、板條狀、柱狀和放射狀。A、B組的結(jié)晶路線均與理論上Na+、K+//Cl-、C

3、O32-、SO42--H2O五元介穩(wěn)相圖(25℃)結(jié)晶路線有較大差別。
　　(2)在A、B組樣品的結(jié)晶試驗(yàn)中，鋰的富集和析出效果均較差，說明低溫蒸發(fā)狀態(tài)下難以集中析出鋰鹽。鉀的富集效果分散，集中在蒸發(fā)中后期析出。A組中硼的析出階段集中在蒸發(fā)中期，而B組中始終沒有硼的析出。
　　(3)研究了扎布耶鹽湖鹵水的升溫結(jié)晶行為，并考察了外加超聲場(chǎng)對(duì)結(jié)晶過程的影響，結(jié)果表明超聲波對(duì)扎布耶鹽湖鹵水升溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的影響十分顯著，外加超聲明顯

4、縮短成核誘導(dǎo)期。當(dāng)超聲頻率為40 kHz、功率為60 W，升溫區(qū)間為40℃～70℃時(shí)，成核誘導(dǎo)期縮短了70.4％。
　　(4)通過熱力學(xué)計(jì)算得出，在有無超聲場(chǎng)作用下:晶體生長(zhǎng)方式分別為二維擴(kuò)散型生長(zhǎng)和連續(xù)型生長(zhǎng);形核級(jí)數(shù)分別為0.16和0.2;界面張力值分別為0.34×10-3 N·m-1和0.377×10-3 N·m-1;鹵水在超聲場(chǎng)作用下結(jié)晶，其臨界形核功和臨界形核半徑均比無超聲情況時(shí)要小。
　　(5)超聲波能夠提高結(jié)晶