KCI在KCI-KgCl2-H2O體系中的結晶熱力學和動力學.pdf

1、氯化鉀在電解質(zhì)溶液中的結晶熱力學和動力學研究在地球礦物學領域、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研究為理論基礎，針對鹽湖氯化鉀資源的開發(fā)利用，對KCl-MgCl2-H2O三元體系中氯化鉀的結晶熱力學和動力學進行了研究。目前，大多數(shù)學者側重研究光鹵石分解液中的各種雜質(zhì)離子對KCl浮選的影響，但對于結晶法制取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晶動力學實驗研究及熱力學分

2、析報道，尚無對KCl-MgCl2-H2O體系中KCl結晶過程的具體描述和全面研究。因此，本文詳細的研究了KCl在KCl-MgCl2-H2O體系中的結晶過程，對抑制Mg2+負面影響，有效提高KCl產(chǎn)品的質(zhì)量有著重要意義。研究內(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，嚴重影響氯化鉀產(chǎn)品的質(zhì)量。在研究鎂離子對氯化鉀結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）分別測定了溫度范圍在5～50℃時KCl-MgCl2-H2O體系的溶解度數(shù)據(jù)，對溶液中的固相組成進行了測定，并繪制了此三元體系的相圖。結果發(fā)現(xiàn)在任意一個溫度下，KCl-MgCl2-H2O三元體系均存在5個結晶區(qū): KCl結晶區(qū)，KCl+Car結晶區(qū)，Car結晶區(qū)，Car+Bis結晶區(qū)，Bis結晶區(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。因此將結晶區(qū)域控制在KCl結晶區(qū)，可以提高KCl結晶的產(chǎn)量。
　　(2)研究了KCl-MgCl2-H2O三元體系中過飽和度和溫度對氯化鉀結晶的影響。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晶析出。通過對過飽和度和溫度的控制來實現(xiàn)晶體產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)化，如形貌、粒度等。

5、結果表明，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)量優(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KCl析出量的影響較大。
　　(3)對在5～80℃范圍內(nèi)的9個溫度，3個不同KCl

6、過飽和度下KCl晶體的生長速率進行了嚴格的模擬計算。利用OLI軟件（3.2版）對25℃下氯化鉀在KCl-MgCl2-H2O體系中的離子活度系數(shù)和熱力學平衡常數(shù)進行了模擬計算，從而嚴格計算了KCl的結晶生長速率。通過對KCl生長速率的實驗值與模型計算值的比較，證實了所建立的模型具有較高的準確度和可靠性。結果表明:在同一結晶溫度下，KCl的生長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晶體的生長速率隨著溫度的升高而增大，并且