五元体系Na+，K+，Mg2+//Cl-，Br--H2O 313K相平衡研究

论文摘要

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+、Mg2+、Ca2+、Cl-、Br-、CO32-、SO42-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+,Mg2+ // Cl-,Br--H2O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-MgBr2-H2O 313K时生成了一种复盐KBr·MgBr2·6H2O,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。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 水盐体系相平衡实验研究现状
• 1.2.1 国内外实验相平衡研究现状
• 1.2.2 镁盐资源及相平衡研究现状
• 1.2.3 溴盐资源及相平衡研究现状
• 1.3 电解质溶液理论的发展现状
• 1.3.1 经典电解质溶液理论模型
• 1.3.2 半经验电解质溶液理论模型
• 1.3.3 统计力学模型及分子模拟
• 1.4 本文研究现状及工作
• 1.4.1 课题研究现状
• 1.4.2 课题的意义与研究内容
• 第二章 钾镁盐矿的溶浸实验研究
• 2.1 文献综述
• 2.1.1 钾盐资源开发现状
• 2.1.2 钾盐开采技术
• 2.2 实验目的
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 实验试剂和仪器
• 2.3.2 实验流程
• 2.4 实验结果
• 2.4.1 矿石组成实验结果
• 2.4.2 矿石溶浸实验结果
• 2.5 小结
• 第三章 相平衡实验研究方法学
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 水盐体系相平衡研究方法
• 3.1.2 本论文实验方法
• 3.2 实验试剂
• 3.3 实验仪器
• 3.4 分析方法
• 3.4.1 平衡液相的分析方法
• 3.4.2 平衡液相物化性质的测定方法
• 3.4.3 平衡固相的鉴定
• 第四章 三元子体系相平衡及平衡液相物化性质的研究
• 4.1 文献综述
• 4.1.1 三元水盐体系组成表示法
• 4.1.2 三元水盐体系相图的种类
• 4.2 实验研究现状
• 2O 313K实验结果'>4.3 三元体系NaBr-KBr-H₂O 313K实验结果
• 4.3.1 相平衡实验结果
• 4.3.2 物化性质研究结果
• 4.3.3 结果讨论
• 2-H₂O 313K实验结果'>4.4 三元体系NaBr-MgBr₂-H₂O 313K实验结果
• 4.4.1 相平衡实验结果
• 4.4.2 物化性质研究结果
• 4.4.3 结果讨论
• 2-H₂O 313K实验结果'>4.5 三元体系KBr-MgBr₂-H₂O 313K实验结果
• 4.5.1 相平衡实验结果
• 4.5.2 物化性质研究结果
• 4.5.3 结果讨论
• 2O 298K，313K，333K实验结果'>4.6 三元体系KCl-KBr-H₂O 298K，313K，333K实验结果
• 4.6.1 相平衡实验结果
• 4.6.2 物化性质研究结果
• 4.6.3 平衡液相密度和折光率的计算
• 4.6.4 结果讨论
• 2O 298K，313K，333K实验结果'>4.7 三元体系NaCl-NaBr-H₂O 298K，313K，333K实验结果
• 4.7.1 相平衡实验结果
• 4.7.2 物化性质研究结果
• 4.7.3 平衡液相密度和折光率的计算
• 4.7.4 结果讨论
• 2-H₂O 313K实验结果'>4.8 三元体系MgC12-MgBr₂-H₂O 313K实验结果
• 4.8.1 相平衡实验结果
• 4.8.2 物化性质研究结果
• 4.8.3 平衡液相密度和折光率的计算
• 4.8.4 结果讨论
• 4.9 小结
• 第五章 四元子体系相平衡及平衡液相物化性质的研究
• 5.1 文献综述
• 5.1.1 四元水盐体系分类
• 5.1.2 四元水盐体系表示法
• 5.2 实验研究现状
• +，K⁺，Mg²⁺// Br--H₂O 313K实验结果'>5.3 简单四元体系Na⁺，K⁺，Mg²⁺// Br--H₂O 313K实验结果
• 5.3.1 相平衡实验结果
• 5.3.2 物化性质研究结果
• 5.3.3 结果讨论
• +，K⁺ // Cl^-，Br^--H₂O 313K实验结果'>5.4 交互四元体系Na⁺，K⁺ // Cl^-，Br^--H₂O 313K实验结果
• 5.4.1 相平衡实验结果
• 5.4.2 物化性质研究结果
• 5.4.3 结果讨论
• +，Mg²⁺ // Cl^-，Br^--H₂O 313K实验结果'>5.5 交互四元体系Na⁺，Mg²⁺ // Cl^-，Br^--H₂O 313K实验结果
• 5.5.1 相平衡实验结果
• 5.5.2 物化性质研究结果
• 5.5.3 结果讨论
• +，Mg²⁺ // Cl^-，Br^--H₂O 313K实验结果'>5.6 交互四元体系K⁺，Mg²⁺ // Cl^-，Br^--H₂O 313K实验结果
• 5.6.1 相平衡实验结果
• 5.6.2 物化性质研究结果
• 5.6.3 结果讨论
• 5.7 小结
• +，K⁺，Mg²⁺//Cl^-,Br^--H₂O 313K相平衡及平衡液相物化性质的研究'>第六章 五元体系Na⁺，K⁺，Mg²⁺//Cl^-,Br^--H₂O 313K相平衡及平衡液相物化性质的研究
• 6.1 文献综述
• 6.1.1 五元水盐体系实验研究现状
• 6.1.2 五元水盐体系图形表示法
• 6.2 相平衡实验结果
• 6.3 物化性质实验结果
• 6.4 小结
• 第七章 溶解度理论计算
• 7.1 Pitzer理论及其计算公式
• 7.1.1 单组分电解质的Pitzer计算公式
• 7.1.2 多组分混合电解质的Pitzer计算公式
• 7.2 Pitzer参数的求解
• 7.2.1 Pitzer单盐参数的求解
• 7.2.2 Pitzer混合离子作用参数的求解
• 7.3 溶解平衡常数的求解
• 2O固体溶液体系中溶解平衡常数的求解'>7.3.1 KCl-KBr-H₂O固体溶液体系中溶解平衡常数的求解
• 2O固体溶液体系中溶解平衡常数的求解'>7.3.2 NaCl-NaBr-H₂O固体溶液体系中溶解平衡常数的求解
• 2-MgBr₂-H₂O固体溶液体系中溶解平衡常数的求解'>7.3.3 MgCl₂-MgBr₂-H₂O固体溶液体系中溶解平衡常数的求解
• 7.4 溶解度的理论计算
• 7.5 小结
• 第八章 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 创新点
• 8.3 建议
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 附录
• 附录Ⅰ：符号说明
• 附录Ⅱ：水盐体系相图预测Matlab程序
• 致谢