三元体系Li+（K+），Rb+//Cl--H2O 288.2 K固液相平衡研究
杨 博1, 马 珍2, 曾 英1, 严雄仲2, 李 琪1, 侯元昇2, 于旭东1
（1.成都理工大学材料与化学化工学院，四川 成都 610059；2.青海盐湖工业股份有限公司，青海格尔木 816000）
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Doi：10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0049
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本文引用格式：杨博, 马珍, 曾英, 等. 三元体系Li+（K+），Rb+//Cl--H2O 288.2 K固液相平衡研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(11): 116-122.
图文摘要
对氯化物型含铷水盐体系开展固液相平衡研究，系统获取铷与共存离子间的相互作用关系和结晶规律，为促进盐湖卤水中有价元素如锂、钾、铷的富集及其在盐湖卤水的综合利用方面提供基础数据和理论支持。采用等温溶解平衡法测定了三元三元体系Li+,Rb+//Cl--H2O、K+,Rb+//Cl--H2O相下的溶解度、折射率和密度，并绘制相应的相图，折射率和密度-组成图，为高元水盐体系相平衡研究提供基础数据。
对比了三元体系K+,Rb+//Cl--H2O在288.2、323.2、348.2 K时的多温相图，分析了温度变化对盐类结晶形式及结晶区大小的影响，为卤水中铷的开发利用提供思路。
创新性发展
在288.2 K时在氯化物体系中，Rb+与K+之间离子相互作用关系复杂，形成固溶体(K,Rb)Cl。在三元体系K+,Rb+//Cl--H2O 288.2 K中，K+和Rb+的离子半径相近，电荷价态相同，且RbCl和KCl的晶格参数大小相近。因此，RbCl和KCl满足形成固溶体(K,Rb)Cl的条件。利用X-ray粉晶衍射法可以鉴定固溶体，当晶格参数发生变化时，其对应的XRD谱图中衍射峰会发生一定偏移。对该体系中平衡固相XRD谱图进行分析，当RbCl含量增加时，平衡固相的衍射峰从KCl标准卡片特征峰位置逐步朝RbCl标准卡片特征峰位置方向偏移，表明平衡固相中存在固溶体(K,Rb)Cl。结合扫描电镜、能谱分析，进一步判断平衡固相中存在固溶体(K,Rb)Cl。
全文导读
铷及其化合物是国家安全领域中新材料、新技术和新产业发展需要的关键元素。目前，中国盐湖以开发钾盐、锂盐、镁盐等为主，对铷等稀有金属资源尚未开发利用。察尔汗盐湖盐田晒卤过程中发现，卤水中的Rb+浓度变化与K+存在一定的关联，且Li、K、Rb位于同一主族，化学性质相似，易形成复盐或固溶体，增大了盐类分离难度。利用水盐体系相平衡与相图可以解释卤水离子间的复杂相互作用及盐类结晶规律，指导盐湖资源的综合利用。采用等温溶解平衡法开展了三元体系Li+, Rb+//Cl--H2O和K+, Rb+//Cl--H2O在288.2 K下的固液相平衡研究，测定了溶解度、平衡液相的物化性质，采用Schreinemakers湿渣法、X-ray粉晶衍射法、扫描电子显微镜-能谱仪联合鉴定了共饱点处平衡固相组成，并绘制了相应的相图。结果表明，三元体系Li+, Rb+//Cl--H2O在288.2 K时为简单体系，无复盐或固溶体生成，且RbCl的结晶相区大于LiCl·2H2O。三元体系K+, Rb+//Cl--H2O在288.2 K时为复杂体系，有固溶体(K, Rb)Cl生成且结晶相区最大。对比三元体系K+,Rb+//Cl--H2O在288.2 K、298.2 K、348.2 K下的相图可知：三个温度下三元体系K+,Rb+//Cl--H2O的相图构型及盐类结晶形式相同，均包含2个三元共饱点、3条单变量曲线、3个结晶相区（KCl、(K,Rb)Cl、RbCl）；温度对该体系中固溶体(K,Rb)Cl的溶解度影响较大，KCl和RbCl结晶相区随温度升高而增大，固溶体(K,Rb)Cl结晶相区反之，表明高温对铷的富集有利；温度改变仅对各盐结晶相区大小产生影响，可利用此特性进行钾、铷分离提取。
主要作者
作者简介：杨博（2001— ），女，博士研究生，研究方向为相平衡与相图；E-mail：yangboc413@126.com。
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责任编辑│王老师
微信编辑│项 莉
监 制│邢淑建
资讯来源：无机盐工业
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