258.15 K下五元体系Li+，Na+，Mg2+//SO42-，Cl--H2O相平衡研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0273

摘要/Abstract

摘要：

中国含锂盐湖大部分位于青藏、新疆等干旱少雨、冬季寒冷且漫长的地区。为指导低温提锂工艺的开发和设计、利用冬季冷能进行目标离子的富集及明确含锂盐湖在低温下的析盐规律，采用等温溶解平衡法对258.15 K、二水氯化钠饱和条件下的交互五元体系Li⁺，Na⁺，Mg²⁺//SO₄^2-，Cl^--H₂O相平衡关系进行研究并构建等温平衡相图。结果表明，相图中有4个共饱点、6个两盐结晶区（NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O、NaCl·2H₂O+MgCl₂·8H₂O、NaCl·2H₂O+MgSO₄·7H₂O、NaCl·2H₂O+Li₂SO₄·H₂O、NaCl·2H₂O+LiCl·2H₂O、NaCl·2H₂O+LiCl·MgCl₂·7H₂O）、9条单变量溶解度曲线；6个结晶区中，只存在一种复盐为LiCl·MgCl₂·7H₂O，其结晶区最小，Na₂SO₄·10H₂O结晶区最大。与该体系在273.15 K下的稳定相图相比，硫酸盐型复盐消失，复盐结晶区减少到1个，共饱点减少至4个，相图结构得以简化。因此，将涩聂湖卤水降温至258.15 K时能有效脱除硫酸根，从而实现富集锂离子的目的。

关键词: 盐湖, 锂, 低温, 五元体系, 相平衡

Abstract:

Most lithium salt lakes in China are located in areas with drought,little rain,cold and long winters,such as Qinghai Tibet and Xinjiang.To guide the process of lithium extraction at low temperature,enrich the target ions by using cold energy in winter and clarify the salt precipitation law of lithium-containing salt lake at low temperature,the phase equilibrium of the interactive quinary system of Li⁺,Na⁺,Mg²⁺//SO₄^2-,Cl^--H₂O under saturated NaCl·2H₂O at 258.15 K was investigated by isothermal dissolution method and the phase diagram was constructed.There were four invariant points,six two-salt crystallization fields（NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O,NaCl·2H₂O+MgCl₂·8H₂O,NaCl·2H₂O+MgSO₄·7H₂O,NaCl·2H₂O+Li₂SO₄·H₂O,NaCl·2H₂O+LiCl·2H₂O, NaCl·2H₂O+LiCl·MgCl₂·7H₂O）and nine univariate solubility curves in the phase diagram.LiCl·MgCl₂·7H₂O was the only double salt in the phase diagram,and its crystallization field was the smallest.The crystallization field of Na₂SO₄·10H₂O was the largest in the phase diagram.Compared with the stable phase diagram of the quinary system at 273.15 K,the sulfate type double salt was disappeared,the double salt crystallization zone was reduced to 1,and the invariant point was reduced to 4,and the correlation system was simplified.Cooling the brine of Seniehu lake to 258.15 K could effectively separate sulfate and achieve the purpose of enriching lithium.

Key words: salt lake, lithium, low temperature, quinary system, phase equilibrium

中图分类号:

TQ131.1

闫芳宁,郭锦春,黄雪莉,周婷婷,王雪莹,罗清龙,邹雪净. 258.15 K下五元体系Li⁺，Na⁺，Mg²⁺//SO₄^2-，Cl^--H₂O相平衡研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(2): 61-66.

YAN Fangning,GUO Jinchun,HUANG Xueli,ZHOU Tingting,WANG Xueying,LUO Qinglong,ZOU Xuejing. Study on phase equilibrium of quinary system of Li⁺，Na⁺，Mg²⁺//SO₄^2-，Cl^--H₂O at 258.15 K[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2023, 55(2): 61-66.

图/表 8

表1

258.15 K、二水氯化钠饱和条件下Li+，Na+，Mg2+//SO42-，Cl--H2O体系溶解度

编号	w（液相组成）/%					相图指数/%				平衡固相组成
编号	Li⁺	Mg²⁺	Cl^-	SO₄^2-	Na⁺	2Li⁺	SO₄^2-	2Na⁺	H₂O	平衡固相组成
1，C₃^[12]	0.000	4.450	15.45	2.521	2.808	0.00	12.54	29.17	2 101	Hy+S₁₀+Eps
2	0.443	4.284	16.79	1.391	1.982	14.33	6.506	19.36	1 873	Hy+S₁₀+Eps
3	0.863	4.280	18.30	2.181	1.960	23.82	8.699	16.33	1 541	Hy+S₁₀+Eps
4，A₁	1.244	2.656	16.50	3.531	3.245	38.03	15.60	29.94	1 715	Hy+S₁₀+Eps+Ls
5	1.788	3.005	18.74	2.484	1.731	46.29	9.292	13.53	1 441	Hy+S₁₀+Ls
6	2.058	2.582	18.79	2.117	1.499	53.62	7.968	11.79	1 464	Hy+S₁₀+Ls
7	2.167	2.399	19.01	2.086	1.613	56.46	7.854	12.69	1 460	Hy+S₁₀+Ls
8	2.389	2.307	20.37	2.048	1.914	59.69	7.395	14.43	1 366	Hy+S₁₀+Ls
9	2.842	1.641	21.31	0.652	1.614	73.37	2.431	12.58	1 431	Hy+S₁₀+Ls
10	3.063	1.183	20.68	0.652	1.332	79.93	2.440	10.50	1 470	Hy+S₁₀+Ls
11	3.090	1.070	21.34	0.670	1.070	81.36	2.549	15.08	1 459	Hy+S₁₀+Ls
12	2.961	0.811	19.89	0.653	1.865	84.15	2.681	16.00	1 616	Hy+S₁₀+Ls
13，C₁	3.052	0.000	17.59	2.336	2.416	90.04	9.956	21.52	1 696	Hy+S₁₀+Ls
14，C₄^[12]	0.000	7.944	23.12	0.477	0.192	0.00	1.497	1.261	1 275	Hy+Eps+M₈
15	0.407	8.011	25.07	0.589	0.034	8.034	1.681	0.203	1 002	Hy+Eps+M₈
16	0.797	7.760	26.51	0.522	0.119	15.03	1.421	0.680	934.0	Hy+Eps+M₈
17	0.960	7.498	26.27	1.114	0.203	17.77	2.979	1.133	912.0	Hy+Eps+M₈
18	1.205	7.038	26.51	1.219	0.470	22.31	3.262	2.638	906.9	Hy+Eps+M₈
19	1.256	6.314	25.11	0.604	0.471	25.38	1.764	2.873	1 031	Hy+Eps+M₈
20	1.380	6.505	26.70	0.743	0.794	26.53	2.064	4.606	946.1	Hy+Eps+M₈
21，A₂	1.482	6.439	27.00	0.389	0.606	28.41	1.079	3.505	946.8	Hy+Eps+M₈+Ls
22	2.360	5.200	27.90	0.280	0.573	43.95	0.753	3.218	913.8	Hy+M₈+Ls
23	3.150	4.314	29.19	0.063	0.365	56.02	0.162	1.957	862.1	Hy+M₈+Ls
24	3.360	3.960	29.43	0.038	0.482	59.71	0.097	2.586	858.9	Hy+M₈+Ls
25	3.420	3.900	29.70	0.028	0.567	60.52	0.073	3.030	850.5	Hy+M₈+Ls
26	3.907	3.198	30.37	0.025	0.714	68.10	0.063	3.760	829.8	Hy+M₈+Ls
27	3.964	3.213	30.55	0.020	0.611	68.32	0.049	3.180	818.5	Hy+M₈+Ls
28	4.680	2.508	31.66	0.028	0.300	76.52	0.065	1.480	766.3	Hy+M₈+Ls
29，A₃	4.790	2.425	32.36	0.026	0.547	77.53	0.060	2.674	746.4	Hy+M₈+Ls+Lic
30，A₄	4.985	2.452	32.62	0.027	0.017	78.02	0.061	0.078	722.3	Hy+Ls+Lic+Lc
31	5.000	2.188	32.30	0.025	0.255	79.96	0.057	1.233	742.1	Hy+Ls+Lc
32	5.201	1.080	32.56	0.013	1.850	89.37	0.032	9.599	785.1	Hy+Ls+Lc
33	5.352	0.518	32.11	0.012	2.120	94.74	0.030	11.33	816.7	Hy+Ls+Lc
34，C₂	6.343	0.000	32.42	0.086	0.054	99.81	0.194	0.258	740.6	Hy+Ls+Lc

表1

图1

图2

图3

表2

图4

表3

图5

参考文献 15

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温度/K	w（Li⁺）	w（Na⁺）	w（SO₄^2-）	w（Cl^-）	w（Mg²⁺）	w（K⁺）
278.15	0.019 5	9.096	2.370	16.06	1.203	0.710
273.15	0.019 2	8.904	1.841	16.02	1.196	0.697
268.15	0.020 8	8.822	1.276	16.42	1.232	0.805
263.15	0.021 7	8.271	0.813	16.13	1.302	0.786
258.15	0.021 9	7.862	0.505	16.08	1.330	0.759

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258.15 K下五元体系Li⁺，Na⁺，Mg²⁺//SO₄^2-，Cl^--H₂O相平衡研究

Study on phase equilibrium of quinary system of Li⁺，Na⁺，Mg²⁺//SO₄^2-，Cl^--H₂O at 258.15 K

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