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

1	杨卉芃，柳林，丁国峰.全球锂矿资源现状及发展趋势[J].矿产保护与利用，2019，39（5）：26-40.
	YANG Huipeng， LIU Lin， DING Guofeng.Present situation and development trend of lithium resources in the world[J].Conservation and Utilization of Mineral Resources，2019，39（5）：26-40.
2	THOMPSON C A.Mineral commodity summaries 2021[R].Virginia：United States Geological Survey，2021.
3	崔瑞芝，李武，董亚萍，等.298 K四元体系LiCl-MgCl₂-CaCl₂-H₂O相平衡实验及溶解度计算[J].化工学报，2018，69（10）：4148-4155.
	CUI Ruizhi， LI Wu， DONG Yaping，et al.Measurements and calculations of solid-liquid equilibria in quaternary system LiCl-MgCl₂-CaCl₂-H₂O at 298 K[J].CIESC Journal，2018，69（10）：4148-4155.
4	CUI Ruizhi， ZHANG Yongming， DONG Yaping，et al.Solid-Liquid equilibria of two quaternary systems LiBr-NaBr-Li₂SO₄-Na₂SO₄-H₂O and LiBr-KBr-Li₂SO₄-K₂SO₄-H₂O at 298.15 K[J].The Journal of Chemical Thermodynamics，2022，165.Doi：10.1016/j.jct.2021.106665 .
5	ZHUGE Fuyu， YU Xuefeng， ZENG Ying，et al.Phase equilibria for the reciprocal aqueous quaternary system Li⁺，Rb⁺//Cl^-，borate-H₂O at 323.2 K[J].Journal of Solution Chemistry，2020，49（11）：1349-1359.
6	YUAN Fei， JIANG Jie， WANG Shiqiang，et al.Phase equilibria and thermodynamic model of the quinary system（Li⁺，Na⁺，Mg²⁺//Cl^-，SO₄ ^2--H₂O） at 273.15 K and 0.1 MPa[J].Journal of Molecular Liquids，2021，337.Doi：10.1016/j.molliq.2021.116334 .
7	ZENG Ying， LIN Xiaofeng， YU Xudong.Study on the solubility of the aqueous quaternary system Li₂SO₄+Na₂SO₄+K₂SO₄+H₂O at 273.15 K[J].Journal of Chemical & Engineering Data，2012，57（12）：3672-3676.
8	QI Xiaoyun， HE Chunxia， SANG Shihua，et al.Solid-liquid equilibria in the quaternary system LiBr-NaBr-KBr-H₂O and its two ternary subsystems at 288.15 K[J].Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering，2021，16（2）.Doi：10.1002/apj.2595 .
9	王雪莹，黄雪莉，黄河，等.-15 ℃下Na⁺，K⁺，Mg²⁺//Cl^-，NO₃ ^-，SO₄ ^2--H₂O体系相平衡研究[J].化工学报，2020，71（11）：5059-5066.
	WANG Xueying， HUANG Xueli， HUANG He，et al.Study on phase equilibrium of system Na⁺，K⁺，Mg²⁺//Cl^-，NO₃ ^-，SO₄ ^2--H₂O at -15 ℃[J].CIESC Journal，2020，71（11）：5059-5066.
10	朱巧丽，黄雪莉.-15 ℃下Na⁺，K⁺，Mg²⁺//Cl^-，SO₄ ^2--H₂O体系相平衡[J].化工学报，2015，66（4）：1252-1257.
	ZHU Qiaoli， HUANG Xueli.Liquid-solid phase equilibrium of Na⁺，K⁺，Mg²⁺// Cl^-，SO₄ ^2--H₂O system at -15 ℃[J].CIESC Journal，2015，66（4）：1252-1257.
11	牛自得，程芳琴.水盐体系相图及其应用[M].天津：天津大学出版社，2002：172.
12	中科院青海盐湖所.卤水和盐的分析方法[M].北京：科学与技术出版社，1984：61-295.
13	任效京，黄雪莉.273.15 K下四元体系Li⁺，Mg²⁺//Cl^-，SO₄ ^2--H₂O相平衡研究[J].无机盐工业，2016，48（7）：13-15，28.
	REN Xiaojing， HUANG Xueli.Phase equilibria in the quatemary system of Li⁺，Mg²⁺//Cl^-，SO₄ ^2--H₂O at 273.15 K[J].Inorganic Chemicals Industry，2016，48（7）：13-15，28.
14	廖玲，黄雪莉，宋欢.258.15 K下五元体系Na⁺，K⁺//Cl^-，NO₃ ^-，SO₄ ^2--H₂O相平衡研究[J].高校化学工程学报，2016，30（1）：7-12.
	LIAO Ling， HUANG Xueli， SONG Huan.Phase equilibria of quinary system Na⁺，K⁺//Cl^-，NO₃ ^-，SO₄ ^2--H₂O at 258.15 K[J].Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities，2016，30（1）：7-12.
15	郑绵平，刘喜方.青藏高原盐湖水化学及其矿物组合特征[J].地质学报，2010，84（11）：1585-1600.
	ZHENG Mianping， LIU Xifang.Hydrochemistry and minerals assemblages of salt lakes in the Qinghai-Tibet plateau，China[J].Acta Geologica Sinica，2010，84（11）：1585-1600.

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

[1]	于旭东, 黎静, 任思颖, 罗军, 曾英. Li⁺，K⁺，Ca²⁺//Cl^--H₂O四元体系298.2 K固液相平衡研究[J]. 无机盐工业, 2025, 57(3): 30-35.
[2]	王敏锐, 田桂英, 张奥, 葛俊杰, 张蕾, 项军, 唐娜. 铝基锂吸附剂造粒工艺优化及其原卤提锂性能研究[J]. 无机盐工业, 2025, 57(3): 36-42.
[3]	马静媛, 李妍, 周晗洁, 李建刚. PEO基有机/无机复合固态电解质的研究进展[J]. 无机盐工业, 2025, 57(3): 1-8.
[4]	李超, 王丽萍, 高桂梅, 张云峰, 洪雨, 刘大锐, 许立军, 崔永杰. 循环流化床粉煤灰酸溶提锂过程中反应机理的研究[J]. 无机盐工业, 2025, 57(3): 101-107.
[5]	陈雪, 蒋光辉, 欧阳全胜, 邵姣婧. 基于硫电极设计实现贫电解液锂硫电池的最新研究进展[J]. 无机盐工业, 2025, 57(2): 1-13.
[6]	董南, 王楠, 纪利俊, 盛勇. 低温下钾盐溶解度的测定及液体肥配方研究[J]. 无机盐工业, 2025, 57(2): 92-97.
[7]	张珊珊, 曾雨乐, 张婷, 林森, 刘程琳. 锂离子电池正极预锂化技术研究进展[J]. 无机盐工业, 2025, 57(1): 1-13.
[8]	孔令杰, 李光壁, 谢佳豪, 杨新辉, 白晓琴. 盐湖卤水锂提取技术研究进展[J]. 无机盐工业, 2025, 57(1): 14-26.
[9]	田朋, 张浩然, 徐金钢, 牟晨曦, 徐前进, 宁桂玲. 氧化铝溶胶改性锂离子电池正负极材料的研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(9): 44-53.
[10]	周万嵇, 黎四霞. 离子液体/金属盐萃取体系用于高镁卤水提锂的研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(9): 54-59.
[11]	马淑清, 李昌文, 石成龙, 秦亚茹. 铁基离子液体体系从溶液中萃取锂的动力学研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(9): 60-66.
[12]	陈雪, 欧阳全胜, 邵姣婧. 基于固-固反应机制锂硫电池的最新研究进展[J]. 无机盐工业, 2024, 56(9): 12-23.
[13]	李雪连, 唐梓涵, 许杰, 李雄. 硫酸钙晶须/SBS复合改性沥青性能研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(9): 82-89.
[14]	徐晶, 王大辉, 陈怀敬, 郭永琪, 郑阳. 电动汽车退役动力电池中LiFePO₄材料再生利用研究进展[J]. 无机盐工业, 2024, 56(8): 1-8.
[15]	薛山, 刘璐, 戴建升, 李晴, 冯泽, 李意能. 铕掺杂改善锂离子电池正极材料LiFePO₄电化学性能研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(8): 67-73.

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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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