本课题拟研究能够用于指导新疆罗布泊硝酸钾液体矿综合开发利用的25℃K+,Na+,Mg2+//Cl-,SO42-,NO3-,H2O体系的液固平衡;在Pitzer离子相互作用模型的基础上,建立适用于以含硝酸盐为特征的复杂卤水体系的热力学模型,研究离子间的相互作用参数;利用等压法及改进的实验设备测定该体系在一定范围浓度下的水活度和渗透系数;以所建立的模型对水活度、渗透系数、等温蒸发时的盐类沉积和析盐顺序的计算结果与实验值及自然状态下观察到的盐类沉积和析盐顺序相比较,以证实所建立的模型对描述和预测复杂高浓度硝酸盐卤水体系的热力学性质和蒸发析盐规律的适用性。并在此基础上进行该资源生产硝酸钾半成品的工艺研究,发挥西部特有的资源优势,以配合国家西部大开发战略。
本项目针对25℃下,六元水盐体系Na+, K+, Mg2+//Cl-, SO42-, NO3- - H2O和其下属次级体系的液固相平衡、热力学模型及其在新疆硝酸钾型卤水矿开发利用中的应用基础进行了研究。依据相图原理并结合实验结果,确定了可以用于实践的简化六元体系相图的表示方法;采用等温溶解平衡法并借助其他手段,测定了25℃下,上述六元体系下属的五个四元体系、两个五元体系和该六元体系本身的溶解度数据,并绘出相应的平衡相图和投影图,进行了讨论;分析计算了硝酸钾型卤水制取硝酸钾半成品的工艺过程,并与卤水的等温蒸发和自然蒸发实验比较,结果接近;揭示了不同组成的新疆硝酸钾型卤水蒸发析盐序列以及六元水盐体系存在的介稳行为;制定出了该卤水有效成分提取分离的原则工艺流程;利用等压法,测定了系列溶液的渗透系数;借助于电解质溶液的Pitzer理论,利用渗透系数、水活度及溶解度数据,获得了建立热力学模型必需的参数,计算和预测了Na+, K+, Mg2+//Cl-, SO42-, NO3- - H2O体系及其下属次级体系的相平衡,计算结果与实验研究结果吻合良好。上述研究能够为新疆硝酸盐资源开发利用提供理论依据。