五元体系Na-+-K-+-Ca-(2+)-Sr-(2+)Cl-H-2O及其子体系323-K时相平衡实验及不确定度研究

五元体系Na~+,K~+,Ca~(2+),Sr~(2+)//Cl~--H_2O及其子体系323K时相平衡实验及不确定度研究四川盆地川东北,川东,川中,川西等地下卤水是重要的锶钾液态矿产资源。是当今世界上罕见的液态钾锶矿产资源。为了开发利用这些钾锶矿卤水资源,有必要开展富钾锶卤水体系的相平衡与相图研究。这项研究一是可以为卤水资源的开发利用提供基础的相平衡数据;二是可用于预测卤水地球化学相平衡规律。在地球科研研究中,相图主要用于确定元素的迁移和富集规律,地壳和地幔内矿物岩石稳定存在及转变的温度、压力、成分范围、成矿物理化学条件、变质作用物理化学条件等等。相图不仅可以推断一个静止体系的平衡状况,而且可以反映一个体系在上述各种变化过程中的平衡状况。因此,多温相平衡与相图的研究成果可以揭示地下卤水的动态固液相平衡过程,根据相图进行工艺设计和计算,制定最优技术路线,从而指导地下卤水资源的开发利用。随着相平衡研究的不断深入,实验数据的可靠性成为了不可忽视的问题。测量结果是被测量真值的一个估计值,尽管有时是最佳估计值,但也绝非测量值的真值。因此,对测量结果不确定度的评定已越来越重要。基于此,本文对五元体系Na⁺,K⁺,Ca²⁺,Sr²⁺//Cl^--H₂O中部分含锶子体系323K时溶解度数据和密度的不确定度进行了研究。本文采用等温溶解平衡法研究在323K下的五元体系Na⁺,K⁺,Ca²⁺,Sr²⁺//Cl^--H₂O及其子体系相平衡关系,其中包括其三个三元子体系:SrCl₂-KCl-H₂O、SrCl₂-NaCl-H₂O、CaCl₂-SrCl₂-H₂O;三个四元子体系:NaCl-KCl-SrCl₂-H₂O、NaCl-CaCl₂-SrCl₂-H₂O、KCl-CaCl₂-SrCl₂-H₂O。在研究该五元体系Na⁺,K⁺,Ca²⁺,Sr²⁺//Cl^--H₂O时,分别以氯化钾饱和、氯化钠饱和这两种情况进行相平衡研究。通过实验研究得出323K时上述各体系平衡液相的溶解度、密度以及对应的平衡固相,根据实验所得数据绘制出相应的相图、密度-组成图、水图等,并展开相关的讨论。三元体系SrCl₂-KCl-H₂O在323K下属于简单共饱和型,无复盐及固溶体生成。从相图中可以看出,这个体系有两条单变量曲线、一个共饱点和两个固相结晶区,对应的平衡固相分别为:SrCl₂·6H₂O和KCl,共饱点处的平衡固相组成为SrCl₂·6H₂O+KCl,液相组成为w（KCl）=6.52%,w（SrCl₂）=40.70%。三元体系SrCl₂-NaCl-H₂O在323K下属于简单共饱和型,无复盐及固溶体生成。从相图中可以看出,这个体系有两条单变量曲线、一个共饱点和两个固相结晶区,对应的平衡固相分别为:SrCl₂·6H₂O和NaCl,共饱点处的平衡固相组成为SrCl₂·6H₂O+NaCl,液相组成为w（NaCl）=3.73%,w（SrCl₂）=39.31%。三元体系CaCl₂-SrCl₂-H₂O在323K下属于复杂共饱和型,无复盐形成,但是有固溶体生成。平衡液相所对应的平衡固相由湿渣法和XRD确定。从相图中可以看出,该体系有三个共饱点,三个共饱点对应的平衡固相组成分别为:CaCl₂·2H₂O+以钙盐为基固溶体、以锶盐为基固溶体+以钙盐为基固溶体、SrCl₂·6H₂O+以锶盐为基固溶体。四元体系NaCl-KCl-SrCl₂-H₂O在323K下属于简单共饱和型,无复盐及固溶体生成。从相图中可以看出,这个体系有三条单变量曲线、一个共饱点和三个固相结晶相区,对应的平衡固相分别为:NaCl、KCl和SrCl₂·6H₂O。共饱点处的平衡固相组成为NaCl+KCl+SrCl₂·6H₂O,液相组成为:w（NaCl）=3.05%、w（KCl）=6.32%、w（SrCl₂）=37.84%。四元体系NaCl-CaCl₂-SrCl₂-H₂O在323K下属于复杂共饱和型,无复盐形成,但是有固溶体生成。从相图中可以看出,这个体系有七条单变量曲线、三个共饱点和五个固相结晶区,对应的平衡固相分别为NaCl、CaCl₂·2H₂O、SrCl₂·6H₂O、以锶盐为基固溶体和以钙盐为基固溶体,三个共饱点对应的平衡固相组成分别为:以钙盐为基固溶体+CaCl₂·2H₂O+NaCl、以锶盐为基固溶体+以钙盐为基固溶体+NaCl、以锶盐为基固溶体+SrCl₂·6H₂O+NaCl。四元体系KCl-CaCl₂-SrCl₂-H₂O在323K下属于复杂共饱和型,无复盐形成,但是有固溶体生成。从相图中可以看出,这个体系有七条单变量曲线、三个共饱点和五个固相结晶区,对应的平衡固相分别为KCl、CaCl₂·2H₂O、SrCl₂·6H₂O、以锶盐为基固溶体和以钙盐为基固溶体,三个共饱点对应的平衡固相组成分别为以钙盐为基固溶体+CaCl₂·2H₂O+KCl、以锶盐为基固溶体+以钙盐为基固溶体+KCl、以锶盐为基固溶体+SrCl₂·6H₂O+KCl。五元体系Na⁺,K⁺,Ca²⁺,Sr²⁺//Cl^--H₂O（KCl饱和）在323K下有五个固相结晶区,分别是CaCl₂·2H₂O、SrCl₂·6H₂O、NaCl、以钙盐为基固溶体和以锶盐为基固溶体。共有七条单变量曲线和三个共饱点,三个共饱点对应的平衡固相组成分别为:CaCl₂·2H₂O+NaCl+KCl+以钙盐为基固溶体、以锶盐为基固溶体+NaCl+KCl+以钙盐为基固溶体、SrCl₂·6H₂O+NaCl+KCl+以锶盐为基固溶体。五元体系Na⁺,K⁺,Ca²⁺,Sr²⁺//Cl^--H₂O（NaCl饱和）在323K下有五个固相结晶区,分别是CaCl₂·2H₂O、SrCl₂·6H₂O、KCl、以钙盐为基固溶体和以锶盐为基固溶体。共有七条单变量曲线和三个共饱点,三个共饱点对应的平衡固相组成分别为:CaCl₂·2H₂O+NaCl+KCl+以钙盐为基固溶体、以锶盐为基固溶体+NaCl+KCl+以钙盐为基固溶体、SrCl₂·6H₂O+NaCl+KCl+以锶盐为基固溶体。在实验研究的基础上,对上述五元体系及其子体系的相平衡的数据进行研究和讨论,并采用GUM法,建立了上述稳定相平衡体系的溶解度和密度不确定度计算方法。在测定稳定相平衡体系中密度的不确定度研究中,建立稳定相平衡体系溶液密度不确定度的计算方法。建立三元体系SrCl₂–KCl–H₂O中SrCl₂、KCl百分含量不确定度的计算方法,并绘制带有不确定度的相图和密度-组成