加KCl分离盐湖卤水中锂镁的相化学基础研究

Economically and efficiently extracting Li from high Mg/Li ratio salt lake brine has become a world-wide challenge. The method of adding KCl to seperate Li and Mg is considered to be a most promising method. While before this method applied into industry, the phase diagram of quaternary system LiCl-MgCl2-KCl-H2O and its sub-ternary systems from 0-100 ℃ must be obtained. In this project, the basci thermodynamic data for sub-systems of LiCl-MgCl2-KCl-H2O at low and high temperatures will be studied to obtain the model parameters..Based on the parameters, the model will be used to calculate the phase diagram of LiCl-MgCl2-KCl-H2O and its sub-ternary systems from (0-100 ℃). On the basis of these phase diagrams, the optimal conditions and a new technology of extracting Li from high Mg/Li ratio salt lake will be obtained. This project will have great significance for obtaining accurate thermodynamic basic data of salt-lake systems, setting a good example for predicting the detailed processes by using thermodynamic model. Most importantly, it is quite important for Li industry.

我国高镁锂比盐湖锂资源的特征，迫切需要我们开发更高效廉价的提取方法以抵消我国资源的劣势。课题组首次提出的“加KCl诱导析镁分离盐湖锂镁”的方法被认为是目前最经济可行的方法之一，但要实现其工业化应用还急需掌握此过程主体四元LiCl-MgCl2-KCl-H2O及三元子体系在工程温度范围内(0～100 ℃)完整的相图。为此，拟从以下几个方面开展工作：① 获取上述四元子体系高、低温精准热力学基础数据；② 开发智能可靠热力学模型计算程序；③ 获得准确多温模型参数；④ 验证模型预测能力的准确性。通过以上工作，我们不仅能借助热力学模型构建“KCl析镁分离锂镁”过程相关体系多温完整的相图；而且能准确预测通KCl后实际卤水的相转移规律、析盐规律和结晶蒸发路线；为避免锂损失、提高锂资源回收率提供最优参数和工艺路线，从而为新工艺的开发提供科学的理论指导，最终为我国锂资源高效提取提供又一条可能的道路。

我国高镁锂比盐湖锂资源的特征，迫切需要我们开发更高效廉价的提取方法以抵消我国资源的劣势。课题组首次提出的“加KCl诱导析镁分离盐湖锂镁”的方法被认为是目前最经济可行的方法之一，但要实现其工业化应用还急需掌握此过程主体四元LiCl-MgCl2-KCl-H2O及三元子体系在工程温度范围内(0～100 ℃)完整的相图。. 为此，本项目系统开展了以下工作：（i）完成了LiCl-MgCl2-H2O、 MgCl2-KCl-H2O、LiCl-KCl-H2O三元子体系较高温度（50℃、100℃）的等温水活度性质研究；（ii）完成了三元子体系LiCl-MgCl2-H2O、LiCl-KCl-H2O和KCl-MgCl2-H2O较高温度（50℃、100℃）的等温相平衡实验研究；（iii）完成了四元体系LiCl-MgCl2-KCl-H2O较高温度（50℃、100℃）的等温相平衡实验研究；（iv）完成了Pitzer-Simonson-Clegg热力学模型的智能、准确、通用计算机程序编写；（v）采用智能、准确、通用的PSC热力学模型，结合前面测得的热力学数据和文献评估后的数据获得了完整的0—100℃、热力学自洽性好的二元、三元热力学模型参数，拟合了LiCl-MgCl2-KCl-H2O及其三元子体系0—100℃完整的相平衡数据；（vi）采用LiCl-MgCl2-KCl-H2O 0-100℃完整的相平衡数据，对典型的盐湖卤水体系模拟了加KCl后的相转移规律、实际析盐过程、结晶蒸发路线，此结果为夏天柴达木盆地盐田摊晒分离盐湖锂镁工艺的开发提供最优工艺参数和路线；(vii)除了完成项目拟定的研究内容以外，本项目还额外完成了SO42-存在于LiCl-MgCl2-KCl-H2O体系中的三元子体系Li2SO4-MgSO4-H2O高温下（50℃、100℃）的等压水活度基础数据，为模拟和计算Li+, Mg2+, K+, Cl-, SO42--H2O体系奠定了基础，同时为采用KCl分离盐湖锂镁的工程应用奠定了更坚实的理论基础。 . 研究内容的顺利完成源于大量实验工作和计算工作的开展，项目团队的工作人员踏实肯干，其研究成果也获得了国际同行专家的高度好评，相关成果发表在国内外重要SCI期刊上（7篇），项目在执行期间培养了两名硕士研究生，两名博士研究生，一名博士后，一位副教授。