川西海相沉积深层富钾硼铷卤水多温介稳相图实验研究

川西平落海相沉积深层地下卤水储量丰富，且富含钾硼铷，极具开发价值。该地下卤水的综合开发利用迫切需要含钾硼铷的高元体系多温介稳相图研究成果作指导，而符合该地下卤水组成特点的高元多温相关系研究未见报道。含钾铷高元多温介稳相图研究是相平衡研究的新拓展。本项目拟采用等温蒸发法，开展能代表平落海相沉积深埋藏地下卤水盐类相互作用实质的含钾硼铷的六元体系多温介稳相平衡与相图研究，测定锂钾铷镁的氯化物盐、硼酸盐在不同温度下的溶解度数据，探求富钾硼铷氯化物卤水体系盐类溶解析出规律及平衡固相盐的客观存在形式，绘制六元体系及子体系的多温介稳相图，指导平落深层富钾地下卤水的综合开发利用，并为富钾地下卤水资源勘查靶区的选择及海相沉积深层地下卤水的形成机理、成盐元素的富集规律等研究提供基础热力学数据。

川西平落海相沉积深层地下卤水储量丰富，且富含钾硼铷，极具开发价值。该地下卤水的综合开发利用迫切需要含钾硼铷的高元体系多温介稳相图研究成果作指导。本项目针对川西平落海相沉积深层富钾地下卤水组成特征和蕴藏特征，采用等温蒸发法，开展了能代表平落海相沉积深埋藏地下卤水盐类相互作用实质的、含钾铷硼的六元体系Li+, K+, Rb+, Mg2+// Cl-, borate - H2O及其三元、四元、五元子体系多温介稳相关系研究，测定了锂钾铷镁的氯化物盐、硼酸盐在不同温度下的溶解度数据，明确了富钾硼铷氯化物卤水体系盐类溶解析出规律及平衡固相盐的客观存在形式，解析了锂、钾、铷、镁等的氯化物盐和硼酸盐在不同温度的相互作用关系，确定了各盐的析出相区大小及随温度变化的趋势，建立了高盐度卤水中铷的分析测试方法，实验室合成了章氏硼酸镁石和五硼酸铷。基于实验数据，绘制了六元体系及子体系的多温介稳相图，鉴于Li、K、Rb、Mg等氯化物盐的水化学特性，项目以五元体系Li+, K+, Rb+, Mg2+// Cl--H2O为代表，系统研究了含锂钾铷镁的氯化物水盐体系不同温度下的热力学相关系。研究发现：锂、钾、铷的氯化物盐和氯化镁间极易形成复盐，分别形成了锂光卤石、钾光卤石和铷光卤石；同时，钾、铷的氯化物盐间极易形成钾铷氯化物固溶体（[(K, Rb)Cl]），很难得到纯的氯化钾和氯化铷。在不同温度、不同体系中，硼酸盐均以单盐形式存在，无复盐或固溶体生成；阳离子相同情况下，对应的硼酸盐溶解度小于氯化物盐。MgB4O5(OH)4•7H2O和RbB5O6(OH)4•2H2O结晶区较大，LiCl•H2O、RbCl、MgCl2•6H2O结晶区较小，光卤石型复盐结晶区较小，且钾光卤石溶解度小于锂光卤石。研究成果可应用于指导制定平落富钾铷硼卤水节能、高效综合利用工艺路线，并为富钾地下卤水资源勘查靶区的选择及海相沉积深层地下卤水的形成机理、成盐元素的富集规律等研究提供基础热力学数据。