第三章水鹽相圖1

復(fù)習(xí)—簡(jiǎn)單三元水鹽體系相圖BAWB＇A＇652L413PKClNaClNaCl+KCl+LEKCl+LNaCl+LE1234NM圖3-10NaCl－KCl－H2O體系20℃相圖Ea圖3-31復(fù)習(xí)—復(fù)雜三元水鹽體系相圖表3-點(diǎn)、線、面意義一、直線杠桿規(guī)則二、等含量規(guī)則三、向背規(guī)則四、定比例規(guī)則五、交叉位置規(guī)則六、共軛位置規(guī)則七、重心位置規(guī)則

復(fù)習(xí)—兩條規(guī)則在相圖中的運(yùn)用[例3-1]根據(jù)上述所學(xué)規(guī)則，試判斷圖3-18中下列過(guò)程是否可以實(shí)現(xiàn)？（1）D(D點(diǎn))+W→A+B（2）C(C點(diǎn))-W→B+E(E點(diǎn))（3）F(F點(diǎn))-B→A+D+W（4）E-W→B+D

注：各物料量均不為零。答：（1）不符合向背規(guī)則，不能實(shí)現(xiàn)。（2）符合重心規(guī)則，可以實(shí)現(xiàn)。（3）符合向背法則和重心規(guī)則，可以實(shí)現(xiàn)。（4）不符合重心規(guī)則，不能實(shí)現(xiàn)。圖3-18[例3-1]附圖BACPWDFE第三章三元水鹽體系相圖

第一節(jié)圖形表示法第二節(jié)簡(jiǎn)單三元水鹽體系相圖第三節(jié)復(fù)雜三元水鹽體系相圖第四節(jié)兩條規(guī)則在相圖中的運(yùn)用第五節(jié)等溫蒸發(fā)過(guò)程分析第六節(jié)三元水鹽體系相圖的應(yīng)用第五節(jié)等溫蒸發(fā)過(guò)程分析一、一些專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)二、各類(lèi)相圖的等溫蒸發(fā)過(guò)程三、共飽點(diǎn)性質(zhì)的判斷四、變溫過(guò)程分析一、一些專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)1）蒸干：指系統(tǒng)經(jīng)蒸發(fā)失水至全部成為固相的操作。此時(shí)系統(tǒng)中已看不到液相，但水分仍可能以結(jié)晶水的形式存在于固相的水合鹽、水合復(fù)鹽或固體溶液中。2）干點(diǎn)：指蒸干時(shí)瞬間消失的液相點(diǎn)。通常作為干點(diǎn)的都是液相點(diǎn)，偶爾可能在系統(tǒng)點(diǎn)上。一般說(shuō)在某點(diǎn)蒸干，即指干點(diǎn)。一、一些專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)3）蒸發(fā)射線：連接水頂點(diǎn)W與被蒸發(fā)系統(tǒng)點(diǎn)的射線，其方向是背離水的頂點(diǎn)的。用于表示系統(tǒng)的蒸發(fā)過(guò)程。反之，加水時(shí)叫稀釋線。4）結(jié)晶線：一般指在一固一液或二固一液平衡區(qū)中，連接液相點(diǎn)和其平衡固相點(diǎn)之間的連線。它表達(dá)了結(jié)晶過(guò)程中液相的變化及與之相對(duì)應(yīng)的固相的組成情況。5）操作線：一般指進(jìn)行某種化工操作時(shí)其操作過(guò)程中系統(tǒng)點(diǎn)移動(dòng)的軌跡方向和路線，一般是一條或幾條線，如升、降溫，等溫蒸發(fā)，混合配料等操作時(shí)所作的線段。在二至五元體系相圖的變溫過(guò)程中，又常將某液相點(diǎn)叫操作點(diǎn)。二、各類(lèi)相圖的等溫蒸發(fā)過(guò)程1．簡(jiǎn)單三元水鹽體系蒸發(fā)過(guò)程分析階段一二三過(guò)程情況濃縮階段KCl析出KCl+NaCl共析系統(tǒng)點(diǎn)M→NN→QQ→S液相點(diǎn)M→NN→EE（干點(diǎn)）固相點(diǎn)——BB→SW（H2O）B＇A＇圖3-19簡(jiǎn)單相圖PEDSA（NaCl）B（KCl）LNMQR階段一二三四過(guò)程情況濃縮階段S10析出S10+NaCl共析S10脫水Na2SO4析出系統(tǒng)點(diǎn)1→22→33→44→5液相點(diǎn)1→22→EE（干點(diǎn)）——固相點(diǎn)——S10S10→44→5W（H2O）B＇A＇圖3-20水合物Ⅰ型123M4N5ES10DFA（NaCl）B（Na2SO4）二、各類(lèi)相圖的等溫蒸發(fā)過(guò)程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過(guò)程分析（1）水合物Ⅰ型階段一二三四五過(guò)程情況濃縮階段S10析出S10脫水轉(zhuǎn)溶為Na2SO4析出Na2SO4析出Na2SO4+NaCl共析系統(tǒng)點(diǎn)1→22→33→44→55→6液相點(diǎn)1→22→QQ（不是干點(diǎn)）Q→EE（干點(diǎn)）固相點(diǎn)——S10S10→BBB→6W（H2O）A（NaCl）B（Na2SO4）A＇B＇QE234561S10圖3-21水合物Ⅱ型二、各類(lèi)相圖的等溫蒸發(fā)過(guò)程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過(guò)程分析（2）水合物Ⅱ型階段一二過(guò)程情況濃縮階段復(fù)鹽G析出系統(tǒng)點(diǎn)M→FF→G液相點(diǎn)M→FF（干點(diǎn)）固相點(diǎn)——G圖3-22同成分復(fù)鹽A（Na2CO3）B（Na2SO4）W（H2O）A＇B＇E1E2FG二、各類(lèi)相圖的等溫蒸發(fā)過(guò)程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過(guò)程分析（3）同成分復(fù)鹽B（K2SO4）A（Na2SO4）W（H2O）A＇B＇EPG1234561＇2＇3＇4＇圖3-23異成分復(fù)鹽階段一二三四五過(guò)程情況濃縮階段K2SO4析出K2SO4溶解+Gla析出Gla析出Na2SO4+Gla共析系統(tǒng)點(diǎn)1→22→33→44→55→6液相點(diǎn)1→22→PP（不是干點(diǎn)）P→EE（干點(diǎn)）固相點(diǎn)——BB→GGG→6二、各類(lèi)相圖的等溫蒸發(fā)過(guò)程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過(guò)程分析（4）異成分復(fù)鹽型（系統(tǒng)點(diǎn)1的蒸發(fā)過(guò)程）圖3-24固體溶液相圖A（RbCl）B（KCl）W（H2O）A＇B＇SL1＇2＇3＇4＇123456S＇L＇階段一二過(guò)程情況濃縮階段固體溶液析出系統(tǒng)點(diǎn)1→22→6液相點(diǎn)1→22→L（干點(diǎn)）固相點(diǎn)——S→6二、各類(lèi)相圖的等溫蒸發(fā)過(guò)程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過(guò)程分析（5）固體溶液型—1（系統(tǒng)點(diǎn)1的蒸發(fā)過(guò)程）階段一二過(guò)程情況濃縮階段固體溶液析出系統(tǒng)點(diǎn)1＇→2＇2＇→4＇液相點(diǎn)1＇→2＇2＇→L＇（干點(diǎn)）固相點(diǎn)——S＇→4＇圖3-24固體溶液相圖A（RbCl）B（KCl）W（H2O）A＇B＇SL1＇2＇3＇4＇123456S＇L＇二、各類(lèi)相圖的等溫蒸發(fā)過(guò)程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過(guò)程分析（5）固體溶液型—2（系統(tǒng)點(diǎn)1＇的蒸發(fā)過(guò)程）W（H2O）B＇A＇（a）PA（Na2SO4）B（MgSO4）A1M7HE1E2（b）W（H2O）B＇A＇A（NiCl2）B（NH4Cl）NiCl2·2H2O2145E1E2a＇b＇cde3圖3-25復(fù)雜相圖兩例二、各類(lèi)相圖的等溫蒸發(fā)過(guò)程2．復(fù)雜三元水鹽體系蒸發(fā)過(guò)程分析（6）復(fù)雜相圖二、共飽點(diǎn)性質(zhì)的判斷共飽點(diǎn)的相應(yīng)三角形：在三元等溫圖中，與共飽點(diǎn)所代表的液相平衡的兩個(gè)固相點(diǎn)及水點(diǎn)所構(gòu)成的三角形。共飽點(diǎn)分類(lèi)：

相稱共飽點(diǎn)—在相應(yīng)三角形內(nèi)

不相稱共飽點(diǎn)—在相應(yīng)三角形外/邊上

二、共飽點(diǎn)性質(zhì)的判斷共飽點(diǎn)名稱相稱共飽點(diǎn)不相稱共飽點(diǎn)（1）不相稱共飽點(diǎn)（2）幾何位置特征在相應(yīng)三角形內(nèi)（包括三角形邊上）在相應(yīng)三角形之外在退化為直線的三角形之外二固一液區(qū)內(nèi)蒸發(fā)時(shí)不變?nèi)绻滔嗟牧孔兩僖合嘟M成改變變固相析出情況、是否干點(diǎn)固相都析出，是絕對(duì)干點(diǎn)發(fā)生固相轉(zhuǎn)溶，是條件干點(diǎn)水合物轉(zhuǎn)溶，絕不是干點(diǎn)實(shí)例除右邊的兩情況異成分復(fù)鹽水合物Ⅱ型三、變溫過(guò)程分析MW（H2O）圖3-26變溫蒸發(fā)過(guò)程K100B（NaNO3）A（KNO3）K75K25N25N75N100E75E25E10010020406080t（℃）WB（NaNO3）A（KNO3）E100E75ExE25E25ExE75E100圖3-27同插法圖例第三章三元水鹽體系相圖

第一節(jié)圖形表示法第二節(jié)簡(jiǎn)單三元水鹽體系相圖第三節(jié)復(fù)雜三元水鹽體系相圖第四節(jié)兩條規(guī)則在相圖中的運(yùn)用第五節(jié)等溫蒸發(fā)過(guò)程分析第六節(jié)三元水鹽體系相圖的應(yīng)用第六節(jié)三元水鹽體系相圖的應(yīng)用實(shí)例分析—

鉀石鹽分離制取氯化鉀相圖分析例題—設(shè)鉀石鹽中含70%NaCl、30%KCl，試確定其分離流程及產(chǎn)率。解—

原料鉀石鹽的組成點(diǎn)位于圖中K點(diǎn)L圖3-2825℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相圖（鉀石鹽分離示意圖）L圖3-2825℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相圖（鉀石鹽分離示意圖）例題：設(shè)鉀石鹽中含70%NaCl、30%KCl，試確定其分離流程、產(chǎn)率。（一）工藝過(guò)程分析1.溶解：先加100℃的熱水到一定量的原料——鉀石鹽中，隨著水份的加入新系統(tǒng)點(diǎn)應(yīng)沿著KA連線向A的方向移動(dòng)（連線規(guī)則）為使產(chǎn)品的產(chǎn)率最大，加水量應(yīng)控制在新系統(tǒng)組成點(diǎn)達(dá)到AK與BE100的交點(diǎn)L處。此時(shí)KCl完全溶解，NaCl溶解一部分，這是在100℃時(shí)KCl完全溶解得到NaCl單獨(dú)結(jié)晶量最大的極限點(diǎn)。NaCl（產(chǎn)品）、E100（母液）2.過(guò)濾：3.冷卻：將母液E100冷卻到25℃，此點(diǎn)對(duì)25℃來(lái)說(shuō)處于KCl結(jié)晶區(qū)，其對(duì)應(yīng)的液相組成點(diǎn)應(yīng)位于CE100的延長(zhǎng)線與25℃的溶解度曲線的交點(diǎn)的M25處。L圖3-2825℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相圖（鉀石鹽分離示意圖）NaCl（產(chǎn)品）E100（母液）4.過(guò)濾：

重復(fù)前過(guò)程按M25NE100這個(gè)三角形循環(huán)，原料鉀石鹽就能分離成NaCl（副產(chǎn)品）和KCl（產(chǎn)品）。L圖3-2825℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相圖（鉀石鹽分離示意圖）去溶解鉀石鹽KCl（產(chǎn)品）母液M25NNaCl（產(chǎn)品）E100（母液）母液循環(huán)補(bǔ)充水加熱

溶解

過(guò)濾冷卻到25℃過(guò)濾鉀石鹽NaCl圖3-29浸取法分離鉀石鹽原則流程圖KClL圖3-2825℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相圖（鉀石鹽分離示意圖）（二）工藝計(jì)算取1000kg鉀石鹽原料為計(jì)算基準(zhǔn)，介紹圖解法，比值法及待定系數(shù)法三種計(jì)算方法。（A）圖解法：其原理是利用直線杠桿規(guī)則，在相圖上直接測(cè)量有關(guān)線段進(jìn)行計(jì)算。

L圖3-2825℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相圖（鉀石鹽分離示意圖）（A）圖解法：（1）計(jì)算1000kg鉀石鹽100℃加水溶解到達(dá)系統(tǒng)點(diǎn)L時(shí)所需水量：

（2）計(jì)算NaCl析出量：產(chǎn)率：高溫母液：

L圖3-2825℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相圖（鉀石鹽分離示意圖）（3）冷卻結(jié)晶——即KCl析出量

100℃高溫母液冷卻后處于25℃狀態(tài)KCl結(jié)晶區(qū)產(chǎn)率：

L（B）比值法—

顧名思義，比值法是指比較數(shù)值的方法，具體說(shuō)來(lái)是與各過(guò)程中的定組分的數(shù)值進(jìn)行比較解題的過(guò)程——即以定組分為基準(zhǔn)。

(1)鉀石鹽（70%NaCl、30%KCl）加100℃水溶解至L，產(chǎn)生NaCl的結(jié)晶和母液E100，由圖上讀出E100的組成：16.8%NaCl、21.7%KCl、61.5%H2O。在溶解過(guò)程中KCl未分離出來(lái)。則母液E100量可由（KCl量為計(jì)算基準(zhǔn)）：加水量：NaCl結(jié)晶量：產(chǎn)率：L圖3-2825℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相圖（鉀石鹽分離示意圖）(2)將母液E100冷卻到25℃得到KCl和結(jié)晶母液M25。其組成：18.7%NaCl、12.8%KCl、68.5%H2O，在鹽析過(guò)程中析出的是KCl，而NaCl沒(méi)有變化。則母液量：KCl結(jié)晶量：產(chǎn)率：L圖3-2825℃和100℃下NaCl—KCl—H2O三元相圖（