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氯化钾作为一种生理酸性的水溶性速效肥料,在农业中具有广泛的用途。同时它又是重要的化工原料,在橡胶、石油、医药等方面应用广泛。由于在钾铵体系中难以分离出高质量的氯化钾,因此对氯化钾铵结晶特性的研究显得尤为重要。本文对氯化钾铵热力学、固溶体的晶体结构和热物理性质做了理论分析及实验研究。
采用平衡法和电导率法测定了氯化钾铵体系的溶解度和超溶解度。发现在KCl-NH4Cl-H2O体系中存在氯化铵纯结晶区、氯化钾铵固溶体区及氯化铵钾固溶体区三个结晶区。且该体系在50℃时本实验操作条件下的介稳区宽度较窄,为防止爆发成核,应控制好结晶过程中的过饱和度。
采用冷却结晶的方法制备了固溶体晶体mNH4Cl·KCl和NH4Cl·nKCl,并采用XRD、FTIR、SEM对晶体进行了分析。发现这两类固溶体的晶相组成数量趋向于无穷,且均属于立方体系置换型固溶体,在降温速率为8℃/h,搅拌速率为200rpm时,较高的铵根离子含量会使晶体沿(010)面生长,晶体的表观形貌趋向于长方体。并在实验过程中测定了所得固溶体的晶胞参数和密度值。
通过TG-DTA对所得固溶体进行热稳定性的研究。发现固溶体mNH4Cl·KCl在180℃时晶型改变,330℃时晶体分解出氨气和氯化氢气体,790℃时晶体熔化,并于820℃左右时挥发,且挥发时的温度随样品中氯化钾含量的增大而向高温方向移动。而固溶体NH4Cl·nKCl在温度为230℃时分解为氨气和氯化氢气体;在温度为790℃时,晶体熔化,并于800℃时挥发。实验过程中并测定了固溶体(NH4,K)Cl的连续比热容曲线。