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青藏高原上的柴达木盆地为我国硫酸镁型、氯化物型盐湖卤水主要分布地,因其丰富的矿藏资源,被赋予“盐的世界”之美誉。柴达木盆地的天然卤水资源中,除常见的元素钠(Na)、钾(K)、镁(Mg)外,还蕴含着大量的有价元素,如锂(Li)、铯(Cs)、铷(Rb)等。碱金属盐间易形成复盐或固溶体,从而使有价元素的提取和分离较为困难。为有效分离提取柴达木盆地硫酸盐型盐湖卤水中锂铷铯等碱金属元素,本文开展了五元体系Li+,Na+,K+,Cs+//SO42--H2O、四元体系Li+,Na+,Cs+//SO42--H2O及Li+,K+,Cs+//SO42--H2O 298.2 K、323.2 K稳定相平衡研究。相平衡研究采用等温溶解平衡法,固相组成采用X-ray粉晶衍射法确定,此外,固溶体还采用偏光显微镜、扫描电镜、能谱仪来确定。基于实验数据,绘制了研究体系的空间立体图、投影图、物化性质(密度ρ和折光率nD)-组成图及水含量-组成图。四元体系Li+,Na+,Cs+//SO42--H2O在298.2 K、323.2 K时均为复杂体系,但两个温度下的共饱点个数(298.2 K:5个;323.2 K:4个)、单变量曲线(298.2 K:11条;323.2 K:9条)、结晶区(298.2 K:7个;323.2 K:6个)均不相同,表明温度对共存盐类的溶解行为带来一定的影响。在两个温度下,单盐Li2SO4·H2O、Cs2SO4和复盐Li2SO4·Cs2SO4、3Li2SO4·Cs2SO4·2H2O结晶形式未改变,但锂钠复盐结晶形式发生变化,由3Na2SO4·Li2SO4·12H2O(298.2 K)转变为Li2SO4·Na2SO4(323.2 K),同时单盐硫酸钠由Na2SO4·10H2O(298.2 K)脱去10个结晶水转变为Na2SO4(323.2 K)。在298.2 K和323.2 K时,均有两种锂铯硫酸盐复盐析出,即Li2SO4·Cs2SO4和3Li2SO4·Cs2SO4·2H2O,且这两种复盐的结晶相区均大于单盐的结晶相区,这意味着仅通过蒸发和结晶方法直接从体系中分离出Li2SO4·H2O和Cs2SO4难度较大,可先将锂和铯先以锂铯复盐形式从卤水中析出,然后再分离提纯;温度影响复盐的析出能力,降低温度利于复盐Li2SO4·Cs2SO4析出,升高温度利于复盐3Li2SO4·Cs2SO4·2H2O析出。四元体系Li+,K+,Cs+//SO42--H2O在298.2 K、323.2 K时均属于复杂体系,两个稳定相图均由5个共饱点、11条单变量曲线和7个结晶相区构成。除各盐结晶相区大小略有不同外,各盐的结晶析出形式均相同,其结晶相区面积大小顺序为[K,Cs]2SO4>K2SO4>Li2SO4·Cs2SO4>Li2SO4·K2SO4>3Li2SO4·Cs2SO4·2H2O>Cs2SO4>Li2SO4·H2O。固溶体[K,Cs]2SO4的结晶相区面积最大,最易析出,而Li2SO4·H2O和Cs2SO4的结晶相区面积最小,最难析出。升温导致复盐3Li2SO4·Cs2SO4·2H2O、Li2SO4·Cs2SO4和固溶体[K,Cs]2SO4的结晶相区变大,故提升温度更有利于锂与铯以复盐和固溶体的形式析出。五元体系Li+,Na+,K+,Cs+//SO42--H2O在298.2 K、323.2 K时均为含单盐、复盐和固溶体的复杂体系。该体系在298.2 K时有9个共饱点、28条单变量曲和12个结晶相区,在323.2 K下有8个共饱点、25条单变量曲线和11个结晶相区。温度对于稳定相图的影响较大,各盐的结晶相区面积大小明显发生变化,且锂钠复盐的种类发生变化,由3Na2SO4·Li2SO4·12H2O(298.2 K)转变为Li2SO4·Na2SO4(323.2 K);Na2SO4·10H2O仅在298.2 K下存在。该五元体系中形成的2Li2SO4·Na2SO4·K2SO4、3Li2SO4·Cs2SO4·2H2O、Li2SO4·Cs2SO4、Li2SO4·K2SO4、Na2SO4·3K2SO4、Li2SO4·H2O、K2SO4、Cs2SO4比较稳定,其结晶形式不随温度升高发生改变。固溶体[K,Cs]2SO4的结晶相区最大,Cs2SO4的结晶相区最小。该五元体系温度由298.2 K上升至323.2 K,导致固溶体[K,Cs]2SO4、两种锂铯硫酸盐复盐3Li2SO4·Cs2SO4·2H2O和Li2SO4·Cs2SO4的结晶相区面积变大,溶解度降低。