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水热体系中Na2SO4/K2SO4溶解度的热力学计算

张为; 周丽; 唐红峰; 李和平; 王力 贵州师范大学喀斯特生态文明研究中心; 贵州贵阳550025; 中国科学院地球化学研究所地球内部物质高温高压院重点实验室; 贵州贵阳550002; 中国科学院大学; 北京100039

关键词:硫酸盐流体包裹体 溶解度 热力学计算 pitzer模型 

摘要:硫酸盐流体是自然界中的常见热液,其盐度可以为成矿流体演化、成矿元素的迁移富集和矿床类型的划分等提供重要信息。但是现有文献报道的Na2SO4和K2SO4溶解度多是在饱和蒸气压条件或超临界条件下,而对于低温成矿热液体系的实验研究较少。热力学计算是研究流体性质的重要手段,特别是在实验结果较少的温压范围内起着重要作用,但是利用热力学模型来计算硫酸盐溶解度的工作却少有开展。使用Pitzer模型,利用Na2SO4和K2SO4溶液高温高压条件下的密度数据,使用非线性最小二乘法拟合,获得了压力对Na2SO4和K2SO4的活度系数及其溶解过程中的标准偏摩尔体积影响的模型参数,评价了压力对其活度系数和标准偏摩尔体积的影响。结合文献中饱和蒸气压下的相关参数,构建了温度范围为0~250oC,压力范围为0.1~40.0MPa,Na2SO4和K2SO4溶解度的热力学计算模型。模型计算结果与文献数据吻合较好。计算结果还显示,压力对Na2SO4和K2SO4的平均活度系数和溶度积都有正向的促进作用,但是由于平均活度系数随压力的变化更大,导致Na2SO4和K2SO4的溶解度随压力的增大而降低,并且随着温度的升高这种降低的程度变得更大。

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