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氯化锶是一种重要的无机化工产品,主要用于生产镁锶合金、高纯锶盐、高档磁性材料,并且在TFT-LCD液晶、PDP等离子彩电和医药中应用也很广泛,具有很高的经济价值。本文以氯化锶制备工艺中关键步骤——SrCl2·6H2O冷却结晶过程为对象,开展结晶介稳区与成核过程、结晶工艺优化、结晶过程数值模拟与控制、晶体形貌调控等理论和工艺研究,为工业生产提供理论指导。研究结果表明,饱和温度增加使SrCl2·6H2O结晶诱导期显著缩短,介稳区变窄。降温速率增加使诱导期缩短,介稳区变宽。搅拌速率增加使有助于成核,诱导期缩短,介稳区变窄。杂质Ca2+存在使诱导期缩短,介稳区变窄。小尺寸晶种具有较大的表面积,能够有效吸附成核组分,降低体系过饱和度,并为溶质提供生长位点,消除爆发成核。为了制备尺寸大且分布集中的SrCl2·6H2O晶体,应控制初始过饱和度为1.150～1.250,降温速率为15.0～20℃·h-1,搅拌速率为400～500 rpm,养晶时间为5-10 min,在此工艺范围内获得SrCl2·6H2O晶体呈棒状,平均长度Lmean为1206.78μm,平均宽度Wmean为80.06 μm,变异系数C.V.L和C.V.W分别为0.2372和0.2079。添加适量小尺寸晶种可以使晶体尺寸分布区间减小,但同时晶体尺寸也有所减小。采用响应曲面法进一步研究表明,初始过饱和度是影响晶体尺寸的关键因素,降温速率和养晶时间是晶体尺寸分布的关键因素,搅拌速率对两者影响较弱。预测最佳结晶工艺条件为初始过饱和度1.214,降温速率15.00℃·h-1,搅拌速率450 rpm,养晶时间5 min,所得SrCl2·6H2O晶体Lmea。和Wmean分别为938.34μm和93.42μm,尺寸分布更加集中,C.V.L和C.V.W分别为0.1385和0.1286。SrCl2·6H2O晶体生长受表面反应控制,符合二维生长模型,且生长速率与尺寸相关。建立二维粒数衡算方程对SrCl2·6H2O冷却结晶过程进行数值模拟,计算值与实验值吻合良好,溶液浓度平均相对误差小于1%,晶体平均尺寸相对误差小于10%,晶体尺寸分布平均相对误差小于15%。在此基础上,对SrCl2·6H2O冷却结晶过程进行优化计算,设计最优温度曲线。在最优温度曲线下,结晶初期体系浓度下降较慢,小颗粒溶解后填补过饱和度空缺,晶体逐渐长大,而且较低的晶浆悬浮密度能够削弱二次成核,减少晶体破碎,使晶体尺寸分布趋于集中。结晶中后期,体系浓度快速下降,已累积晶体诱导溶质在其上快速生长。所得SrCl2·6H20晶体保持较大尺寸且分布更加集中,Lmean和Wmean分别为1183.25 μm和81.64μm, C.V.L和C.V.W分别为0.1518和0.1523,优化效果显著。SrCl2·6H2O晶体呈棒状,由于晶体比表面积大且富含结晶水,容易“搭桥”造成局部溶解并重结晶而结块。当初始过饱和度为1.144～1.163,降温速率为15.0～20℃·h-1,搅拌速率为～500 rpm并养晶10 min时,加入适量十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)能够使SrCl2·6H2O晶体由棒状转变为粗砂状,Lmean由1206.78 μμm减小至792.71 μm,Wmean由80.06 μm增大至233.25 μm,长径比由15.07下降至3.40。晶体比表面积显著减小,抑制结块,提高晶体过滤性和流动性。实验研究和分子动力学模拟结果表明,CTAC彼此缔合形成蠕虫状胶束并相互缠绕成网状结构,大大提高体系粘度,改变SrCl2·6H2O结晶过程扩散性质。CTAC因其头基上H+与SrCl2·6H2O晶面上02-和C1-之间相互作用而吸附于晶面,且吸附优先顺序为(1100)>(1101)>(0001)。最终,(1100)和(1101)晶面生长速率减慢,(0001)晶面生长速率最快而消失,晶体形貌发生改变。