沉淀工艺在粉体制备、分离提纯等工业过程中应用广泛。围绕着沉淀工艺中优化操作参数、提升产品质量的要求,本文针对沉淀过程中的反应组分关联,提出了一种局部平衡模型。该模型认为：沉淀反应过程由液相反应和固相生成反应两个步骤组成,其中液相反应是快速步骤,液相反应体系处于局部平衡状态,可用离子平衡热力学描述。选择不同类型的沉淀体系,系统地考察了局部平衡模型的建模方法、预测性能和实际应用。对于M+-P-和M+-P--H+(M+指金属离子,P-指沉淀剂,H+指氢离子)两种类型的理想沉淀体系,考察了依据其反应机理所提出的局部平衡模型的预测性能。参照严格的动力学计算结果发现,局部平衡模型对反应组分浓度预测结果的准确性,受到反应速率常数和沉淀率的影响,随着液相反应速率常数的增大,局部平衡模型的准确性提高。对这两类沉淀体系,当液相反应速率常数为固相生成反应的100倍,沉淀率大于0.6%时,预测结果的偏差均小于1%。为了进一步考察局部平衡模型预测结果的准确性,选择两个便于检测的实际沉淀体系,进行了实验验证。对于Co(Ⅱ)-H2C204-K2C204体系,将pH和沉淀率引入局部平衡模型,建立了pH和沉淀率的关联。结果表明,模型预测结果与实验结果基本吻合。研究同时发现,将模型转化为半经验公式,或者进行Davies活度校正后,其预测的准确度可以得到提高。对于Ba(Ac)2-H2C204-HAc体系,将pH、Ba总浓度[Ba]T和电导率K同时引入局部平衡模型,模拟了pH-[Ba]T、 K-[Ba]T和pH-κ三种关系。结果表明,模型预测与实验结果吻合良好。在此基础上,选择五个实际沉淀体系,考察了局部平衡模型在粉体制备、分离提纯和过程在线监测三个方面的具体应用。首先,针对NiCl2-H2C204-K2C2O4单金属沉淀体系和Ni(Ⅱ)-Co(Ⅱ)-C2042--H2O双金属共沉淀体系,考察了局部平衡模型在粉体制备中的具体应用。为了获得粒度均匀、形貌一致的沉淀粉体,同时保证较高的金属回收率,通常要求沉淀过程的pH稳定、过饱和度适中、终点沉淀率高。针对这些工艺参数要求,通过所构建的局部平衡模型,模拟了沉淀过程原料溶液的组成、配比、操作方式和加料方式等工艺条件对pH值、过饱和度和沉淀率的影响,找到了满足粉体性能要求的沉淀工艺条件,并在模拟得到的工艺条件下通过沉淀实验研究,制备出了优质的草酸镍和镍钴草酸盐粉体。然后,考察了局部平衡模型在Ni(Ⅱ)-Mn(Ⅱ)-NH3-CO32--H2O选择性沉淀体系中镍锰分离提纯中的应用。为了从镍锰混合溶液中高效分离出锰,同时避免胶体氢氧化锰和细颗粒碳酸锰的生成,通常要求碳酸镍及氢氧化锰的过饱和度尽可能小,碳酸锰的过饱和度适中。以此工艺参数要求为目标,通过局部平衡模型的模拟,获得了合适的原料溶液浓度、配比和加料方式等工艺条件。在该工艺条件下通过实验最终实现了镍和锰的高效分离,镍的损失率可低至1.0%,锰的沉淀率高达99.7%。最后,对于CO(NO3)2-H2C2O4-K2C2O4和Ca(OH)2-CO2-H2O沉淀体系,考察了局部平衡模型在沉淀过程在线监测中的应用。对CO(NO3)2-H2C2O4-K2C2O4沉淀体系,依据其局部平衡模型中pH与沉淀率和过饱和度的关联,通过在线分析的pH的变化,就可获得沉淀率和过饱和度的演变。对更为复杂的气液两相Ca(OH)2-CO2-H2O沉淀体系,依据其局部平衡模型,可获得pH和电导率与过饱和度、钙离子浓度和总碳浓度的关联,从而通过pH和电导率的在线检测数据,就可得到过饱和度、钙离子浓度和总碳浓度。因此,局部平衡模型为采用简单实用的pH计和(或)电导率仪,为在线监控沉淀过程的主要组分和关键参数提供了可能。这对于掌握沉淀体系的内在演变规律及优化沉淀工艺,都具有重要的理论意义和实际应用价值。