CN107217157A - 一种重结晶富集铷铯混合矾的方法 - Google Patents

一种重结晶富集铷铯混合矾的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，适用于从锂云母硫酸法提锂的中间产物混合矾中提取铷铯。包含以下步骤：①将待处理的混合矾用热水溶解，得到混合矾溶解液；②将步骤①得到的混合矾溶解液边搅拌边冷却到一次结晶温度，析出一次晶体；③将步骤②中析出的一次晶体过滤分离出来；④将析出一次晶体之后的结晶母液继续搅拌边冷却到二次晶体温度，析出二次晶体；⑤将步骤④中析出的二次晶体过滤分离出来；⑥将析出二次晶体之后的结晶母液返回步骤①溶解待处理的混合矾。含铷铯混合矾经过重结晶，铷铯富集倍数可达3～4倍，随着富集倍数的提高，铷铯的结晶回收率下降。当富集倍数为3倍时，结晶回收率大于90％。

Description

一种重结晶富集铷铯混合矾的方法
技术领域
本发明属于锂云母硫酸法提锂技术领域，具体涉及一种重结晶富集铷铯混合矾的方法。
背景技术
Rb、Cs是极为重要的稀有金属资源，在经济、战略上有着重大的意义。以Rb盐、Cs盐为介质的磁流体发电技术可以将电站的总热效率提高到55％～65％，这是传统火力蒸汽透平发电总热效率的2倍；携带铷铯推进器飞行器的航程大约是携带同等质量普通推进剂150倍，是理想的太空飞行推进器；铯产生的辐射频率具有长时间的稳定性，铯原子钟，370万年走时误差不超过一秒，对那些必须非常准确执行使命的导弹和宇宙航天器来说，其重要性不言而喻。RbCl、CsCl配合药物治疗癌症可以提高治愈率，Rb、Cs还可以用来治疗神经萎缩疾病(如帕金森病)。在有机合成催化剂方面，Rb、Cs在形成碳碳键、碳氮键、碳氧与碳硫键这类反应过程中有非常好的催化效果。
随着国内外航天航空工业、原子能工业、生物工程及能源工业等高新技术产业的迅猛发展,铷铯及其化合物以其独有的特性,其应用开发研究受到广泛关注,日益显示出较高的商业价值，因此提取与生产Rb、Cs有着重大意义。
从地球元素丰度来看,Rb、Cs分别列为第16位、40位，但铷很少形成独立的矿物或矿体,通常赋存在其它矿物中,且常与铯、锂、钾等多种金属共存。世界含铷铯资源主要包括:锂云母、铯榴石、天然光卤石、钾矿、地热水、盐湖卤水及海水等。
目前,锂云母、铯榴石是国内外用于提铷铯的主要资源。而锂云母首先是一种锂矿物资源作为提锂的原料，硫酸焙烧法是处理锂云母提取锂的常用方法，铷铯进入工艺过程中析出的矾晶中，研究如何从锂云母的提锂母液或沉矾渣中提取和分离铷铯有重大意义。
一般锂云母的矾渣中铷铯含量在0.1～0.6％，主要成分为含铝、钾、钠、铵、铷、铯混合矾，溶解除铝后的溶液作为萃取分离回收铷铯的原料液，铷铯的浓度越高越好，有利于减少萃取剂的投入与溶解损失，从而降低铷铯萃取回收分离成本。
因此，亟需针对锂云母硫酸法提锂工艺过程中析出的含铷铯矾晶，提出进一步富集铷铯以获得更高品位铷铯矾晶的方法，更高品位的铷铯矾晶有利于下一步铷铯的回收分离降低成本并提高回收率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，从而进一步富集铷铯以获得更高品位铷铯矾晶。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，包括以下步骤：
①混合矾中的铷铯含量在0.1～0.6wt.％，包括钾、钠、铵、铷、铯；
将待处理的混合矾用热水溶解，得到混合矾溶解液；
②将步骤①得到的混合矾溶解液边搅拌边冷却到一次结晶温度，析出一次晶体；
③将步骤②中析出的一次晶体过滤分离出来；一次晶体为富集了铷铯的混合矾，供提取铷铯用；
④将析出一次晶体之后的结晶母液继续搅拌边冷却到二次晶体温度，析出二次晶体；
⑤将步骤④中析出的二次晶体过滤分离出来；二次晶体为含少量铷铯的钾、钠、铵混合矾；
⑥将析出二次晶体之后的结晶母液返回步骤①溶解待处理的混合矾。
进一步的，如上所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，步骤①中，溶解温度为30℃～90℃。
进一步的，如上所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，步骤①中，液固比为1:1～8:1。
进一步的，如上所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，步骤①中，溶解时间为30～200min。
进一步的，如上所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，步骤②中，搅拌转速为50r/min～300r/min。
进一步的，如上所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，步骤②中，一次结晶温度为20℃～60℃。
进一步的，如上所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，步骤③中和步骤⑤中，过滤方式采用离心过滤或真空抽滤。
进一步的，如上所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，步骤④中，搅拌转速为50r/min～300r/min。
进一步的，如上所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，步骤④中，二次结晶温度为0℃～30℃。
本发明技术方案的有益效果在于：
1、通过控制合适的矾晶溶解液固比及一次结晶温度，铷铯富集倍数达到3.3倍，回收率大于92％。
2、工艺流程短，设备简单，回收率高，母液返回使用。一次结晶中铷铯含量高，有利于下一步铷铯的回收分离。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
本发明一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，包括以下步骤：
①混合矾中的铷铯含量在0.1～0.6wt.％，包括钾、钠、铵、铷、铯；
将待处理的混合矾用热水溶解，得到混合矾溶解液；溶解温度为30℃～90℃，液固比为1:1～8:1，溶解时间为30～200min。
②将步骤①得到的混合矾溶解液边搅拌边冷却到一次结晶温度，析出一次晶体；搅拌转速为50r/min～300r/min，一次结晶温度为20℃～60℃；
③将步骤②中析出的一次晶体采用离心过滤或真空抽滤过滤分离出来；一次晶体为富集了铷铯的混合矾，供提取铷铯用；
④将析出一次晶体之后的结晶母液继续搅拌边冷却到二次晶体温度，析出二次晶体；搅拌转速为50r/min～300r/min，二次结晶温度为0℃～30℃。
⑤将步骤④中析出的二次晶体采用离心过滤或真空抽滤过滤分离出来；二次晶体为含少量铷铯的钾、钠、铵混合矾；过滤方式采用离心过滤或真空抽滤。
⑥将析出二次晶体之后的结晶母液返回步骤①溶解待处理的混合矾。
按照本发明公开的操作步骤和有关参数，本技术领域人员可以根据本方法的操作原理，实现本发明的目的，下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例一
量取75L自来水加入搪玻璃反应釜内，开启机械搅拌并进行加热。
然后，加入25kg矾晶并控制溶解温度为70℃，搅拌溶解1h。
然后将溶解液在边搅拌边冷却至40℃，搅拌速度90转/分钟，然后将浆体离心过滤得到一次结晶，将一次结晶在45℃温度下烘24h后称重并分析铷铯。
一次结晶母液继续冷却到22度，过滤出二次结晶，二次结晶母液留存，返回去溶解下一批次的矾晶。
最终得到一次晶体6.94kg，铷含量2.16％，铯0.54％，铷铯回收率分别为92.2％、93.3％。
实施例二
量取2L自来水加入加入3L烧杯中，开启机械搅拌并进行加热。
然后，加入500g矾晶并控制溶解温度为65℃，搅拌溶解1h。
然后在搅拌速度90转/分钟下搅拌冷却至30℃，然后将浆体真空抽滤得到一次结晶，将一次结晶在45℃温度下烘24h后称重并分析铷铯。
一次结晶母液继续冷却到18度，过滤出二次结晶，二次结晶母液留存，返回去溶解下一批次的矾晶。
最终得到一次晶体151g，铷含量2.01％，铯0.51％，铷铯回收率分别为92.2％、96.3％。
通过调整矾晶溶解的液固比及一次结晶温度，可以使矾晶中的铷铯含量得到有效提高，而且铷铯的损失率可控。富集倍数为2倍左右时，铷铯的损失很低，不考虑机械损失，几乎可以定量回收。富集倍数超过3倍后，铷有20％左右的损失，而铯的损失仍很低。22℃室温下二次结晶后的母液中，Rb和Cs已经降到毫克级水平。相关数据见表1表2。
一次晶体中铷最高达2.16％，富集倍数3.3倍，铯含量最高达0.54％，富集倍数3.4倍，同时铷的回收率为93.4％，铯的回收率为92.2％。
表1含铷铯混合矾主成份
表2混合矾重结晶富集台架试验数据

Claims (10)

1.一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，其特征在于：包括以下步骤：
①混合矾中的铷铯含量在0.1～0.6wt.％，包括钾、钠、铵、铷、铯；
将待处理的混合矾用热水溶解，得到混合矾溶解液；
②将步骤①得到的混合矾溶解液边搅拌边冷却到一次结晶温度，析出一次晶体；
③将步骤②中析出的一次晶体过滤分离出来；一次晶体为富集了铷铯的混合矾，供提取铷铯用；
④将析出一次晶体之后的结晶母液继续搅拌边冷却到二次晶体温度，析出二次晶体；
⑤将步骤④中析出的二次晶体过滤分离出来；二次晶体为含少量铷铯的钾、钠、铵混合矾；
⑥将析出二次晶体之后的结晶母液返回步骤①溶解待处理的混合矾。
2.根据权利要求1所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，其特征在于：步骤①中，溶解温度为30℃～90℃。
3.根据权利要求1所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，其特征在于：步骤①中，液固比为1:1～8:1。
4.根据权利要求1所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，其特征在于：步骤①中，溶解时间为30～200min。
5.根据权利要求1所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，其特征在于：步骤②中，搅拌转速为50r/min～300r/min。
6.根据权利要求1所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，其特征在于：步骤②中，一次结晶温度为20℃～60℃。
7.根据权利要求1所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，其特征在于：步骤③中和步骤⑤中，过滤方式采用离心过滤或真空抽滤。
8.根据权利要求1所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，其特征在于：步骤④中，搅拌转速为50r/min～300r/min。
9.根据权利要求1所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，其特征在于：步骤④中，二次结晶温度为0℃～30℃。
10.根据权利要求1所述的一种重结晶富集铷铯混合矾的方法，其特征在于：步骤①中，溶解温度为30℃～90℃，液固比为1:1～8:1，溶解时间为30～200min；
步骤②中，搅拌转速为50r/min～300r/min，一次结晶温度为20℃～60℃；
步骤④中，搅拌转速为50r/min～300r/min，二次结晶温度为0℃～30℃；
步骤③中和步骤⑤中，过滤方式采用离心过滤或真空抽滤。
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