从低浓度卤水中提取Rb制造技术

本发明专利技术属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种从低浓度卤水中提取Rb

Extraction of Rb from low concentration brine

The invention belongs to the technical field of hydrometallurgy, in particular to the extraction of Rb from low concentration brine.

【技术实现步骤摘要】
从低浓度卤水中提取Rb+并制备高纯铷盐的方法
本专利技术属于湿法冶金
，具体涉及一种从低浓度卤水中提取Rb+且制备高纯铷盐的方法。
技术介绍
铷(Rubidium，Rb)是一种具有银白色金属光泽的活泼金属，由于其独特的物理化学性质，不但在电子器件、光电池、催化剂、特种玻璃及生物化学医药等传统领域中有着重要的用途，在一些新兴领域诸如磁流体发电、热离子转换发电、离子推进引擎火箭、激光转换电能装置等方面引发了极大的关注，特别是利用铷制作的热电换能器，如与原子反应堆联用，在反应堆的内部可实现热离子热核发电。我国铷资源主要以伴生态存在于锂云母等矿石之中，在我国西藏、青海等地的盐湖卤水之中亦存在大量铷资源。但是，各类铷资源通常为复杂的多元开放系统，Rb+通常与其它金属元素(Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+)共存，加之品位较低，特别是与Rb+物化性能相似的K+，利用传统方法很难实现有效分离。目前，应用最为广泛和成熟的铷资源的分离提取方法为化学溶剂萃取法，一方面萃取剂价格昂贵，更重要的是萃取过程无法避免因溶剂挥发、排放等引发的环境问题，制约了该技术的可持续发展，例如中国专利CN86101311A公开的以二苦胺-硝基苯萃取体系、中国专利CN101966399A以及CN108677006A公开的4-叔丁基-2(α-甲苄基)酚-磺化煤油萃取体系，均存在上述问题；中国专利CN201210307423.9公开的利用钾矾、铷矾及铯矾等溶解度的差异，进行重结晶提纯铷的方法，该方法仅使用铷含量较高的卤水，且直接对卤水进行重结晶除杂所需重结晶次数多，能耗大，对于普遍存在的低浓度含铷卤水的有效回收与利用依旧是制约我国铷及铷盐应用推广的一大难题；此外，在高纯铷盐产品的制备方面，目前国内公开的相关技术仍然非常匮乏。为了解决上述问题，本专利技术提供一种从低浓度卤水中提取Rb+且制备高纯铷盐的方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供了一种从低浓度卤水中提取Rb+且制备高纯铷盐的方法，其解决了利用传统方法从卤水中提取Rb+所产生的环境污染问题。本专利技术还有一个目的是提供了一种从低浓度卤水中提取Rb+且制备高纯铷盐的方法，其使用卤水中Rb+浓度可低至40mg/L，所制备的铷盐纯度可达99.99％，整个制备工艺相对简单，制备效率高。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，本专利技术提供了一种从低浓度卤水中提取Rb+且制备高纯铷盐的方法，包括以下步骤：将粗滤后的卤水通过Rb+吸附柱，吸附至饱和后，停止泵入卤水，用纯水冲洗所述Rb+吸附柱，随后用铵盐溶液冲洗所述吸附柱，对Rb+进行洗脱，得到第一富铷溶液；将所述第一富铷溶液进行浓缩，得到第二富铷溶液；将硫酸铝加入所述第二富铷溶液中，经过重结晶，得到高纯硫酸铝铷晶体；将氢氧化钡加入所述硫酸铝铷晶体溶解后所得的溶液中，得到氢氧化铷溶液；将酸加入所述氢氧化铷溶液中，经过重结晶，得到高纯铷盐。本专利技术提供的方法来制备的铷盐纯度可达99.99％，且制备工艺简单，过程无污染，环保经济。优选的是，所述Rb+吸附柱为填装有Rb+吸附微球的吸附柱，所述Rb+吸附微球包括以下质量百分数的原料：聚乙烯醇6-14％、海藻酸钠0.4-1.5％、硅酸钠0.4-1.5％、铷离子交换材料20-60％、水30-60％。优选的是，所述Rb+吸附柱为填装有Rb+吸附微球的吸附柱，所述Rb+吸附微球包括以下质量百分数的原料：聚乙烯醇9-12％、海藻酸钠0.8-1.3％、硅酸钠0.8-1.3％、铷离子交换材料35-50％、水40-50％。本专利技术通过在聚乙烯醇中掺入海藻酸钠与硅酸钠，在保留聚乙烯醇亲水性的同时，克服了黏连、机械强度差等问题，提高了吸附微球的成型与耐用性能。优选的是，所述铷离子交换材料为具有Keggin结构的杂多酸盐中的一种或者几种，所述杂多酸盐的结构通式为[XM12O40]n-，其中，X＝P、Si、Ge、As，M＝Mo、W。本专利技术使用所述铷离子吸附微球进行填充吸附柱，用来吸附铷离子，其吸附-解吸过程快，吸附量大，铷与伴生杂质阳离子分离效果好，机械强度好，适合工业化大规模装柱，且使得吸附柱使用寿命大幅延长。优选的是，所述卤水为天然含铷卤水或是含铷矿石的浸出液，卤水中的Rb+含量≥40mg/L，即可实现铷的高效吸附回收以及高纯度铷盐的制备。优选的是，将粗滤后的卤水通过Rb+吸附柱，吸附至饱和后，停止泵入卤水，用纯水冲洗所述Rb+吸附柱后，用铵盐溶液冲洗所述Rb+吸附柱，进行洗脱，得到第一富铷溶液具体包括：以0.3-3t/h的速度，将粗滤后的卤水泵入Rb+吸附柱，吸附至饱和后，停止泵入卤水；以1.2-2.4t/h的速度，用纯水冲洗所述Rb+吸附柱后，当所述Rb+吸附柱的出口处电导率低于100μs/cm，停止冲洗；以0.3-3t/h的速度，将铵盐溶液通过所述Rb+吸附柱，当吸附柱出口处Rb+浓度接近卤水中Rb+浓度时，解吸过程结束，进行洗脱，得到所述第一富铷溶液。在得到所述第一富铷溶液时，根据卤水铷含量的不同，可能需以串联吸附-串联解吸的方式反复进行多次，以达到合格浓度的第一富铷溶液。优选的是，所述铵盐为氯化铵或硫酸铵等铵盐中的一种，所述NH4+浓度为0.5-4mol/L。铵盐浓度高，解吸速度快，效率高，但会在系统中引入大量铵离子，而合适的低浓度的铵盐，解吸速度慢，但是所得解析液中铵盐浓度低，容易去除。优选的是，所述第一富铷溶液中的Rb+浓度大于500mg/L，所述第二富铷溶液中的Rb+浓度为7-9g/L。其中，所述第一富铷溶液中的合格Rb+浓度高于500mg/L-1g/L，该浓度保证后续浓缩过程以低能耗、低成本的完成；所述第二富铷溶液浓度过高，使得在浓缩过程中将消耗大量能源，且对浓缩设备要求高，导致生产成本增高；而富铷溶液浓度低将增加后续除杂的重结晶次数，导致重结晶工艺复杂，间接提高了铷盐的生产成本，降低了生产效率，本专利技术的所述第二富铷溶液的浓度为7-9g/L，避免上述提及的问题。优选的是，将硫酸铝加入所述第二富铷溶液中，结晶，得到硫酸铝铷晶体具体包括：将硫酸铝加入包括硫酸铷和硫酸钾的所述第二富铷溶液中，在70-90℃下加热溶解，再降温至室温进行结晶后，进行固液分离，得到粗制硫酸铝铷晶体；将所述粗制硫酸铝铷晶体重新溶解-结晶，根据所述第二富铷溶液的浓度的不同，重结晶步骤需进行2-4次，得到高纯硫酸铝铷晶体；其中，所述硫酸铝与所述硫酸钾的质量比为0.35-0.45:1；在所述高纯硫酸铝晶体中，杂离子浓度低于0.01％。按照一定的比例硫酸铝加入所述第二富铷溶液中，结晶得到纯度高于87％的粗制硫酸铝铷，根据第二富铷溶液的浓度，经过数次重结晶提纯，得到纯度为99.99％以上的高纯硫酸铝铷晶体，完成Rb+第一次除杂，保证后续高纯铷盐以较低生产成本实现。；其中，所述硫酸铝与所述与所述硫酸钾的质量比控制的范围是最佳的，低于0.35，那么结晶次数需要增加，且结晶温度较低，增加工业成本，高于0.45，则得到的硫酸铝铷晶体的纯度低。优选的是，向所述氢氧化铷溶液中加入的酸可以为盐酸、硫酸、硝酸以及碳酸中的一种，对应所制得的系列高纯铷盐产品为高纯氯化铷、硫酸铷、硝酸铷以及碳酸铷。其中，根据铷盐重结晶的次数，能够制得纯度大于99％-99.99％的不同纯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从低浓度卤水中提取Rb

【技术特征摘要】
1.一种从低浓度卤水中提取Rb+且制备高纯铷盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：将粗滤后的卤水通过Rb+吸附柱，吸附至饱和后，停止泵入卤水，用纯水冲洗所述Rb+吸附柱，随后用铵盐溶液冲洗所述吸附柱，对Rb+进行洗脱，得到第一富铷溶液；将所述第一富铷溶液进行浓缩，得到第二富铷溶液；将硫酸铝加入所述第二富铷溶液中，经过重结晶，得到高纯硫酸铝铷晶体；将氢氧化钡加入所述硫酸铝铷晶体溶解后所得的溶液中，得到氢氧化铷溶液；将酸加入所述氢氧化铷溶液中，经过重结晶，得到高纯铷盐。2.如权利要求1所述的从低浓度卤水中提取Rb+且制备高纯铷盐的方法，其特征在于，所述Rb+吸附柱为填装有Rb+吸附微球的吸附柱，所述Rb+吸附微球包括以下质量百分数的原料：聚乙烯醇6-14％、海藻酸钠0.4-1.5％、硅酸钠0.4-1.5％、铷离子交换材料20-60％、水30-60％。3.如权利要求2所述的从低浓度卤水中提取Rb+且制备高纯铷盐的方法，其特征在于，所述Rb+吸附柱为填装有Rb+吸附微球的吸附柱，所述Rb+吸附微球包括以下质量百分数的原料：聚乙烯醇9-12％、海藻酸钠0.8-1.3％、硅酸钠0.8-1.3％、铷离子交换材料35-50％、水40-50％。4.如权利要求2所述的从低浓度卤水中提取Rb+且制备高纯铷盐的方法，其特征在于，所述铷离子交换材料为具有Keggin结构的杂多酸盐中的一种或者几种，所述杂多酸盐的结构通式为[XM12O40]n-，其中，X＝P、Si、Ge、As，M＝Mo、W。5.如权利要求1所述的从低浓度卤水中提取Rb+且制备高纯铷盐的方法，其特征在于，所述卤水为天然含铷卤水或是含铷矿石的浸出液，卤水中的Rb+含量≥40mg/L。6.如权利要求1所述的从低浓度卤水中提取Rb+且制备高纯铷盐的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，王琎，范哲远，陈立成，黄丹曦，宫飞祥，
申请(专利权)人：陕西省膜分离技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61