一种制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法，包括如下步骤：S1：铷铯混合原料溶于去离子水，得到第一溶液。S2：向第一溶液中加入酒石酸，使酒石酸和钾离子结合生成酒石酸钾，然后进行重结晶，使铷盐和铯盐以结晶的形式析出，酒石酸钾保留在溶液中，得到酒石酸钾溶液和钾含量低于0.0035％的结晶，实现较为彻底的除钾。S3：结晶溶于去离子水，然后除铝，得到除铝溶液和第一沉淀。S4：对除铝溶液进行铯萃取，然后用铵盐或者酸反萃取，得到铯反萃液。S5：对萃铯余水进行铷萃取，然后用铵盐或者酸反萃取，得到铷反萃液。S6：将铯反萃液和铷反萃液精过滤，然后依次蒸发浓缩、烘干、煅烧、重溶和再烘干，得到高纯铯盐和铷盐。得到高纯铯盐和铷盐。得到高纯铯盐和铷盐。

【技术实现步骤摘要】
一种制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法


[0001]本专利技术属于碱金属元素提取
，具体涉及一种制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法。

技术介绍

[0002]稀贵金属铷、铯及各种盐类、化合物，因具有优异的且不可替代的光电效应和特殊性能，被广泛应用于光电管、电光源、X
‑
线图像增强器、转换晶体、时间频标、特种玻璃、特种陶瓷、催化剂、催化剂添加剂、催化剂复活剂、生物工程、磁流体发电、热电离子转换发电、离子推进发动机、激光能转换电能、离子云长途特种通讯以及其他特殊领域。
[0003]铷、铯性质活泼，极易失去外层电子，以可溶盐的形式存在于溶液中。自然界中的铷、铯储量丰富，但是含量偏低，并且常和其他碱金属锂、钠、钾共生。现有技术中，铷、铯的提取方法包括沉淀法、离子交换法和萃取法等。然而，同一主族的碱金属具有非常相近的物理和化学性质，其中钾对铷、铯干扰最为严重，钾的水溶性较好，因此，由于铷、铯的分离提取困难度相当大，所得的铷盐以及铯盐中钾离子残留较多，导致纯度和品质不高。
[0004]因此，需要一种能够提高铷盐以及铯盐品质，降低钾含量的方法。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]现有技术中，从矿物原料中提取铷和铯时，可以通过重结晶使钾离子过饱和并形成结晶析出，经过过滤后铷和铯留在母液中，实现除钾。然而，常见钾盐均为可溶性化合物，所以采用上述现有技术除钾后，仍有相当一部分钾离子富集在母液中，与铷和铯混合在一起，影响了产物铷盐以及铯盐的纯度。所以，由于钾盐具有较好的水溶性，以及钾与铷和铯结构上的相似，铷铯矿物中钾的去除被公认为是行业内的难题。
[0007]本专利技术预期以酒石酸作为除钾剂，通过向含有钾的铷铯矾溶液中添加酒石酸，并控制反应条件以及酒石酸的用量，使酒石酸和钾离子反应生成可溶性的酒石酸钾，再结合重结晶手段，对体系进行冷却重结晶，使得铷铯矾以结晶的形式析出，而钾以酒石酸钾留存在溶液中，得到含钾量极低的铷铯矾，然后继续对铷铯矾进行除铝、萃取以及反萃取等处理，分离得到高纯度的铷盐和铯盐。
[0008](二)技术方案
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0010]一种制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法，包括如下步骤：
[0011]S1：将铷铯混合原料溶于去离子水，得到第一溶液；
[0012]S2：向第一溶液中加入酒石酸，边加所述酒石酸边加热并搅拌反应，反应结束后得到第二溶液；将第二溶液静置，使其冷却重结晶，然后离心分离，得到结晶以及酒石酸钾溶液；
[0013]S3：将结晶溶于去离子水，然后加入除铝剂进行除铝，得到除铝溶液和第一沉淀；
[0014]S4：对除铝溶液进行铯萃取，得到萃铯有机相和萃铯余水，然后以铵盐或者酸为反萃剂对萃铯有机相进行反萃取，得到铯反萃液；
[0015]S5：对萃铯余水进行铷萃取，得到萃铷有机相，然后以铵盐或者酸为反萃剂对萃铷有机相进行反萃取，得到铷反萃液；
[0016]S6：将铯反萃液和铷反萃液分别进行精过滤，然后依次经过蒸发浓缩、烘干、煅烧、重溶以及再烘干，得到铯盐和铷盐。
[0017]本专利技术中的提及的铷铯混合原料，是经过简单富集前处理的铯矾、铷矾以及钾矾的混合物，并且同时包含其他金属离子或者阴离子杂质，包括但不限于锂离子、钠离子、铁离子、钙离子、镁离子、硫酸根离子等，其中铷和铯的含量较低，具体可以是经过富集处理的铷铯矿物，低品位的粗混合矾，或者含铷以及铯的废料等。
[0018]如上所述的制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法，优选地，步骤S1中，所述第一溶液是将铷铯混合原料与去离子水按照1:3
‑
1:7的质量比混合，并加热至70
‑
95℃使铷铯矾完全溶解得到的。铯矾是一种难溶复盐，常温下完全溶解需要加入大量的水，然而水量过大又会导致第一溶液中的铷铯浓度过低，不利于后续的萃取。因此，本专利技术优选在较高温度将铷铯矾溶解在少量水中，提高铷和铯的萃取效率。
[0019]如上所述的制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法，优选地，步骤S2中，加入的酒石酸与第一溶液中钾的摩尔比为0.2
‑
0.7，向第一溶液中加入酒石酸进行反应的温度为50
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95℃，第一溶液中与酒石酸的反应时间为1
‑
3h；
[0020]制备得到第二溶液后，将第二溶液静置12
‑
24h，使其冷却重结晶，得到几乎不含钾的铷铯矾结晶，以及浓度较高的酒石酸钾溶液。铷铯矾结晶后续继续进行溶解、除铝等，酒石酸钾溶液可以进行回收处理，获得钾盐，或者直接提取回收酒石酸钾。
[0021]本专利技术中，酒石酸与钾的化学反应原理为：C4H6O6+2K
→
K2C4H4O6，产物为酒石酸钾，溶解性较好。
[0022]本专利技术中，酒石酸的用量对钾的去除效果具有关键影响。酒石酸的用量过少，例如与第一溶液中钾的摩尔比为0.1时，生成的酒石酸钾不足，部分钾离子会在冷却重结晶过程中随着铷和铯以结晶的形式析出，进而影响铷和铯的纯度。而当酒石酸用量过多，例如与第一溶液中钾的摩尔比为2.0时，酒石酸则会与钾生成酒石酸氢钾，酒石酸氢钾的溶解度较小，大部分酒石酸氢钾会以沉淀形式直接析出，但是，酒石酸氢钾仍具有一定的溶解度，所以即便钾以酒石酸氢钾的沉淀形式析出，母液中仍会有部分残留，影响铷和铯的纯度，该种情况下若采用冷却重结晶将无法完全分离钾和铷铯。
[0023]当酒石酸加入过量，酒石酸中只有一个羧基与钾发生反应，并生成酒石酸氢钾。本专利技术中，加入少量的酒石酸，溶液中的钾含量过量，酒石酸中的两个羧基都参与了反应，与钾生成的是酒石酸钾。
[0024]向第一溶液中加入酒石酸进行反应的反应温度对反应速率具有重要影响，首先，该温度能够使酒石酸快速溶解，其次，上述温度范围内能够使酒石酸和钾离子快速反应完全，提高生产效率。
[0025]本专利技术中，静置的目的是使铷铯矾尽可能地全部析出。当静置时间过短，母液中残留的铷和铯浓度较高，进而导致铷和铯的收率不足。
[0026]如上所述的制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法，优选地，步骤S3中，将结晶溶于去离
子水后，加入氢氧化钡溶液或者氢氧化钙溶液作为除铝剂进行除铝，然后对得到的混合物离心分离并进行精密过滤，得到除铝溶液和第一沉淀。
[0027]如上所述的制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法，优选地，在进行步骤S4之前，向除铝溶液中加入氢氧化钙或者氢氧化钡溶液，将体系的pH调节至碱性，然后进行精密过滤，得到苛化除铝溶液和沉淀渣。
[0028]步骤S4中，对苛化除铝溶液进行铯萃取，得到萃铯有机相以及萃铯余水，萃铯余水用于制备萃铷原液。
[0029]如上所述的制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法，优选地，步骤S4以及步骤S5中，萃取剂为t
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BAMBP、二乙苯以及煤油的混合物。
[0030]如上所述的制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法，优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将铷铯混合原料溶于去离子水，得到第一溶液；S2：向第一溶液中加入酒石酸，边加所述酒石酸边加热并搅拌反应，反应结束后得到第二溶液；将第二溶液静置，使其冷却重结晶，然后离心分离，得到结晶以及酒石酸钾溶液；S3：将结晶溶于去离子水，然后加入除铝剂进行除铝，得到除铝溶液和第一沉淀；S4：对除铝溶液进行铯萃取，得到萃铯有机相和萃铯余水，然后以铵盐或者酸为反萃剂对萃铯有机相进行反萃取，得到铯反萃液；S5：对萃铯余水进行铷萃取，得到萃铷有机相，然后以铵盐或者酸为反萃剂对萃铷有机相进行反萃取，得到铷反萃液；S6：将铯反萃液和铷反萃液分别进行精过滤，然后依次经过蒸发浓缩、烘干、煅烧、重溶以及再烘干，得到铯盐和铷盐。2.根据权利要求1所述的制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法，其特征在于，步骤S1中，所述第一溶液是将铷铯混合原料与去离子水按照1:3
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1:7的质量比混合，并加热至70
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95℃使铷铯矾完全溶解得到的。3.根据权利要求1所述的制备高纯铯盐和高纯铷盐的方法，其特征在于，步骤S2中，加入的酒石酸与第一溶液中钾的摩尔比为0.2
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0.7，向第一溶液中加入酒石酸进行反应的温度为50
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95℃，第一溶液中与酒石酸的反应时间为1
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3h；制备得到第二溶液后，将第二溶液静置12
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【专利技术属性】
技术研发人员：王晨雪，何艳君，翁鸿蒙，王守明，那维克然，
申请(专利权)人：新疆有色金属研究所，
类型：发明
国别省市：