一种基于离子交换强化含铷云母精矿中铷浸出的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于离子交换强化含铷云母精矿中铷浸出的方法。该方法是将含铷云母精矿采用含镁、钠、钙、铅、铁等交换金属离子的酸溶液浸出，得到含铷浸出液。该方法不仅具有提铷效率高、酸耗低、环境污染小等优点，同时离子交换剂的来源广泛、价格低廉。除此之外，离子交换法强化浸出提铷后的浸渣，仍保留云母的层状结构，可进一步作为原料用于生产其它产品，实现含铷云母矿产资源高值化、无尾化综合利用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于离子交换强化含铷云母精矿中铷浸出的方法


[0001]本专利技术涉及一种从含铷云母精矿中铷浸出的方法，具体涉及一种利用交换金属离子作为铷离子交换剂强化含铷云母精矿的酸性浸出的方法，属于矿物加工工程和湿法冶金领域。

技术介绍

[0002]由于铷具有独特的物理化学性质，在很多领域中有着不可替代的地位。传统的应用主要在光电池、电子元件、专用玻璃、化学催化、医药等领域。如今，铷在热电发动机、激光技术转换电能装置等高新
得到越来越广泛的应用。尽管在地壳中铷比锂和铯的资源丰度要高，但是铷没有单独存在的矿物，通常与锂、钾、铯等矿物共伴生。因此，绝大部分铷资源是从云母、长石、铯榴石、高岭土等矿物和盐湖、海水中富集提取。
[0003]在现有技术中，从含铷矿物(如云母)中提取铷的方法主要包括以下三种：酸浸法、碱浸法和焙烧
‑
水浸法。酸浸工艺流程简单，浸出率高，缺点主要体现在酸耗高，浸出液中Fe
2+
、Ca
2+
、Fe
3+
、Al
3+
等杂质离子比较多，这些杂质元素通常与铷的浸出行为一致，后续净化除杂工艺较复杂。在碱浸过程中，杂质离子较少，浸出率高，缺点为碱消耗量大，浸出液粘度高，且含有较高浓度的硅需要处理。在焙烧
‑
水浸工艺中，含铷的硅酸盐矿物在700～900℃与氧化钙、氯化钙或硫酸盐添加剂进行焙烧，生成可溶性铷盐经过水浸后溶解在水溶液中，可取得良好的浸出效果，缺点是能耗高，且有大量的焙烧浸渣产生，浸渣堆存和处理将面临较大的经济和环保压力。这些方法的反应条件都是在较强化学环境下进行，通过大量的氢离子、氢氧根或者氟离子、氯离子等破坏铝硅酸盐的晶体结构而释放矿物中的铷。同时，在浸出过程中会产生大量的浸渣难以被资源化利用，不利于环境友好型的矿山建设和资源的充分利用。
[0004]云母为典型TOT层状硅酸盐矿物，两层硅氧四面体层(T)中间一层八面体(O)，其中硅氧四面体中有1/4的硅晶格被铝取代而电荷失衡形成八面体，八面体晶格中心主要被锂、铁、镁、铝等元素的离子占据，层间主要离子为钾、钠、铷和铯等碱金属元素，从而平衡硅氧四面体产生的多余负电荷。目前，从云母中提取铷的常用方法仍然是通过高温、强酸或强碱等方法强制性破坏硅酸盐晶格，从而得到游离的铷离子，少有文献和实际工艺关注和利用云母矿物层状结构的特征进行浸出铷。

技术实现思路

[0005]针对已有的从云母中提铷的方法一般反应条件都在较强化学环境下进行，利用大量的氢离子、氢氧根离子、氟离子、氯离子等破坏铝硅酸盐的晶体结构而释放矿物中的铷，在浸出过程中不仅酸、碱的耗量大，且浸渣难以被资源化利用等问题，本专利技术的目的是在于提供一种基于离子交换强化含铷云母精矿中铷浸出的方法，该方法利用酸性条件下镁离子等交换金属离子与铷离子的交换作用强化含铷云母中铷的浸出，对云母层间的钾、铷等离子的浸出率都在95％以上，对云母晶体的八面体晶格内的铁、铝等元素浸出率均低于20％，
不但可以高效提取含铷云母精矿中的铷，而且不破坏云母的层状结构，不影响云母的其他用途，可以实现浸渣的资源化利用。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种基于离子交换强化含铷云母精矿中铷浸出的方法，该方法是将含铷云母精矿采用含交换金属离子的酸溶液浸出，得到含铷浸出液；所述交换金属离子包括镁离子、钠离子、钙离子、铅离子、铁离子中至少一种。
[0007]本专利技术的含铷云母精矿中铷浸出过程，关键是利用了镁离子等交换金属离子与氢离子的协同作用打开云母边缘结构，并进入层间交换层间的铷离子。同时，特别是镁离子等二价交换金属离子比铷离子的电荷数大，根据电荷平衡理论，一个交换金属离子进入层间取代两个铷离子的位置，会产生一个阳离子空位，根据空位缺陷扩散理论，更多的交换金属离子将不断进入云母层间，从而使得钾和铷离子高效、快速的浸出，在整个离子交换法强化酸性浸出过程，可以在低酸浓度下实现对云母中铷的浸出，从而使得云母结构始终保持不变。
[0008]本专利技术的含铷云母精矿中铷浸出的强化过程，镁离子可以使用钠离子、钙离子、铅离子和铁离子替换，在同等操作条件下浸出效率与浸出行为相差不大，但是并非所有金属离子都可以作为交换金属离子，比如若使用铝离子作为交换金属离子，则无法达到强化效果甚至恶化浸出，原因是浸出液含有过高铝离子冷却后发生了胶凝现象，又如若使用锆离子、钛离子强化浸出体系，也无法达到强化浸出效果，原因是锆离子、钛离子易水合，且水合离子半径大于云母层间距，无法进入层间发生离子交换。
[0009]作为一个优选的方案，所述含交换金属离子的酸溶液中交换金属离子相对含铷云母精矿的用量为0.1～0.5g/g。如果交换金属离子浓度过低则离子交换速率过慢，浸出周期延长；如果交换金属离子浓度过高则离子交换速率趋于平衡，浸出成本增大。进一步优选的方案，所述含交换金属离子的酸溶液中交换金属离子相对含铷云母精矿的用量为0.3～0.4g/g。
[0010]作为一个优选的方案，所述含交换金属离子的酸溶液中氢离子浓度为0.1～1.0mol/L。若氢离子浓度过低，协同作用减弱、离子交换速率变慢、浸出周期延长。若氢离子浓度过高，对晶体结构的腐蚀作用变强，浸出尾渣将会失去云母层状结构。进一步优选的方案，所述含交换金属离子的酸溶液中氢离子浓度为0.5～1.0mol/L。
[0011]作为一个优选的方案，所述浸出的条件：液固比5mL:1g～10mL:1g，温度为30℃～90℃，搅拌转速为100～300rpm，时间为2～24h。若浸出过程液固比过低，则矿浆浓度过高不利于离子交换，若液固比过高，则浸出废液增大后续处理成本增大。浸出过程适当升高温度可以加快金属离子交换速率，但是温度过高则会强化酸对云母结构的破坏。浸出时间长短根据不同浸出条件的离子交换强化浸出平衡时间而定。
[0012]作为一个优选的方案，所述含铷云母精矿的粒度满足
‑
0.074mm粒级的质量分数占75％以上。将含铷云母精矿磨矿至较细的粒度，使其具有较高比表面积，有利于提高液固接触反应效率。
[0013]作为一个优选的方案，所述含铷云母精矿中包含铁锂云母、黑云母、白云母及绢云母中至少一种。这些云母型矿物都是铷的常见载体矿物。
[0014]作为一个优选的方案，所述含交换金属离子的酸溶液中，包含的交换金属离子由易溶性金属盐提供，包含的酸为盐酸、硝酸或硫酸中至少一种。易溶性金属盐为可以溶于水
同时溶于稀酸，具体例如溶于稀酸中的镁盐可为氯化镁、硝酸镁或硫酸镁等。
[0015]作为一个优选的方案，所述含铷云母精矿中氧化铷品位为≥0.04％，若氧化铷品位过低则浸出成本过高。
[0016]相对于现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：
[0017](1)在酸性条件下，交换金属离子与氢离子协同作用进入云母层间，使得位于云母层间的铷变成游离态的铷离子，实现了云母中铷的高效提取，提取率最高可达98.8％。
[0018本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于离子交换强化含铷云母精矿中铷浸出的方法，其特征在于：将含铷云母精矿采用含交换金属离子的酸溶液浸出，得到含铷浸出液；所述交换金属离子包括镁离子、钠离子、钙离子、铅离子、铁离子中至少一种。2.根据权利要求1所述的一种基于离子交换强化含铷云母精矿中铷浸出的方法，其特征在于：所述含交换金属离子的酸溶液中交换金属离子相对含铷云母精矿的用量为0.1～0.5g/g。3.根据权利要求2所述的一种基于离子交换强化含铷云母精矿中铷浸出的方法，其特征在于：所述含交换金属离子的酸溶液中交换金属离子相对含铷云母精矿的用量为0.3～0.4g/g。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种基于离子交换强化含铷云母精矿中铷浸出的方法，其特征在于：所述交换金属离子为镁离子。5.根据权利要求1～3任一项所述的一种基于离子交换强化含铷云母精矿中铷浸出的方法，其特征在于：所述含交换金属离子的酸溶液中氢离子浓度为0.1～1.0mol/L。6.根据权利要求5所述的一种基于离子交...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺治国，韩正伟，冉伟，钟慧，谢炜棋，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：