铷是典型的分散元素,在地壳中的丰度为0.028%,常与钾、锂、铯等共生,主要存在于锂云母、铯榴石、长石等矿物及盐湖、地热水、海水中。
一、铷资源及铷提取技术的现状
目前,工业上主要通过从锂云母中提取锂后的母液中获得高浓度含铷铯溶液,再用溶剂萃取或复盐沉淀法分离铷和铯,进而得到铷和铯的盐类产品。
铷除了存在于锂云母中,还存在于长石、盐湖等资源中。该类资源中铷品位低,成分复杂,但资源量巨大。
近年来,铷材料在能量转换领域的广阔应用前景使之受到广泛关注,其开发技术研究也日益受到重视,但对于低浓度溶液中铷的分离、富集研究的较少。
这种溶液中铷含量低,而钾、钠含量较高,本文重点探究在这种溶液中分离铷与钾、钠。
二、低浓度铷溶液萃取分离的原理
提取方法:采用溶剂萃取法
萃取剂:t-BAMBP。
t-BAMBP是一种弱酸性取代苯酚类萃取剂。在碱性溶液中,苯酚上的羟基易解离出H+,被萃取离子M+与H+发生交换作用生成酚酸盐进人有机相。t-BAMBP萃取碱金属的顺序为:Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+,对Rb+有较高的萃取选择性。萃入到有机相中的Rb+可用无机酸反萃取,实现分离与富集。
三、铷萃取中小试方法及流程
试验在分液漏斗中进行。试验过程包括萃取、洗涤、反萃取。将配制好的有机相和水相按一定体积比加入到分液漏斗中,常温下振荡一定时间后,静置至两相分层,之后分别取水相和有机相测定其中Rb+、K+、Na+浓度,计算萃取分配比和分离系数。同时采用萃取串级模拟试验对萃取工艺进行验证。
料液碱度:0.8-1.0
有机相:1.0mol/Lt-BAMBP+二甲苯溶液
洗涤剂:纯水,
反萃取剂:1mol/L盐酸。
四、铷萃取最优工艺参数
1、在萃取相比(Vo/VA)为3/1、洗涤相比(Vo/VA)为5/1、反萃取相比(Vo/VA)为10/1条件下,经过3级萃取、7级洗涤和2级反萃取,可以得到[Rb+]/[K+]和[Rb+]/[Na+]达476的较为纯净的铷溶液。
2、铷回收率在85%以上。此工艺操作简单,铷回收率高,铷与钾、钠分离较为完全,可用于从低浓度铷溶液中回收铷。
五、铷萃取设备——CWL-M系列离心萃取机
离心萃取机的工作原理:将轻重两相溶液按一定比例分别从两个进料管口进入转鼓和壳体之间形成的环隙型混合区内,借助转鼓的旋转,通过涡轮盘和叶轮使两相快速混合和分散,两相溶液得到充分的传质,完成混合传质过程。
离心萃取机的优势在于:设备占地面积小,更安全环保,操作简单,能够实现智能化或自动化控制,更利于工艺的改进,易于实现生产装置的重组调整。
事实证明,采用离心萃取工艺可实现低浓度溶液中铷与钾、钠的较好分离。