銣是典型的分散元素,在地殼中的豐度為0.028%,常與鉀、鋰、銫等共生,主要存在于鋰云母、銫榴石、長石等礦物及鹽湖、地熱水、海水中。
一、銣資源及銣提取技術的現狀
目前,工業上主要通過從鋰云母中提取鋰后的母液中獲得高濃度含銣銫溶液,再用溶劑萃取或復鹽沉淀法分離銣和銫,進而得到銣和銫的鹽類產品。
銣除了存在于鋰云母中,還存在于長石、鹽湖等資源中。該類資源中銣品位低,成分復雜,但資源量巨大。
近年來,銣材料在能量轉換領域的廣闊應用前景使之受到廣泛關注,其開發技術研究也日益受到重視,但對于低濃度溶液中銣的分離、富集研究的較少。
這種溶液中銣含量低,而鉀、鈉含量較高,本文重點探究在這種溶液中分離銣與鉀、鈉。
二、低濃度銣溶液萃取分離的原理
提取方法:采用溶劑萃取法
萃取劑:t-BAMBP。
t-BAMBP是一種弱酸性取代苯酚類萃取劑。在堿性溶液中,苯酚上的羥基易解離出H+,被萃取離子M+與H+發生交換作用生成酚酸鹽進人有機相。t-BAMBP萃取堿金屬的順序為:Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+,對Rb+有較高的萃取選擇性。萃入到有機相中的Rb+可用無機酸反萃取,實現分離與富集。
三、銣萃取中小試方法及流程
試驗在分液漏斗中進行。試驗過程包括萃取、洗滌、反萃取。將配制好的有機相和水相按一定體積比加入到分液漏斗中,常溫下振蕩一定時間后,靜置至兩相分層,之后分別取水相和有機相測定其中Rb+、K+、Na+濃度,計算萃取分配比和分離系數。同時采用萃取串級模擬試驗對萃取工藝進行驗證。
料液堿度:0.8-1.0
有機相:1.0mol/Lt-BAMBP+二甲苯溶液
洗滌劑:純水,
反萃取劑:1mol/L鹽酸。
四、銣萃取最優工藝參數
1、在萃取相比(Vo/VA)為3/1、洗滌相比(Vo/VA)為5/1、反萃取相比(Vo/VA)為10/1條件下,經過3級萃取、7級洗滌和2級反萃取,可以得到[Rb+]/[K+]和[Rb+]/[Na+]達476的較為純凈的銣溶液。
2、銣回收率在85%以上。此工藝操作簡單,銣回收率高,銣與鉀、鈉分離較為完全,可用于從低濃度銣溶液中回收銣。
五、銣萃取設備——CWL-M系列離心萃取機
離心萃取機的工作原理:將輕重兩相溶液按一定比例分別從兩個進料管口進入轉鼓和殼體之間形成的環隙型混合區內,借助轉鼓的旋轉,通過渦輪盤和葉輪使兩相快速混合和分散,兩相溶液得到充分的傳質,完成混合傳質過程。
離心萃取機的優勢在于:設備占地面積小,更安全環保,操作簡單,能夠實現智能化或自動化控制,更利于工藝的改進,易于實現生產裝置的重組調整。
事實證明,采用離心萃取工藝可實現低濃度溶液中銣與鉀、鈉的較好分離。