[发明专利]氢氧化铯溶液的生产方法

说明书

本发明涉及生产氢氧化铯溶液的方法。

目前生产铯化合物的方法基于含铯矿石如铯榴石。譬如，美国专 利6 015 535描述一种生产浓缩或纯净的铯盐溶液的方法。该方法包括 以超化学计量数量硫酸浸渍矿石，通过如此获得的硫酸铯铝水合物的 重结晶到达提纯，以石灰浆Ca(OH)₂和/或碳酸钙沉淀该铝，以及从硫 酸铯溶液中分离由硫酸钙水合物(石膏)和氢氧化铝组成的沉淀。随后， 该溶液与氢氧化钙淤浆和酸起反应，其间维持7～8的pH值。于是， 发生由硫酸钙组成的残渣从由该酸的阴离子决定的铯盐溶液中的分 离。铯盐溶液的提纯是通过多段“抛光(Polishing)”实施的，其中溶液 被氢氧化钡转变为碱性，随后与二氧化碳或碳酸盐混合，碱土金属和 硫酸根则沉淀并被分离。此时已高度稀释的铯盐溶液最后通过蒸发进 行浓缩，其中浓缩可一直进行到获得固体。

专利DE 43 13 480 C1描述一种氢氧化铯溶液的制备，这是通过硫 酸铯铝水合物或硫酸铯溶液与氢氧化钙按照下式起反应实现的

(1)CsAl(SO₄)₂+2Ca(OH)₂→CsOH+Al(OH)₃↓+2CaSO₄↓

(2)Cs₂SO₄+Ca(OH)₂→2CsOH+CaSO₄↓

然而，达到的收率非常令人不满意。美国专利申请2002/0143209 A1 试图通过若干次重复按照式(2)的反应来克服这一缺点，其中生成和存 在于与硫酸铯的混合物中的氢氧化铯在每种工况中都以要求的酸中 和。

由于钡的氢氧化物溶解性较好，而其硫酸盐的溶解度则非常低， 故反应

(3)Cs₂SO₄+Ba(OH)₂→2CsOH+BaSO₄↓

几乎完全朝氢氧化铯方向移动。美国专利3 207 571描述硫酸铯溶 液与氢氧化钡水溶液的反应。获得一种分离出固体硫酸钡的氢氧化铯 稀溶液。该溶液可用酸直接转变为对应铯盐溶液，或由此种溶液通过 加入二氧化碳生成碳酸盐溶液，其中多余的钡可通过浓缩而以碳酸钡 的形式沉淀并分离出来。

所描述的方法具有许多缺点。按照美国专利申请2002/0143209 A1 建议的路线，氢氧化铯只能制成与其它铯盐的混合物形式。美国专利3 207 571中描述的生产方法得到高度稀释的氢氧化铯溶液，具有高、未 规定的硫酸盐和/或钡的含量，或者具有碳酸铯溶液作为最终产物。该 方法不能生产出氢氧化铯溶液。

氢氧化铯溶液具有许多用途，例如，作为催化剂，并且作为原料 产物用于生产所有中性和碱性铯盐和固体氢氧化铯以及其它铯化合 物。由于化合物的附加的提纯通常是不可能的或者必须付出大代价才 可能，故要求氢氧化铯溶液具有高纯度。另外，也希望氢氧化铯溶液 具有高浓度。

本发明的目的是克服现有技术的缺点并开发一种生产氢氧化铯水 溶液的方法，生产出的氢氧化铯水溶液具有至少45wt％氢氧化铯的浓 度并且特征在于，通常具有尽可能低的多价阳离子含量，特别是碱土 金属阳离子含量，以及低硫酸根和碳酸根含量。

该目的可由一种生产氢氧化铯溶液的方法达到，其中

-含铯矿石以硫酸浸渍，从而生成冷态时难溶解的硫酸铯铝水合物 (铯矾)，

-生成的铯矾以溶液形式被从固体矿石残渣中分离出来，

-从铯矾溶液中沉淀出铝，从而生成硫酸铯溶液，

-生成的硫酸铯溶液与氢氧化钡或氢氧化锶起反应，从而生成氢氧 化铯溶液(该工艺步骤被称为“苛化(Kaustifizierung)”)以及

-生成的氢氧化铯溶液进行浓缩和提纯。

在形成的硫酸铯溶液变成氢氧化铯溶液的反应中，优选采用氢氧 化钡。

任何含铯矿石或材料都可作为含铯矿石。然而，优选使用铯榴石。 优选的铯榴石的铯含量介于20～24wt％。所用矿石的粒度优选地在90 wt％时＜100μm，任选地通过研磨矿石达到。

关于浸渍反应可给出以下反应式：