[发明专利]基于氯化焙烧法从铯榴石中提取铯的方法

说明书

本发明公开了一种基于氯化焙烧法从铯榴石中提取铯的方法，将矿石用制样机磨细得到铯榴石矿粉，将氯化钙加热溶化为水溶液；将经过磨细后的铯榴石矿粉与将经过溶化后的氯化钙溶液混合均匀；将混合均匀后的物料加入瓷坩埚中，放入马弗炉内焙烧；焙烧料磨碎后用水搅拌并加热浸出，过滤得到浸出液，浸出液输送给萃取工序提取高品位的铯产品。本发明用加热溶化氯化钙溶液处理铯榴石矿粉，经过焙烧后的焙烧料浸出效果良好，铯金属回收率达到95％以上，无需采用酸性体系焙烧和浸出，对设备腐蚀性小，浸出液为氯化铯体系，可以直接用于萃取分离。

技术领域

本发明涉及化工生产技术领域，特别是涉及一种从铯榴石中提取铯的方法。

背景技术

铯是一种淡金黄色的活泼金属，熔点低，在空气中极易被氧化，能与水剧烈反应生成氢气且爆炸。铯在自然界没有单质形态，仅以盐的形式极少的分布于陆地和海洋中。铯是制造真空件器、光电管等的重要材料。

铯-133没有放射性，但是铀-235在裂变后会产生长寿命的铯–137。铯–137半衰期30.17年，可辐射β射线和γ射线，用作β和γ辐射源，用于工农业和医疗。

铯在碱金属中是最活泼的，能和氧发生剧烈反应，生成多种铯氧化物。在潮湿空气中，氧化的热量足以使铯熔化并燃烧。铯不与氮反应，但在高温下能与氢化合，生成相当稳定的氢化物。铯能与水发生剧烈的反应，如果把铯放进盛有水的水槽中，马上就会发生爆炸。甚至和温度低到-116℃的冰均可发生猛烈反应产生氢气、氢氧化铯，生成的氢氧化铯是无放射性的氢氧化物中碱性最强的。与卤素也可生成稳定的卤化物，这是由于它的离子半径大所带来的特点。铯和有机物也会发生同其他碱金属相类似的反应，但它比较活泼。铯在空气中氧化不仅仅得到氧化铯、过氧化铯，还有超氧化铯、臭氧化铯等复杂的非整比化合物。

铯盐跟钾盐、钠盐一样溶于所有盐溶液中。但是高氯酸盐不溶。铯盐通常是无色的，除非阴离子有颜色(如高锰酸铯是紫色的)。许多简单的盐具有潮解性，但比更轻的其他碱金属弱。铯的乙酸盐、碳酸盐、卤化物、氧化物、硝酸盐和硫酸盐可溶于水。复盐通常溶解度较小，硫酸铝铯溶解度较小的性质常用来从矿石中提纯铯。与锑(例如CsSbCl4)、铋、镉、铜、铁和铅形成的复盐通常溶解度很小。

氢氧化铯(CsOH)是一种具有强烈吸水性的强碱。它能迅速腐蚀半导体材料(例如硅)的表面。过去化学家曾认为CsOH是“最强的碱”，但是许多化合物的碱性(质子碱性)远比CsOH强，例如正丁基锂，氢化铯和氨基钠。

由于铯具有独特的性质，并基于其独特性质在许多高科技领域已经得到或正在得到越来越广泛的应用。比如光电原器件、原子钟、高性能电池、催化剂(无机或有机合成)、显示屏镀膜、高档微晶玻璃等等方面。

铯在地球上是稀有元素，主要存在于海水中，不过浓度很低，只有十万分之一。但也存在于一些固体矿物中，比如铯榴石、锂辉石、锂云母、铁锂云。目前，铯榴石是世界上用于生产铯盐的主要原料，其次是锂云母。比较纯的铯榴石是含铯20％左右、含其他碱金属约4％的铝硅酸盐矿物，组成为2Cs₂O·2A1₂O₃·9SiO₂·H₂O，用铯榴石生产铯盐的方法分为酸法和焙烧法两大类。酸法有盐酸法、硫酸法等；焙烧法有碳酸钠焙烧法、氧化钙及氯化钙焙烧法、氯化钙及氯化铵焙烧法等。

发明内容

本发明提出一种氯化焙烧法从铯榴石中提取铯的方法，用加热溶化氯化钙溶液处理铯榴石矿，焙烧料浸出效果良好，铯金属回收率达到95％以上，无需采用酸性体系焙烧和浸出，对设备腐蚀性小，浸出液为氯化铯体系，可以直接用于萃取分离。

本发明的反应原理为：在高温焙烧情况下，氯化钙与铯榴石反应，反应方程式如下：