一种铜硫尾矿中金属铷资源回收的浸出液分离提纯处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种铜硫尾矿中金属铷资源回收的浸出液分离提纯处理工艺，可用于铷钾分离及铷的提纯。溶液首先经中和沉淀去除重金属及钙镁离子，调节料液碱度至0.5mol/L?NaOH后以磺化煤油稀释的t-BAMBP萃取剂按相比2∶1(O/A)多级萃取萃取滤液中的铷，再以纯水按相比10∶1(O/A)洗涤负载有机相，然后以1mol/L硝酸反萃洗涤后的有机相，使有机相中的铷转移至反萃液中。调节反萃液碱度后重复两段萃取-洗涤-反萃取工艺，可使产品纯度达到99％。
【专利说明】一种铜硫尾矿中金属铷资源回收的浸出液分离提纯处理工
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【技术领域】
[0001]本发明涉及尾矿浸出液铷的回收利用方法，具体涉及以萃取法分离铷和钾，得到高纯度的铷盐产品。
【背景技术】
[0002]铷最早发现于1861年，纯净的铷为银白色，熔点为39°C，是元素周期表第一族的碱金属元素，原子序数37，原子量85.47，因原子半径和离子半径大，容易失去价电子，化学性质活泼。铷是极为重要的稀贵金属资源，在经济、战略上有着重大的意义。铷金属及其化合物在生物化学、分子生物、催化剂、电子器件、光电管、特种玻璃等运用最为广泛，用量也最多。以铷盐为介质的可以将电站的总热效率提高到55%~65%，这是传统火力蒸汽透平发电总热效率的2倍；携带铷离子推进器飞行器的航程大约是携带同等质量普通推进剂150倍，运行速度可达116X105km/h。
[0003]铷是典型的分散元素，性质与钾相近，在自然界中常为钾的伴生元素，在矿物、岩石以及陨石中，铷和钾的含量均具有显著的相关性，长石和云母含铷一般是直接结晶或与流体进行阳离子交换而形成的，含铷矿石中，由于钾的数量占绝对的优势。铷的提取包括井卤水制盐溶液、含铷长 石、锂云母提锂母液、酸性岩浆岩风化壳或离子吸附性稀土矿等，铷、铯与钾、钠、锂、钙、镁等元素物理、化学性质十分接近，因此给分离提取带来极大的困难。目前铷的分离提纯分为选择沉淀法、离子交换吸附法、溶剂萃取法三种。
[0004]铷离子能与某些沉淀剂(如杂多酸、络合酸盐、卤化物、矾类等)反应产生沉淀，通过控制沉淀剂浓度、酸度等条件可使铷与其他杂质分离。由于用于选择沉淀铷的试剂价格普遍比较昂贵，故沉淀法主要适用于粗产品的进一步提纯。
[0005]离子交换法是分离铷的重要手段，这种方法按交换剂的组成可分成两大类:有机树脂的离子交换法和无机材料的离子交换法。但由于交换剂受环境条件影响较大，且铷离子的反吸附以及浸出液中金属的竞争吸附均能影响到吸附效果，使得离子交换法的实际应用难度较大。
[0006]溶剂萃取技术分离铷是近年来研究较多、应用较广、进展较快的一种分离技术，溶剂萃取法所用的主要试剂包括冠醚、酚醇类试剂等。目前萃取分离铷取得的进展主要用于铷含量的分析，使用的稀释剂多为二甲苯等具有较高毒性的试剂，对于实际含铷溶液的萃取生产未见相关报道。由于铷是一种丰度较低的元素，在实际生产溶液中含量较低，且由于铷和钾的性质极为相近，铷和钾的含量均具有显著的相关性，含铷溶液中的钾含量常为铷的100倍左右，因此研究低浓度含铷溶液的铷分离提纯对于铷的生产具有极为重要的意义。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种工艺简单，效率高，成本低，环境污染小的萃取分离法，从含低浓度铷、高浓度钾的铜硫尾矿浸出液中分离提纯铷，得到纯铷反萃液，采用蒸发结晶的方法得到高纯度铷盐，实现低浓度铷的萃取回收，并降低生产成本，产生一定的社会效益和环境效益。
[0008]为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案采用多段萃取-洗涤-反萃取联合，根据每一段溶液的金属含量设计生产级数，其特殊之处是实现了低铷含量、高钾含量溶液铷的分离提纯，包含以下步骤:
[0009]1、预处理:尾矿浸出液中铷含量约为600mg/L，同时含有铁、铜、锌、锰、钙等金属离子，首先采用化学沉淀发去除浸出液中的铁、铜、锌、锰、钙等杂质，并调节浸出液碱度为0.5mol/L。
[0010]2、多级萃取:以t-BAMBP为萃取剂、磺化煤油作为稀释剂，配置t-BAMBP浓度为lmol/L的萃取剂，按相比2: I (0/A)多级萃取浸出液，使铷的萃取回收率达到100%。
[0011]3、洗涤:以纯水作为洗涤剂，按相比10: I (0/A)两级洗涤负载有机相，降低有机
相中钾离子含量。 [0012]4、反萃取:以浓度为lmol/L的硝酸溶液为反萃剂,按相比2: I (0/A)反萃洗漆后的负载有机相，使有机相中的铷转移至反萃液中，获得一段反萃液。
[0013]5、二段萃取/洗涤/反萃:以步骤(4)产生的反萃液为原液，重复步骤(2)、(3)、
(4)，获得二段反萃液。
[0014]6、三段萃取/洗涤/反萃:以步骤(5)产生的二段反萃液为原液，重复步骤(2)、(3)、(4)，获得三段反萃液，以三段反萃液作为反萃剂对后续三段洗涤后的有机相进行反萃，循环5次后,获得铷含量为3400mg/L、纯度为99%的最终反萃液。
[0015]7、将步骤(6)所得到的最终反萃液蒸发浓缩结晶，得到纯度为99%的硝酸铷晶体。
[0016]本发明利用萃取分离法提纯溶液中的铷，采用有机试剂t-BAMBP完全萃取料液中的低含量铷，经过萃取-洗涤-反萃取等流程分离铷和钾，并通过多段萃取工艺提纯铷，最终得到高纯度铷溶液，并通过蒸发结晶工艺得到高纯度铷盐产品。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的典型工艺流程图，在实际的实施过程中，可以依据所需产品纯度，适当调整萃取工艺段数。
图2为三段流程中反萃液金属离子色谱图分析，说明反萃液中金属铷纯度的变化。 【具体实施方式】
[0018]为更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0019]实施例1
[0020]本试验采用实验室配制含Rb+0.5g/L、K+100g/L的溶液萃取，以磺化煤油稀释至lmol/L的t-BAMBP为萃取剂，萃取相比为2:1 (0/A)，萃取5级，以纯水洗涤负载有机相，洗涤3级，洗涤相比为10: I (0/A)，以lmol/L的硝酸反萃洗涤后负载有机相，反萃相比为
2: 1(0/A)。分析萃取余液、反萃液金属含量，并计算回收率，得到试验结果见表1。
[0021]一段萃取工艺处理后得到的反萃液Rb: K质量比由原液的1: 200升高至1: 7，第二段萃取工艺处理后得到的反萃液Rb: K质量比升高至1.5: 1，第三段萃取工艺处理后得到的反萃液Rb: K质量比升高至99: 1，反萃液中铷含量达到432.5mg/L，钾含量为4.4mg/L。蒸发结晶得到的铷盐纯度可达98.5%，铷的回收率为81.7%。
[0022]表1高钾含铷溶液萃取试验结果
[0023]
【权利要求】
1.一种铜硫尾矿中金属铷资源回收的浸出液分离提纯处理工艺，其特征在于具有以下处理方法和步骤: (1)预处理:尾矿浸出液中铷含量约为600mg/L，同时含有铁、铜、锌、锰、钙等金属离子，首先采用化学沉淀法去除浸出液中的铁、铜、锌、锰、钙等杂质，并调节浸出液碱度为0.5mol/L。 (2)多级萃取:以t-BAMBP为萃取剂、磺化煤油作为稀释剂，配置t-BAMBP浓度为Imol/L的萃取剂，按相比2: I (Ο/A)多级萃取浸出液。 (3)洗涤:以纯水作为洗涤剂，按相比10: I (Ο/A)两级洗涤负载有机相，降低有机相中钾离子含量。 ⑷反萃取:以浓度为lmol/L的硝酸溶液为反萃剂,按相比2: 1(0/A)反萃洗漆后的负载有机相，使有机相中的铷转移至反萃液中，获得一段反萃液。 (5)二段萃取 /洗涤/反萃:以步骤⑷产生的反萃液为原液，重复步骤(2)、(3)、(4)，获得二段反萃液。 (6)三段萃取/洗涤/反萃:以步骤(5)产生的二段反萃液为原液，重复步骤(2)、(3)、(4)，获得三段反萃液，以三段反萃液作为反萃剂对后续三段洗涤后的有机相进行反萃，循环5次后,获得铷含量为3400mg/L、纯度为99%的最终反萃液。(7)将步骤(6)所得到的最终反萃液蒸发浓缩结晶，得到纯度为99%的硝酸铷晶体。
2.根据权利要求1所述的一种铜硫尾矿中金属铷资源回收的浸出液分离提纯处理工艺，其特征在于:经预处理后，浸出液中铁、铜、锌、锰、钙等金属含量分别低于0.5mg/L，并以氢氧化钠调节浸出液碱度为0.5mol/Lo
3.根据权利要求1所述的一种铜硫尾矿中金属铷资源回收的浸出液分离提纯处理工艺，其特征在于:以磺化煤油作为稀释剂，稀释萃取剂t-BAMBP至lmol/L。
4.根据权利要求1所述的一种铜硫尾矿中金属铷资源回收的浸出液分离提纯处理工艺，其特征在于:相比2: 1(0/A)多级萃取溶液，使料液中的铷离子被完全萃取。
5.根据权利要求1所述的一种铜硫尾矿中金属铷资源回收的浸出液分离提纯处理工艺，其特征在于:以纯水按相比10: I (0/A)两级洗涤负载有机相，洗涤液循环使用，至洗涤液中的钾离子达到饱和浓度，洗涤液蒸发结晶回收钾盐。
6.根据权利要求1所述的一种铜硫尾矿中金属铷资源回收的浸出液分离提纯处理工艺，其特征在于:以浓度为lmol/L的硝酸作为反萃剂，按相比2: I (0/A)单级反萃取洗涤后的有机相。
7.根据权利要求1所述的一种铜硫尾矿中金属铷资源回收的浸出液分离提纯处理工艺，其特征在于:为提高反萃液中金属铷的含量与纯度，采用三段萃取/洗涤/反萃工艺，每一段以前一段反萃液作为原液。
8.根据权利要求1所述的一种铜硫尾矿中金属铷资源回收的浸出液分离提纯处理工艺，其特征在于:为提高反萃液中金属铷的含量与纯度，以第三段反萃液作为后续第三段洗涤后有机相的反萃剂，循环使用5次，可使最终反萃液中铷含量达到3400mg/L、纯度达到99%。
【文档编号】C22B26/10GK103966439SQ201310040833
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年2月1日 优先权日:2013年2月1日
【发明者】晏波, 陈涛, 肖贤明, 雷畅 申请人:中国科学院广州地球化学研究所