Кислотные способы

Переработка поллуцитового концентрата

Сырьевые источники цезия и рубидия

Содержание рубидия в земной коре 3∙10 ^-3 %, а цезия примерно в 40 - 50 раз меньше, 7∙10^-4 %.

Рубидий своих минералов не имеет, входит в состав калиевых минералов. Для цезия известно два минерала: поллуцит и авогадрит. Поллуцит Cs₂O∙Al₂О₃∙4SiО₂∙Н₂О. Авогадрит - борофторид калия (К,Cs)[BF₄], в котором калий частично изоморфно замещен цезием. Состав минерала непостоянен, содержание CsBF₄ в нем достигает 20 %. К минералам, в которых содержание рубидия и цезия достигает относительно высоких концентраций, относится также лепидолит, который служит литиевым сырьем. Рубидия в нем содержится от 3 до 4 %, цезия до 0,5 %. Это самый богатый по содержанию рубидия минерал. Также источником сырья может служить карналлит KCl∙MgCl₂∙6H₂O, содержащий 5 – 7 % рубидия и 0,5 – 0,7 % цезия. Из всех перечисленных источников сырья промышленное значение получил поллуцит, из лепидолита и карналлита рубидий и цезий извлекается попутно.

Все способы разложения поллуцита можно объединить в три группы: кислотные, способы спекания и способы прямого получения цезия. Выбор способа определяется составом и качеством конечного продукта, а также экономическими соображениями.

Для разложения поллуцита используются кислоты: соляная, плавиковая, серная и бромистоводородная. В промышленности предпочтение отдают соляной кислоте, концентрацией 320 г/л.

Солянокислый способ. Сущность способа заключается в обработке поллуцита при нагревании соляной кислотой:

Cs₂O∙Al₂O₃∙4SiO₂ + nН₂O + 8 НС1 = 2 CsCl + 2 A1C1₃ + 4 SiO₂ + (n+4) Н₂O (4.16)

Процесс ведут при 100 ^оС в течение 6 часов. Степень разложения концентрата 98 %. Полученный плав нагревают (рис. 4.4) до 150 ^оС 2 – 3 часа, затем выщелачивают водой. Полученный продукт отправляют на фильтрацию для отделения SiO₂, содержащегося в нерастворимом остатке.

Концентрат

Разложение

HCl

Обезвоживание

Выщелачивание

H₂O  

Кек (SiO₂)

Раствор

Упаривание

Раствор

Осаждение

Раствор

3CsCl∙2SbCl₃

Дистилляция

CsCl

SbCl₃

Растворение

H₂O

Очистка от Sb

H₂S

Sb₂S₃

Раствор

Осаждение Cs

HClO₄

CsClO₄

CsCl

Рис. 4.4 – Технологическая схема переработки поллуцитового концентрата кислотным способом

Раствор упаривают до концентрации HCl 160 г/л и добавляют SbCl₃, который образует нерастворимое соединение 2CsCl∙2SbCl₃. Эту соль разлагают в вакууме при 450 ^оС (температура кипения SbCl₃ 220 ^oC, CsCl 614 ^оС). При такой температуре SbCl₃ разлагается, а CsCl остается твердым. Его растворяют в воде, очищают от остатков сурьмы сероводородом, затем добавляют к раствору HClO₄, при этом из раствора выделяется твердый CsClO₄. Его медленно нагревают до температуры плавления и он переходит в CsCl. Чистота полученной соли 99,9 %.

Дата добавления: 2014-01-11