四川平落富钾卤水析盐规律及铷的初步分离方案

摘要

铷是一种非常重要的稀散碱金属元素，其化合物在医学、能源、电子、特种玻璃、有机合成催化剂等领域都有不可或缺的作用，并在热离子转化发电、磁流体发电、通讯、激光能转换电能等新应用领域中，铷有着巨大的使用价值及应用前景。
　　四川盆地赋存丰富的地下卤水资源，以平落坝构造的富钾卤水尤为突出，其中富含钾、硼、溴、碘、锂、铷、镁等化学元素，其含量远远高于工业开采及综合利用品位，具有巨大的开采价值。本论文在前人工作基础上，针对该卤水中铷与大量性质极为相近的碱土金属、碱金属元素共存，分离困难的特点，以该卤水提取氯化钠、氯化钾、硼酸、溴元素后的母液为研究对象，通过开展平落老卤蒸发实验以及铷的分离富集规律研究，探索平落老卤蒸发结晶析盐路线及铷的初步分离方案，为建立卤水中铷的利用技术提供原料。
　　本文通过卤水75℃等温蒸发实验，得到平落卤水的析盐顺序和各离子的富集规律。实验结果表明该卤水的蒸发析盐路线为石盐+钾石盐→钾石盐+光卤石→钾石盐+光卤石+铷混盐→石盐+光卤石+铷混盐+水氯镁石。实验获得的卤水的结晶路线与K+，Na+，Mg2+//Cl--H2O相图分析结果基本一致。在探明该卤水的等温蒸发析盐规律基础上，进行该卤水的强制蒸发实验，得到卤水在各阶段的析盐点，获得铷的初步分离方案。当蒸发率小于24.90％，氯化钠和氯化钾大量的析出;当蒸发率从41.34％至46.73％时，铷混盐开始大量的析出，并伴随着大量的氯化镁析出。以此作为铷混盐的分盐点，含铷混盐的固相组分为:铷的含量为0.51％，钠的含量为4.92％，钾的含量为8.83％，钙的含量为1.59％，镁的含量为7.92％。
　　以强制蒸发实验得到的含铷混盐为原料，探究铷的初步分离方案。由于氯化镁和氯化钙易溶于甲醇、乙醇、正丙醇等有机溶剂，而氯化钾和氯化铷在甲醇和乙醇中的溶解度较小，采用醇类溶解混盐中的氯化镁和氯化钙，达到钙镁分离目的。实验考察了有机溶剂种类，有机溶剂浓度、洗涤溶解时间、温度及有机溶剂与混盐的质量比等条件对混盐中钙镁分离效果的影响。优化的实验条件为采用95％乙醇，按液固比（溶剂与固体的质量比）2.5∶1对混盐常温搅拌洗涤30min后固液相分离，固相中钙镁含量低于1％;铵根离子受热易分解，可采用煅烧方法达到分离目的。实验考察煅烧温度、时间对铵根离子的去除效果，优化的实验条件是将固体盐在350℃下，煅烧两个小时，煅烧后固相中未检出铵。煅烧后的混盐用一定量的蒸馏水热溶，蒸发浓缩，进一步进行铷钾结晶分离。优化的实验条件为按液固比（水与固体的质量比）2.5∶1条件热溶固体盐，蒸发浓缩3.13倍，得到的K/Rb为6.20，此时析盐带失Rb为28.69％，达到预期目标。

目录

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摘要

第1章 引言

1．1 研究背景与意义

1．2 铷的性质及资源分布

1．3 铷的应用现状

1．4 铷的分离提取技术现状

1．4．1 分步结晶法

1．4．2 沉淀法

1．4．3 离子交换法

1．4．4 溶剂萃取法

1．5 研究方法

1．5．1 研究目标及路线

1．5．2 研究内容

第2章 实验材料、仪器及分析方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验药品

2．1．2 实验原料

2．2 实验装置图

2．2．1 等温蒸发实验装置图

2．2．2 强制蒸发实验装置图

2．3 实验设备与仪器

2．4 分析测试方法

第3章 平落老卤75℃等温蒸发实验研究

3．1 实验方法

3．2 实验结果与讨论

3．2．1 平落老卤中各离子的富集规律

3．2．2 离子富集规律的对比

3．2．3 平落卤水蒸发路径的分析

3．3 本章小结

第4章 平落老卤强制蒸发实验研究

4．1 实验方法

4．2 实验结果与讨论

4．2．1 平落老卤各离子规律变化

4．2．2 离子富集规律的对比

4．3 本章小结

第5章 铷的初步分离方案

5．1 铷的初步分离方案分析

5．2 实验原料和仪器

5．3 实验方法

5．4 分析方法

5．5 实验结果与讨论

5．5．1 有机溶剂洗涤分离钙和镁

5．5．2 高温煅烧除铵

5．5．3 固体盐热溶蒸发实验

5．6 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果