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7791-11-9 / 氯化銣的用途和制備方法

背景及概述[1]

化學式RbCl。分子量120.92。無色立方系晶體。熔點718℃,沸點1390℃,相對密度2.80,折光率1.49325。溶于水,微溶于甲醇、乙醇和氨。在空氣中穩定,以生成復鹽光鹵石形式存在于自然界中。由于銣具有獨特的性能,使得其用途廣泛,且在國民經濟中占重要地位,無論是在傳統領域,還是在新的應用領域都發揮著重要的作用,特別是在高科技領域中的作用愈發明顯。在傳統領域中,如催化劑、特種玻璃、電子器件、生物材料等領域,近幾年有較大的發展。在新領域中,如銣原子鐘、磁流體發電、能源等領域,更是展現出了強勁的生命力。

目前,發達國家中,銣用于高新領域的占比達到80%,銣用于傳統領域占比為20%。銣是制造電子器件(光電倍增管、光電管)、分光光度計、自動控制、光譜測定、彩色電影、彩色電視、雷達、激光器以及玻璃、陶瓷、電子鐘等的重要原料;在空間技術方面,離子推進器和熱離子能轉換器需要大量的銣;銣的氫氧化物和硼化物可作高能固體燃料;放射性銣可測定礦物年齡;此外,銣的化合物應用于制藥、造紙業;銣還可作為真空系統的吸氣劑。銣是一種非常活潑的稀有堿金屬,在地殼中的含量為0.028%,極其分散,沒有單獨的礦藏,主要賦存于鋰云母〔KRbLi(OH,F)Al2Si3O10〕、光鹵石〔KCl·MgCl2·6H2O〕等固體礦石及鹽湖鹵水中。我國55%的銣資源儲存在鋰云母中,江西宜春、湖南、湖北、河南、廣東以及四川等地都是我國銣資源的主要富集地。青海、西藏高原等地的鹽湖鹵水以及地下鹵水中銣含量也十分豐富,但是,由于銣的化學性質與其他共存的金屬離子性質相似,導致工業分離困難,使得銣資源的充分利用受到限制,銣的產率較低。

用途[2-3]

氯化銣用作高氯酸和鉑、銥、鈦、鋯的顯微結晶分析試劑。其應用舉例如下:

1)制備高純銣。采用純度大于95%的金屬鈣顆粒和純度為98.0~99.9%的氯化銣粉末為原料,首先將金屬鈣顆粒與氯化銣粉末混合,采用不銹鋼作為容器,置于臥式臥式真空電爐中惰性氣氛下加熱至842℃~1390℃,進行熱還原置換反應,通過被加熱的直通式管道在真空抽力下將金屬銣蒸汽引導至冷凝部位,冷凝成液滴后流入收集器中,得到的液態金屬銣的純度可達99.50~99.99%。本發明提供一種采用還原性金屬一步加熱法制備高純銣的工藝,無需多次加熱還原、電解、蒸餾等復雜工序,具有提純過程簡單易行、成本低、綠色無污染、安全可靠的優點,適用于連續式工業化。與現有技術相比,具有更好的實用性和工業化優勢。

2)制備三維石墨烯?銣磷鎢酸鹽的方法,屬于化學電池技術領域,將氯化銣水溶液與磷鎢酸水溶液混合進行反應,取得銣磷鎢酸鹽;再將銣磷鎢酸鹽與氧化石墨烯的水溶液混合后進行水熱反應,反應結束后冷卻至室溫,取出固體物質,冷凍干燥,得三維石墨烯?銣磷鎢酸鹽。本發明制備方法簡單,制備出的銣磷鎢酸鹽尺寸較小,形貌均一,有利于解決微晶結構鋰離子嵌入脫出難的問題,用于鋰離子電池的陰極材料,可提高雜多酸分子簇電池的導電性。

制備[4]

從高嶺土尾礦中提取氯化銣的方法,包括以下步驟:

(1)將礦樣加入振動盤磨機中振動磨4min,過300目篩網,得到-300目95%的礦粉;將浸出劑CaF2進行盤磨破碎,過300目篩網;取200g礦粉與30gCaF2浸出劑混合,隨后加入400ml質量分數40%的硫酸溶液中;

(2)浸出條件:質量分數40%的硫酸以及質量分數15%的氟化鈣(氟化鈣與礦粉的質量比例)浸出,加入氟化鈣與硫酸反應釋放F-,F-對礦粉分解產生作用,液固比(硫酸:(礦粉+氟化鈣))2:1,浸出溫度95℃,浸出時間6h,(加入硫酸、氟化鈣的質量是以含銣礦物的質量為基數),使得混合物中的銣離子充分浸出;用氟化鈣與硫酸作為浸出劑在高溫區發生的反應可能為:

氯化銣的用途和制備方法

(3)將步驟(2)中得到的溶液在未完全冷卻的條件下進行抽真空過濾,將所得浸出渣打漿洗滌一次(液固體積比1.5:1),時間30min,隨后進行第二次抽真空過濾,熱水淋洗兩次(每次淋洗水量約為50mL),得到無色透明的浸出液;

(4)向步驟(3)中得到的浸出液中加入NaOH,將浸出液中和至PH=7;

(5)取400mL浸出液邊攪拌邊緩慢加入純堿溶液,逐步調整溶液pH略大于7.0,控制終點pH,穩定后繼續攪拌50min,靜置10min,隨后抽真空過濾,除鈣渣用總量100mL水淋洗三次;

(6)將(5)中所得浸出液500mL,蒸發濃縮至50mL,得到銣富集的浸出液;

(7)經過破碎-酸浸-洗滌-中和-除鈣-蒸發過程,銣的回收率達到83%,具有較高的金屬率;

(8)將濃縮液配入20g/L的氫氧化鈉堿化后作為萃取料液,有機相為t-BAMBP和磺化煤油組成,t-BAMBP濃度為1.2mol/L。按照上述配方配制450mL萃取相,同時配制5g/LNaOH溶液200mL作為洗滌劑以及1mol/LHCl反萃液300mL;

(9)將上述配制的萃取劑與濃縮液按照體積比O/A=1:3混合攪拌,靜置分層后,分別收集水相和有機相,隨后將新的有機相與水相按照比例1:3混合攪拌,靜置分層后分別收集水相和有機相,如此反復逆流萃取3次,得到負載有機相;

(10)將(9)得到的負載有機相與(8)中配制的洗滌劑按照O/A=8:1混合洗滌,洗滌時間5min,反復洗滌兩次,洗水返回至步驟(6)結晶;

(11)將洗滌過后的有機相與步驟(8)中得到的反萃液按照體積比O/A=3:1混合攪拌5min,靜置分層后分別收集水相和有機相,隨后將新的反萃液與有機相混合攪拌5min,靜置分層后分別收集水相和有機相,如此反復逆流反萃3次,得到銣富集的水相;

(12)經過多級逆流萃取-洗滌-逆流反萃取,銣的回收率達到97%,萃取過程中銣的損失很小;

(13)將步驟(11)中獲得的水相進行蒸發結晶,得到相比于精制氯化銣雜質含量較高的粗氯化銣;

(14)將步驟(13)中獲得的粗銣鹽產品加水升溫溶解后堿化、萃取、反萃得到反萃液經濃縮后結晶、過濾,使氯化鈉和鉀絕大部分留在母液中。利用氯化鉀和氯化鈉能少量溶而氯化銣不溶于無水酒精的原理,氯化銣結晶用無水酒精泡洗兩次,得到精制氯化銣。

主要參考資料

[1] 化合物詞典

[2] CN201810604720.7一種金屬鈣熱還原一步制備高純銣的方法

[3] CN201610442319.9一種制備三維石墨烯-銣磷鎢酸鹽的方法

[4] CN201810587165.1一種從高嶺土尾礦中提取氯化銣的方法

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