一种从固体金属盐中直接分离微量金属的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种从固体金属盐中直接分离微量金属的方法及其应用

【技术实现步骤摘要】
一种从固体金属盐中直接分离微量金属的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及分离与纯化
，特别是涉及一种从固体金属盐中直接分离微量金属的方法及其应用
。

技术介绍

[0002]部分碱金属
(
锂，铷，铯等
)、
稀土元素
(
镨
、
镱
、
镥等
)、
贵金属元素
(
铂，钌，铑，金等
)、
铀元素等在国防
、
催化
、
储能
、
医疗等领域具有极为重要的应用地位，同时也具有超高的经济价值
。
但该类矿物在分布特征上具有明显的稀有和稀散特性，其通常没有单独的矿物，以伴生矿床的形式存在，导致该类元素在富集
、
回收
、
提纯以及分离上一直面临极大的挑战
。
在其伴生矿物处理过程中，该类型的金属绝大部分会以与矿物生产的主量产品形成固溶体的方式进入其他固相，而不会在生产母液中富集，这种矿物迁移与富集规律导致大量稀有高值元素随着主量产品的使用而遭受巨大流失和经济损失
。
[0003]例如，盐湖卤水中蕴含丰富的
Rb
资源，
Rb
资源在高新
具有重要应用价值，当前已在新型光伏材料
、
量子信息存储
、
通信
、
航空航天等高科技领域发挥着越来越重要的作
。
但迄今为止并未发现单独
Rb
矿的存在，且已探明的
Rb
资源超过
90
％蕴藏于海水和盐湖卤水中
。
根据现有报道，盐湖卤水中极低含量的
Rb
会随着钾石盐
(KCl)
和钾光卤石
(KMgCl
3.
6H2O)
的结晶以固溶体的形式进入固相，且根据样品检测发现，以盐湖卤水生产的工业级
KCl
含有
100
‑
200ppm
左右的
Rb
，通过生产流程追踪发现盐湖卤水中的
Rb
最终均以固溶体的形式赋存于
KCl
产品中而不会富集于母液当中，这与传统的认知理论相悖，却并未引起人们的广泛关注
。
根据工业级
KCl
中的
Rb
含量和我国
1000wt/
年的
KCl
规划产能核算，每年因赋存于工业级
KCl
中而造成的
Rb
资源损失将达到
2000t
，折算为
RbCl
则为达到
2850t
，以当前市场价格为
6000
元
/kg
的价格计算，则每年因工业级
KCl
生产而造成的
Rb
资源流失经济价值将达到
171
亿元
。
因此，以工业级
KCl
为原料进行
Rb
资源的有效回收迫在眉睫
。
但是，目前关于
Rb
的提取根据矿物类型的不同可分为基于锂云母类固体矿物中
Rb
的提取和基于盐湖卤水中
Rb
的提取2大类，少有研究关注到工业级
KCl
中的微量
Rb
，并对其进行回收
。
如果将工业级
KCl
通过溶解再结晶的方法回收
Rb
，不仅会大幅增加
KCl
的生产成本，严重影响钾肥的正常生产与供给，且超高比例的
K/Rb
比会导致极低的
Rb
回收率
。
[0004]除此以外，铀以及稀土元素伴生于磷矿床当中，在湿法磷酸生产过程中最终进入磷肥产品
(
磷酸二氢钾
、
磷酸铵等产品含有
100ppm
及以上的
U
和各类稀土元素
)
，造成了
U
及稀土元素的严重浪费；铂族元素伴生于铜镍硫化物矿床中，最终也会随着铜镍的生产与使用造成巨大流失
。
他们具有与
Rb
以固溶体的形式赋存于工业级
KCl
极为相似的情况
。
另外，在一些重要材料利用的过程中对产品的纯度具有一定要求，微量元素与主量元素形成的固溶体导致材料很难纯化，尤其当微量元素低至
ppm
级后，严重制约着产品的高值化利用
。
例如
LiCl
产品中很难除去镁
、
钙；稀土元素中很难除去铝及其具有相似性质的稀土分离等
。
[0005]针对以上共性情况，如果在主量产品生产前环节回收或去除微量元素，则面临极为复杂的母体基成分，其他杂质元素，溶液酸碱度等均会导致回收效率与回收成本的不理
想，若将主量产品生产后以重结晶的方式回收或去除微量元素，则会面临巨大的能耗，严重影响产品的市场价格和体量供给
。
[0006]综上所述，急需探索一种以工业级固体金属盐为母体材料，不仅可在固体基础上直接实现对其中微量元素的有效回收或去除，且能同时兼顾母体产品正常生产或进一步提升其品质的方法，以实现对高值元素或高值产品的最大化回收与利用
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有技术中固体金属盐中的微量金属分离困难的技术缺陷，而提供一种从固体金属盐中直接分离微量金属的方法
。
[0008]本专利技术的另一个目的，是提供上述方法在固体金属盐纯化中的应用
。
[0009]本专利技术的另一个目的，是提供上述方法在微量元素提取中的应用
。
[0010]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0011]一种从固体金属盐中直接分离微量金属的方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1：母体材料的选择
[0013]选取含有微量目标金属的水溶性固体金属盐作为母体材料；所述母体材料的粒径小于
100
μ
m
；优选1‑
50
μ
m。
[0014]步骤2：捕获油相的制备
[0015]将捕获物质与有机分散相混合得捕获油相；所述捕获物质为萃取剂，吸附剂
、
置换剂和沉淀剂中的一种；所述有机分散相为磺化煤油
、
二甲苯
、
环己烷中的一种或几种
。
[0016]步骤3：扩散通道溶液的配置
[0017]将所述母体材料溶解于水相当中配置成扩散通道溶液，并调整其
pH
值；所述扩散通道溶液的饱和度为
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种从固体金属盐中直接分离微量金属的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：母体材料的选择选取含有微量目标金属的水溶性固体金属盐作为母体材料；步骤2：捕获油相的制备将捕获物质与有机分散相混合得捕获油相；步骤3：扩散通道溶液的配置将所述母体材料溶解于水相当中配置成扩散通道溶液，并调整其
pH
值；步骤4：奥氏熟化过程与目标元素捕获将步骤1选取的母体材料加入至步骤2制备的捕获油相当中，并加入步骤3所得的扩散通道溶液；母体材料发生奥氏熟化，过程中释放的微量目标金属通过扩散通道溶液扩散至捕获油相；捕获物质捕获微量目标金属；步骤5：目标元素分离与富集将步骤4奥氏熟化后的母体材料分离
、
洗涤
、
干燥后得到纯化的固体金属盐；从捕获物质中分离微量目标金属
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中，所述母体材料的粒径小于
100
μ
m
；优选1‑
50
μ
m。3.
如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2中，所述捕获物质为萃取剂，吸附剂
、
置换剂和沉淀剂中的一种；所述有机分散相为磺化煤油
、
二甲苯
、
环己烷中的一种或几种
。4.
如权利要求3所述的方法，其特征在于：当所述捕获物质为萃取剂时，步骤5中，将分离母体材料后的油相经水相反萃剂反萃，得到含有微量目标金属的水相，并浓缩结晶得到微量目标金属化合物；当所述捕获物质为吸附剂时，步骤5中，筛分得捕获物质，洗脱
、
浓缩后得微量目标金属化合物；当所述捕获物质为置换剂时，步骤5中，通过筛分获得置换剂，并进一步通过反...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡文平，陈许龙，张小涛，王刚，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：