Извлечение рубидия и цезия из лепидолитового концентрата

Способы спекания

В основе способа лежит спекание поллуцита с СаО и CaCl₂. Взаимодействие протекает по следующей суммарной реакции:

Cs₂О∙Al₂O₃∙4SiO₂ ∙H₂O + CaCl₂ + 5 CaO = 2 CsCl + CaO∙Al₂O₃ ∙2SiO₂ + +3CaO∙SiO₂ + 2 CaO∙SiO₂ + H₂O (4.17)

Мелкоизмельченный (до 0,074 мм) поллуцитовый концентрат смешивают с окисью и с хлоридом кальция в соотношении по массе с СаО:СаСl₂ равном 1:2:0,5 и спекают во вращающейся трубчатой печи при 800 - 900 °С. Полученный спек охлаждают, измельчают и обрабатывают горячей водой. В раствор переходит CsCl и соединения кальция. Полученную пульпу фильтруют, остаток от фильтрации направляют в отвал. Фильтрат смешивают с H₂SО₄, упаривают досуха для выделения гипса CaSO₄∙2H₂О, а полученный осадок прокаливают для удаления НС1 и перевода гипса в ангидрид — CaSО₄∙0,5H₂O, который менее растворим в воде, чем гипс [0,067 % (по массе) вместо 0,27]. Остаток обрабатывают водой, фильтруют. Фильтрат, содержащий сульфаты цезия, рубидия и других щелочных металлов, обрабатывают соляной кислотой, и цезий осаждают в виде комплексной соли Cs₃[Sb₂Cl₉] по способу, описанному ранее. Для получения соли более высокой чистоты проводят ее перекристаллизацию.

Технологическая схема способа спекания представлена на рис. 4.5.

Иногда вместо дистилляции SbCl₃ соль разлагают гидролизом при кипячении в кислой среде (2 N. HCl):

3 CsCl∙2SbCl₃ + H₂O = CsCl + SbOCl ↓ + HCl (4.18)

Сырьем является не сам концентрат, а остаток после извлечения из него лития. Остаток спекают с K₂SO₄ при 1100 ^оС. Спек обрабатывают водой. В раствор переходит литий. Рубидий и цезий в основном остаются в нерастворимом остатке. Остаток разлагают концентрированной серной кислотой при 100 ^оС и выкристаллизовывают смесь рубидия, цезия и квасцов.

Рис. 4.5 – Технологическая схема переработки поллуцитового концентрата способом спекания

При многократной фракционной перекристаллизации квасцов цезий и рубидий отделяются как один от другого, так и от сопутствующего калия. Фракционная перекристаллизация основана на различной растворимости компонентов. После 6 перекристаллизаций отделяется K, а еще через 22 перекристаллизации отделяются рубидий и цезий.

Обогащенные квасцы обрабатывают ВаСО₃ при кипячении для получения карбонатов, из растворов которых рубидий и цезий осаждают в виде хлороплюмбатов 2(Cs,Rb)С1РbС1₄, добавляя солянокислый раствор РbС1₄ с целью дальнейшей очистки их от калия. Далее осадок гидролизуют добавлением малых количеств раствора аммиака. При этом свинец выделяется в виде РbО₂ (остатки свинца удаляются из раствора сероводородом). Из отфильтрованного раствора цезий осаждается в виде 3CsCl·2SbCl₃.