花岗岩型铷矿资源综合利用的基础研究

发布时间：2021-05-17 23:03

　　铷是重要的稀有金属和战略性新兴产业金属。我国铷矿资源相对丰富,但品位低,多以伴生资源产出,开发利用难度大。目前铷主要从铯榴石和锂云母提取铯、锂的中间产物中回收。近年来一些文献报道了采用氯化焙烧法从云母、长石、高岭土等铝硅酸盐矿物中提取铷。然而,目前的研究基本只关注铷的回收,而没有考虑矿石中宏量元素钾、铝、硅的资源化利用,导致资源的综合利用程度较低。此外氯化焙烧法还存在设备易腐蚀,废渣、氯化氢废气、高盐废水产出量大、难处理的问题。因此,开发清洁高效的铷提取技术具有重要意义。近期在国内某地首次发现了一大型独立铷矿,本文针对该铷矿的资源综合利用开展了系统研究。首先,借助XRD、ICP、SEM-EDS、EPMA、TG-DSC等化学物相分析方法,对铷矿进行了系统的工艺矿物学研究,确定了铷矿主要组成矿物及目标元素赋存状态:铷矿主要组成矿物为石英、钾长石及云母,矿物组成符合花岗岩的特征;铷主要以类质同象取代钾的位置分别存在于黑云母、白云母及钾长石中。矿物组成及铷、钾的赋存状态决定了要实现铷、钾的高效提取,须同时破坏云母及长石的物相结构。其次,根据酸浸分解云母及钾长石的热力学计算结果,进行了铷矿酸浸探... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：167 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 铷的性质及用途
        2.1.1 铷的性质
        2.1.2 铷的用途
    2.2 铷的消费
    2.3 铷的资源分布
    2.4 铷的提取
        2.4.1 铯榴石提铷
        2.4.2 锂云母提铷
        2.4.3 卤水提铷
        2.4.4 其它矿物原料提铷
    2.5 利用矿物原料合成沸石分子筛
    2.6 溶液脱硅及人工合成硅灰石
        2.6.1 溶液脱硅
        2.6.2 人工合成硅灰石
    2.7 水溶液中铷的分离提取
        2.7.1 分步结晶法
        2.7.2 沉淀法
        2.7.3 离子交换法
        2.7.4 溶剂萃取法
    2.8 水溶液中铅的脱除
    2.9 本论文研究意义及研究内容
3 铷矿工艺矿物学研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验原料与仪器
        3.1.2 实验方法
    3.2 物相分析
        3.2.1 X射线衍射分析
        3.2.2 扫描电镜-能谱分析
        3.2.3 电子探针分析
        3.2.4 光学显微镜分析
    3.3 差热-热重分析
    3.4 本章小结
4 酸碱联合法提取铷矿中铷钾元素
    4.1 实验部分
        4.1.1 实验原料与仪器
        4.1.2 实验方法
        4.1.3 分析方法
    4.2 直接酸浸探索实验
        4.2.1 酸浸法提取铷钾的热力学基础
        4.2.2 硫酸浸出
        4.2.3 硝酸浸出
        4.2.4 盐酸浸出
    4.3 酸碱联合法
        4.3.1 酸碱联合法提取铷钾的热力学基础
        4.3.2 浓硫酸熟化
        4.3.3 还原焙解
        4.3.4 水浸
        4.3.5 碱浸
        4.3.6 酸碱联合法提取铷钾的反应机理
    4.4 本章小结
5 碱法提取铷矿中铷钾元素
    5.1 实验部分
        5.1.1 实验原料与仪器
        5.1.2 实验方法
        5.1.3 分析方法
    5.2 水热碱浸
        5.2.1 浸出温度的影响
        5.2.2 NaOH浓度的影响
        5.2.3 矿石粒径的影响
        5.2.4 液固比的影响
        5.2.5 浸出时间的影响
        5.2.6 搅拌速度的影响
        5.2.7 添加剂的影响
        5.2.8 浸出过程中铝、硅的元素走向
        5.2.9 水热碱浸过程物相转变及反应机理研究
        5.2.10 酸碱联合法与碱法工艺的比较
    5.3 铷矿浸出动力学
        5.3.1 浸出动力学方程
        5.3.2 动力学实验与讨论
    5.4 本章小结
6 碱法浸出液脱硅制备硅灰石及萃取分离铷钾
    6.1 实验部分
        6.1.1 实验原料与仪器
        6.1.2 实验方法
        6.1.3 分析方法
    6.2 浸出液脱硅
        6.2.1 脱硅原理
        6.2.2 温度的影响
        6.2.3 反应时间的影响
        6.2.4 CaO用量的影响
    6.3 水化硅酸钙高温相变
    6.4 溶液脱硅及制备硅灰石反应机理
    6.5 铷的萃取
        6.5.1 萃取剂的选择
        6.5.2 萃取机理
        6.5.3 溶液碱度的影响
        6.5.4 稀释剂的影响
        6.5.5 萃取剂浓度的影响
        6.5.6 萃取相比的影响
        6.5.7 萃取时间的影响
        6.5.8 铷萃取等温线
    6.6 钾的洗涤
        6.6.1 洗涤相比的影响
        6.6.2 洗涤等温线
    6.7 分馏萃取模拟实验
    6.8 负载铷有机相的反萃
        6.8.1 HC1浓度的影响
        6.8.2 反萃相比的影响
    6.9 铷萃余液回收钾
        6.9.1 钾的萃取
        6.9.2 钠的洗涤
        6.9.3 负载钾有机相的反萃
    6.10 钾萃余液回用
    6.11 本章小结
7 铷矿浸出渣吸附铅
    7.1 实验部分
        7.1.1 实验原料与仪器
        7.1.2 实验方法
        7.1.3 分析方法
    7.2 铷矿浸出渣的表征
    7.3 吸附动力学
    7.4 浸出渣用量的影响
    7.5 平衡pH的影响
    7.6 温度的影响
    7.7 吸附等温线
    7.8 吸附渣的沉降
    7.9 本章小结
8 结论与创新点
    8.1 结论
    8.2 创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集



本文编号：3192622