从矿石中提取铷铯的研究综述

碱金属铷和铯具有优异的理化特性,在航空航天、国防军工等高精尖行业具有不可替代的独特用途。目前全球铷、铯商业化产品全部来自矿石资源。文章详细综述了铯榴石、锂云母、铁锂云母、富铷花岗岩等不同矿石中铷、铯的提取方法。这些铷、铯的载体是结构牢固难以破坏的硅酸盐矿物,需要在高温盐焙烧、高酸或高碱的环境条件下才能实现矿相重构,进而释放铷、铯离子进入溶液。矿石中铷铯的提取方法具有高度的相似性,主要涉及硫酸法、石灰石烧结法、硫酸盐焙烧法、压煮法和氯化焙烧法等。随着量子科技、5G技术、航空航天等领域的不断发展,尤其是掺杂铷、铯的钙钛矿型太阳能电池有望商业化应用,未来全球铷、铯需求量将急剧上升。展望未来,应加强矿石中伴生铷、铯的提取与综合利用,拓展铷、铯的下游应用。

三元体系KCl-SrCl_2-H_2O 25℃相平衡研究

Phase equilibria in the ternary system KCl-SrCl2-H2O at 25 ℃ was studied by using the isothermal method. Density and refractive index of the solution were also determined. The phase diagram was plotted according to the experimental data. In the equilibrium phase diagram of KCl-SrCl2-H2O, there is one invariant point, two univariant curves and two regions of crystallization: KCl and SrCl2·6H2O. In the invariant point, the composition of the liquid phase (mass fraction, wB) was wKCl 7.22%, wSrCl232.31%, the solid phase was KCl and SrCl2·6H2O. Neither double salts nor solid solutions between KCl and SrCl2·6H2O were found, and dehydration of SrCl2·6H2O didn′t occur in the system. The system is a simple eutectic type.

柴达木盆地一里坪盐湖卤水水化学及夏季蒸发中钾、锂、硼行为

本文综合利用Na^+,K^+,Mg^(2+)//Cl^-,SO_4^(2-)-H_2O五元体系干基图、水图、钠图,研究柴达木盆地一里坪盐湖硫酸盐型卤水水化学特征受外来淡水补给掺杂、选择性溶解、年温差等多因素影响产生的季节性变化,其中温度为主要因素.当卤水温度降低至0℃,开始析出芒硝,水化学变质系数MgSO_4/MgCl_2比值急剧下降,水化学特征由硫酸镁亚型向氯化物型转化过渡.通过20～25℃晶间卤水L10和L20蒸发实验研究,确定了一里坪卤水蒸发路线、液固相组成、物相鉴定、水化学特征系数、离子行为等变化及成盐特征,并与25℃Na^+,K^+,Mg^(2+)//Cl^-,SO_4^(2-)-H_2O五元体系介稳相图理论预测计算综合对比,二者吻合性比较好,整体相对误差能控制在5%范围内,利用相图理论计算能够很好地指导实际硫酸盐型卤水蒸发析盐.利用水化学特征系数KCl/MgCl_2、MgSO_4/MgCl_2,研究了25℃硫酸盐型盐湖卤水钾盐成盐特征,当变质系数MgSO_4/MgCl_2高于0.13时,卤水钾盐矿物析出的同时,伴随有泻利盐共同析出.利用含Li^+、borate、Mg^(2+)水盐体系相图,研究一里坪老卤水深度蒸发中Li、B的行为,理论预测计算结果,剩余老卤水Mg^(2+)/Li^+比值降至27时,卤水中的Li、B始终以离子形式赋存于卤水中继续富集,此时卤水的累积成卤率仅为2.50%～3.20%,须引入新的工艺技术进行Li、B提取.研究结果为极高镁锂比、高镁硼比的硫酸盐型卤水的综合开发利用提供了理论支持.

一里坪硫酸镁亚型盐湖钾镁混盐转化-浮选中物相行为

加水比例及物相行为研究对硫酸镁亚型盐湖钾镁混盐转化制备软钾镁矾工艺具有重要意义。以柴达木盆地一里坪盐湖钾镁混盐为对象,采用"转化-浮选"法制备钾盐镁矾,研究了钾镁混盐初始及转化产生的物相行为。结果表明,初始物相光卤石、水氯镁石溶解速率最快,分解得到新物相氯化钾。初始物相钾盐镁矾及其转化得到的新物相软钾镁矾,溶解转化速率次之,加水比例高于0.40时,速率趋于平缓。初始物相氯化钠溶解速率始终最低。转化过程中,氯化钾只发生溶解行为,并未与软钾镁矾反应生成新物相硫酸钾。转化实验结果与理论计算结果吻合度高,相对误差低于4%,利用介稳相图理论计算能够指导钾镁混盐转化。同时,正浮选捕收剂对含钾物相的捕收吸附能力强于反浮选,钾的总收率达到66%。

硝酸熔盐储热材料在太阳能利用中的研究进展

随着全球经济的快速发展,能源危机日渐凸显,太阳能作为可再生能源的一种,越来越受到人们的重视。因此,如何高效利用太阳能资源值得深究。熔盐具有良好的蓄热特性,在石化、电池及冶金行业中发挥着很大的作用,尤其可以作为传热蓄热介质应用于太阳能热发电和太阳能制氢中。其中硝酸盐的特性较为适合用于熔盐储热材料。主要针对硝酸熔融盐体系,一是介绍了硝酸熔融盐体系在太阳能方面的应用,二是介绍了国内外学者对此体系的物化性质研究,如工作温度范围、热力学性质及热稳定性等。通过对比,总结了不同混合熔融盐各项性能的异同。指出了硝酸熔融盐性能深入研究的方向,为硝酸熔盐在能源开发利用和环境保护等方面发挥更重要的作用提供了重要参考。

盐湖卤水协同萃取提锂及基础热力学性质

为了充分利用盐湖卤水中丰富的锂资源,提出了以磷酸三丁酯(TBP)-乙酸丁酯(BA)-FeCl3-260#磺化煤油体系协同萃取提锂的方法。针对该体系,考察了卤水酸度、nFe/nLi比以及温度对协同萃取过程的影响。根据锂离子及其它主要离子萃取率的变化,确定了最优萃取条件为:pH=2,nFe/nLi=3.0,T=20℃。在最优条件下,单级萃取率达到90%左右。同时,研究了萃取过程的热焓、吉布斯自由能及熵变等基础热力学性质。结果表明,在选定的萃取体系和条件下,锂的萃取反应为放热反应,萃取过程为熵减过程。

氯化钠-氯化锶-水三元体系25℃相平衡研究

采用等温溶解平衡法,研究了三元体系氯化钠-氯化锶-水25℃时的相平衡。同时测定了平衡溶液的密度和折光率等物化性质。根据实验研究数据,绘制了该三元体系的相图。相图由一个无变量点、两条单变量曲线和氯化钠、六水合氯化锶两个结晶相区构成。确定了该体系无变量点的液相组成为氯化钠质量分数等于7.40%、氯化锶质量分数等于29.42%;对应的平衡固相为六水合氯化锶和氯化钠。两种原始组分氯化钠和六水合氯化锶间未形成复盐或固溶体,六水合氯化锶未发生脱水,体系属于简单共饱型。

三元体系NaCl-CaCl_2-H_2O 25℃相关系研究

采用等温溶解平衡法,研究了三元体系NaCl-CaCl2-H2O 25℃时的溶解度,确定了该体系共饱点的组成,共饱点液相组成是NaCl 0.75%,CaCl244.99%、H2O 54.26%。对应的平衡固相为CaCl2.6H2O和NaCl。两种原始组分未形成复盐或固溶体,体系属于简单共饱型。

察尔汗盐湖铁路以东固体钾矿的溶采试验

青海察尔汗盐湖铁路以东矿区赋存大量固体钾盐,然因其品位太低而难以直接进入选矿车间利用,必须经过固转液,即溶采工艺,才能实现其潜在价值。依据Na^+、K^+、Mg^(2+)/Cl^--H_2O四元体系相图,对察尔汗铁路以东的固体钾矿开展了溶采试验,选择MgCl_2溶液作为溶浸剂,首先进行了实验室溶采试验,并在这两个试验研究结果的基础上,开展了野外小规模的封闭盐田溶矿试验。结果表明,通过溶采工艺开采察尔汗铁路以东的固体钾矿完全可行,这对于实现低品位固体钾矿的开采利用具有重要的意义。

水处理中膜分离技术的应用

对水处理膜分离技术的发展历史和应用现状做了介绍,总结了国内外纳滤和反渗透技术在海水苦咸水淡化、废水处理等水处理领域的应用,指出了膜污染、浓差极化现象及成本较高等膜技术应用中普遍存在的问题。由于纳滤膜具有选择透过性,对纳滤技术应用于盐湖卤水资源开发中镁锂分离过程的可行性做了探讨,并从膜原件和配套工艺两方面对相关技术的应用做了展望。

相变温度可调的无机混盐体系相变储能材料

现阶段,利用无机水合盐制备相变储能材料已成为一大研究热点,但是单组份无机水合盐相变储能材料的相变温度高,较难适用于温室大棚、室内节能材料等低温应用领域。为了解决这一问题,将CaCl2·6H2O、MgCl2·6H2O以及H2O混合配制出了CaCl2-MgCl2-H2O混盐体系,并采用Thistory方法和差示扫描量热法研究了混盐的体系组成、成核剂添加量等因素对材料相变性能的影响。制备的CaCl2-MgCl2-H2O混盐相变材料可以在25℃以下完全熔解,并且通过改变混盐体系的组成可使材料凝固温度在10℃~20℃范围内可调。此外,本研究在一定程度上解决了无机水合盐相变储能材料在相变过程中的过冷和相分离现象。

纳滤法用于盐湖卤水镁锂分离的初步实验

膜分离技术是一门新兴的分离方法。为提取盐湖卤水中的锂资源,采用商业可得的DK纳滤膜对稀释的盐湖卤水进行分离操作,以验证纳滤法对卤水中镁锂分离的可行性。实验结果表明,以3种不同组成的卤水为原料,分别进行单级操作,膜的镁锂分离因子均小于0.1,镁锂质量比分别由原料水中的48.50、42.31、28.30降至渗透水中的4.04、3.21、1.86,证明纳滤法可将卤水中的锂提取分离,同时卤水中几乎全部的钙离子、硫酸根及至少73.81%的硼被有效拦截在浓缩水中。渗透水和浓缩水可分别用于相应无机盐的提取,纳滤法可为盐湖卤水的综合利用提供技术上的支持。

煤化工高浓盐水资源化利用新工艺研究

结合煤化工高浓盐水近似半咸水或咸水性质,提出一种高浓盐水资源化利用新工艺。采用高浓盐水置换部分淡水或半咸水,用于制备盐湖固体钾资源开发的溶浸剂。以不同阶段高浓盐水为原料制备溶浸剂,进行察尔汗盐湖固体钾资源开发的应用实验研究。结果表明,高浓盐水在溶浸剂中所占质量分数低于0.8%条件下,制备的溶浸剂能够开采察尔汗盐湖固体钾资源,制备的氯化钾达到工农业氯化钾国家标准(GB 6549—2011《氯化钾》)合格品要求。新工艺充分利用煤化工高浓盐水中的水资源,具有节能减排、节水的双重效益,实现了煤化工与盐湖化工产业链的有机结合。