·448 工程科学学报，第41卷，第4期 the stripping ratio of rubidium reached 99%.Silica white was prepared via alkali melting leaching residue and neutralization precipitati- on:thus,the comprehensive utilization of rubidium resource was achieved.XRD and Fourier transform infrared spectroscopy were used to characterize the silica white product.The corresponding results show that the product comprises hydrated silica,thus meeting the characteristics of the amorphous silica white.Finally,the chemical quantitative analysis results show that the silica white product com- prises 91.65%of Si0,,which is in accordance with the national chemical industry standard. KEY WORDS rubidium mica:acid leaching:solvent extraction:rubidium:silica white 铷是一种质软、银白色的碱金属，被广泛用于光 有限公司)、萃取用稀释剂为二甲苯（质量分数≥ 电倍增管、激光冷却、原子钟、特种玻璃、光电池、核 99%天津大茂化学试剂厂)，其他试剂均为分析纯. 医学等领域].尤其是近年来，光电池及激光技术 由原矿的X射线衍射(XRD)图谱（图1）及扫 的发展使铷的需求显著增长.铷在地壳中的丰度居 描电镜一能谱图(SEM一EDS)(图2)可知，铷云母矿 第十六位，比一些常见的金属，如铜、铅、锌以及同主 的主要矿物组成为石英(SiO2)、黑云母(K((Mg, 族的金属铯、锂丰度更高.然而铷未形成矿藏，只分 F)3AlSi30o)](OH,F)2))、白云母(K(AL2 散存在于花岗伟晶岩（铯榴石、锂云母、黑云母、白 [A1Si,0o)](OH),))、正长石(K[A1Si,Og])及钠 云母、长石)及盐湖卤水中回.这些矿物中铷的含量 长石(NaAlSi,0g).矿石中的铷主要以类质同象取 较低，使铷的提取难度较大.一直以来，铷主要从铯 代钾的位置分别存在于黑云母及白云母中. 榴石及锂云母提取铯、锂后的溶液中间接回收，资源 表1物云母矿主要化学成分（质量分数） 回收率低.铷的应用潜力及提取难题己经引起了业 Table 1 Chemical composition of the rubidium ore sample% 内关注.近来有大量研究报道了采用氯化焙烧一 A Fe Rb Si02 水浸的方法从云母及长石中提取物-0，其原理是 8.47 5.50 5.34 0.16 60.85 利用碱金属氯化物在高温下(800~900℃)与水的 作用发生分解反应产出氯化氢气体，通过氯化氢与 云母或长石的作用，使其中的铷转化为可溶性的氯 12000 +石英 化铷，再通过水浸将焙砂中的铷浸入到溶液中从而 ◆钠长石 正长石 进行回收.然而，目前的研究基本只考虑铷的回收， 9000 ◆云母 导致资源的综合利用程度较低.此外采用氯化焙 ( 烧，含盐酸的废气产出量大、操作环境差、废气无害 6000 化处理及设备防腐成本高；高盐废水产出量大、处理 难度大.因此，研究开发清洁高效的铷提取技术具 3000 有重要意义. 对此，本文以铷云母矿为研究对象，采用酸浸工 10 20 304050 60 艺对其处理，使云母矿中的铷通过浸出进入溶液，再 20i9 图1原矿X射线衍射图谱 通过溶剂萃取对浸出液中的铷进行回收.研究了浸 Fig.1 XRD pattern of the raw ore 出温度、硫酸浓度及浸出时间对铷浸出率的影响，并 借助X射线衍射、扫描电镜、能谱分析等手段，研究 1.2实验方法 了浸出过程中的物相转变.此外，以浸出渣为原料， 本研究提出的综合利用铷云母矿的工艺流程如 采用碱熔一中和沉淀工艺制备出了白炭黑产品，实 图3所示，该工艺主要由硫酸浸出、浸出液萃取铷、 现了资源的综合利用. 浸出渣制取白炭黑等步骤组成. 1.2.1浸出实验 1 实验材料与方法 取100g铷云母矿，用棒磨机(ZM-100B)磨至 1.1实验材料 -200目后置于压力反应釜(GSHA-1L)的钛质釜 实验用的铷云母矿的主要组成如表1所示.浸 胆中，同时加入500mL疏酸溶液搅拌混合.装料完 出所用浓硫酸（质量分数98%）为分析纯，铷萃取实 毕后，对反应釜进行加盖密封，当升温至设定温度时 验所用萃取剂为4叔丁基2-（α甲苄基）苯酚（简称 开始计时，浸出过程中保持搅拌转速恒定(500r· t-BAMBP)(质量分数≥90%北京瑞乐康分离科技 min).浸出结束后通水冷却，待釜内压力降至工程科学学报，第 41 卷，第 4 期 the stripping ratio of rubidium reached 99% ． Silica white was prepared via alkali melting leaching residue and neutralization precipitati￾on; thus，the comprehensive utilization of rubidium resource was achieved． XＲD and Fourier transform infrared spectroscopy were used to characterize the silica white product． The corresponding results show that the product comprises hydrated silica，thus meeting the characteristics of the amorphous silica white． Finally，the chemical quantitative analysis results show that the silica white product com￾prises 91. 65% of SiO2，which is in accordance with the national chemical industry standard． KEY WOＲDS rubidium mica; acid leaching; solvent extraction; rubidium; silica white 铷是一种质软、银白色的碱金属，被广泛用于光 电倍增管、激光冷却、原子钟、特种玻璃、光电池、核 医学等领域［1--5］． 尤其是近年来，光电池及激光技术 的发展使铷的需求显著增长． 铷在地壳中的丰度居 第十六位，比一些常见的金属，如铜、铅、锌以及同主 族的金属铯、锂丰度更高． 然而铷未形成矿藏，只分 散存在于花岗伟晶岩( 铯榴石、锂云母、黑云母、白 云母、长石) 及盐湖卤水中［2］． 这些矿物中铷的含量 较低，使铷的提取难度较大． 一直以来，铷主要从铯 榴石及锂云母提取铯、锂后的溶液中间接回收，资源 回收率低． 铷的应用潜力及提取难题已经引起了业 内关注［6］． 近来有大量研究报道了采用氯化焙烧— 水浸的方法从云母及长石中提取铷［7--10］，其原理是 利用碱金属氯化物在高温下( 800 ～ 900 ℃ ) 与水的 作用发生分解反应产出氯化氢气体，通过氯化氢与 云母或长石的作用，使其中的铷转化为可溶性的氯 化铷，再通过水浸将焙砂中的铷浸入到溶液中从而 进行回收． 然而，目前的研究基本只考虑铷的回收， 导致资源的综合利用程度较低． 此外采用氯化焙 烧，含盐酸的废气产出量大、操作环境差、废气无害 化处理及设备防腐成本高; 高盐废水产出量大、处理 难度大． 因此，研究开发清洁高效的铷提取技术具 有重要意义． 对此，本文以铷云母矿为研究对象，采用酸浸工 艺对其处理，使云母矿中的铷通过浸出进入溶液，再 通过溶剂萃取对浸出液中的铷进行回收． 研究了浸 出温度、硫酸浓度及浸出时间对铷浸出率的影响，并 借助 X 射线衍射、扫描电镜、能谱分析等手段，研究 了浸出过程中的物相转变． 此外，以浸出渣为原料， 采用碱熔—中和沉淀工艺制备出了白炭黑产品，实 现了资源的综合利用． 1 实验材料与方法 1. 1 实验材料 实验用的铷云母矿的主要组成如表 1 所示． 浸 出所用浓硫酸( 质量分数 98% ) 为分析纯，铷萃取实 验所用萃取剂为 4-叔丁基-2-( α-甲苄基) 苯酚( 简称 t-BAMBP) ( 质量分数≥90% 北京瑞乐康分离科技 有限公司) 、萃取用稀释剂为二甲苯( 质量分数≥ 99% 天津大茂化学试剂厂) ，其他试剂均为分析纯． 由原矿的 X 射线衍射( XＲD) 图谱( 图 1) 及扫 描电镜--能谱图( SEM--EDS) ( 图 2) 可知，铷云母矿 的主要矿物组成为石英( SiO2 ) 、黑云母( K( ( Mg， Fe) 3 ［( AlSi3 O10 ) ］( OH，F) 2 ) ) 、白 云 母 ( K ( Al2 ［( AlSi3O10 ) ］( OH) 2 ) ) 、正长石( K［AlSi3O8］) 及钠 长石( NaAlSi3O8 ) ． 矿石中的铷主要以类质同象取 代钾的位置分别存在于黑云母及白云母中． 表 1 铷云母矿主要化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of the rubidium ore sample % Al K Fe Ｒb SiO2 8. 47 5. 50 5. 34 0. 16 60. 85 图 1 原矿 X 射线衍射图谱 Fig． 1 XＲD pattern of the raw ore 1. 2 实验方法 本研究提出的综合利用铷云母矿的工艺流程如 图 3 所示，该工艺主要由硫酸浸出、浸出液萃取铷、 浸出渣制取白炭黑等步骤组成． 1. 2. 1 浸出实验 取 100 g 铷云母矿，用棒磨机( ZM--100B) 磨至 － 200 目后置于压力反应釜( GSHA--1L) 的钛质釜 胆中，同时加入 500 mL 硫酸溶液搅拌混合． 装料完 毕后，对反应釜进行加盖密封，当升温至设定温度时 开始计时，浸出过程中保持搅拌转速恒定( 500 r· min － 1 ) ． 浸出结束后通水冷却，待釜内压力降至 · 844 ·