.812. 工程科学学报，第40卷，第7期 96.71%,相较于其他温度，800℃条件下铷的氯化 成和成分变化，对白云母和氯化焙烧产物颗粒进行 速率明显增大，这说明高温有利于铷的氯化焙烧 了树脂镶嵌处理，喷碳后通过扫描电镜/能谱分析在 2.3白云母和氯化焙烧产物扫描电镜图对比 高真空下对白云母和氯化焙烧产物颗粒的微观截面 为了进一步明确氯化焙烧过程中白云母的相组 进行了分析，结果如图8和图9所示 元素 质量分数% 原子数分数% 0 36.75 52.28 Al 20.53 17.31 Si 27.84 22.56 K 10.19 5.93 Fe 4.69 1.91 图8白云母扫描电镜照片和能谱分析 Fig.8 SEM image and composition analysis of muscovite 元素 质量分数/% 原子数分数/% 0 35.91 50.88 天 20.87 16.17 27.66 24.24 CI 1.57 0.86 女 2.42 1.68 Ca 10.55 6.17 图9氯化产物的扫描电镜照片和能谱分析 Fig.9 SEM image and composition analysis of the calcium chloride roasting product 从图8可以看出，白云母颗粒截面的形貌是完 CaCl2和白云母相互扩散进行界面接触：(2)界面 整的，清晰的物相.在能谱分析微区域中分析，原子 处发生化学反应；(3)RbCl透过CaAL,Si,0s产物 数比K:A:Si=1:2.9:3.8与Ka%A1L9(A%sSi200) 层扩散到白云母颗粒界面.由图7可知，温度对氯 [(0H)17F。2s]相似.在能谱分析过程中，没有发 化焙烧反应的影响显著，铷的提取率随反应温度 现Rb元素.可能b元素含量较少，分散在白云母 升高迅速增大.根据动力学原理，反应受化学反应 中，能谱分析难以发现. 控制时，温度升高，反应速度急剧增加：反应受扩 从图9可以看出，白云母颗粒截面的形貌是絮 散控制时，反应速度正比于扩散系数，而温度对扩 状物相.在能谱微区域中分析，原子数比Ca:A:Si= 散系数的影响相对较弱，因此，可推断焙烧反应为 1:2.6:3.8与Ca(Al2Si20g)和Si02混合相相似 三维界面反应的化学反应控制[2-1).将上述实验 扫描电镜/能谱分析结果表明，在氯化焙烧过程 数据代入化学反应控制的动力学方程式进行 中，白云母相被氯化钙破坏，完全完整的，清晰相经 计算： 氯化焙烧生成了絮状相，相中的铷离子与氯离子发 1-(1-x)3= (4) 生氯化反应生成了可溶解的氯化铷 式中：K为表观反应速度常数：x为二氧化钛提取 2.4氯化焙烧动力学 率；t为焙烧时间，min. 白云母与氯化钙反应要经过下述过程：(1) 将图7中铷的提取率数据代入式(4)中计算并工程科学学报,第 40 卷,第 7 期 96郾 71% ,相较于其他温度,800 益 条件下铷的氯化 速率明显增大,这说明高温有利于铷的氯化焙烧. 2郾 3 白云母和氯化焙烧产物扫描电镜图对比 为了进一步明确氯化焙烧过程中白云母的相组 成和成分变化,对白云母和氯化焙烧产物颗粒进行 了树脂镶嵌处理,喷碳后通过扫描电镜/ 能谱分析在 高真空下对白云母和氯化焙烧产物颗粒的微观截面 进行了分析,结果如图 8 和图 9 所示. 图 8 白云母扫描电镜照片和能谱分析 Fig. 8 SEM image and composition analysis of muscovite 图 9 氯化产物的扫描电镜照片和能谱分析 Fig. 9 SEM image and composition analysis of the calcium chloride roasting product 从图 8 可以看出,白云母颗粒截面的形貌是完 整的,清晰的物相. 在能谱分析微区域中分析,原子 数比 K颐 Al颐 Si =1颐 2郾 9颐 3郾 8 与 K0郾 86A11郾 94 (A10郾 965 Si 2郾 895O10 ) [(OH)1郾 744F0郾 256 ]相似. 在能谱分析过程中,没有发 现 Rb 元素. 可能 Rb 元素含量较少,分散在白云母 中,能谱分析难以发现. 从图 9 可以看出,白云母颗粒截面的形貌是絮 状物相. 在能谱微区域中分析,原子数比 Ca颐 Al颐 Si = 1颐 2郾 6颐 3郾 8 与 Ca(Al 2 Si 2O8 )和 SiO2混合相相似. 扫描电镜/ 能谱分析结果表明,在氯化焙烧过程 中,白云母相被氯化钙破坏,完全完整的,清晰相经 氯化焙烧生成了絮状相,相中的铷离子与氯离子发 生氯化反应生成了可溶解的氯化铷. 2郾 4 氯化焙烧动力学 白云母与氯化钙反应要经过下述过程: (1 ) CaCl 2和白云母相互扩散进行界面接触;(2) 界面 处发生化学反应;(3) RbCl 透过 CaAl 2 Si 2 O8 产物 层扩散到白云母颗粒界面. 由图 7 可知,温度对氯 化焙烧反应的影响显著,铷的提取率随反应温度 升高迅速增大. 根据动力学原理,反应受化学反应 控制时,温度升高,反应速度急剧增加;反应受扩 散控制时,反应速度正比于扩散系数,而温度对扩 散系数的影响相对较弱,因此,可推断焙烧反应为 三维界面反应的化学反应控制[12鄄鄄13] . 将上述实验 数据代 入 化 学 反 应 控 制 的 动 力 学 方 程 式 进 行 计算: 1 - (1 - x) 1 / 3 = Kt (4) 式中:K 为表观反应速度常数;x 为二氧化钛提取 率;t 为焙烧时间,min. 将图 7 中铷的提取率数据代入式(4)中计算并 ·812·