一種連續(xù)生產(chǎn)銫銣礬和鉀明礬的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種連續(xù)生產(chǎn)銫銣礬和鉀明礬的工藝，具體涉及以含銫、銣、鉀、鋁的礦物的硫酸分解液為原料，連續(xù)生產(chǎn)銫銣礬和鉀明礬的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有銫銣礬的生產(chǎn)方法有以下兩種:
(1)銫榴石硫酸分解法:
即用硫酸處理銫榴石制取十二水硫酸鋁銣的提取方法。銫榴石是一種Cs的質(zhì)量含量為20?30%的硅鋁酸鹽，組成為2Cs20.2A1203.9Si02.H20，為主要的提銫原料。該方法是將硫酸和經(jīng)過細(xì)磨的銫石榴石精礦混合，由于銫榴石精礦中含有充足的氧化鋁，用硫酸浸出礦石后，從溶液中直接得到銫礬，通過重結(jié)晶進(jìn)行間歇提純。
[0003](2)銫榴石堿分解法:
銫榴石礦石堿分解采用兩種配料，即1)銫榴石礦石與CaC03-CaCV混合后，在800?900°C下焙燒；2)銫榴石礦石與Na2C03-NaCl混合后，在600?800°C焙燒后，再用水浸取焙燒過的燒結(jié)塊，將溶液轉(zhuǎn)變成銫礬鹽，即Cs2S04.A12(S04)3.24H20，銫完全可以從銫榴石礦中提取出來。
[0004]鉀明礬現(xiàn)有生產(chǎn)方法主要有以下四種:
(1)鋁釩土法:
用硫酸處理鋁釩土礦，然后再與硫酸鉀作用而得，此法是工業(yè)上較常用的方法。
[0005](2)明礬石法:
將明礬石(3Α1203.Κ20 *4S03.6Η20)進(jìn)行煅燒，然后用硫酸浸取、過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶而得。由于母液含有硫酸鋁，可另行回收。如加硫酸鉀，即得鉀明礬。
[0006](3)鋁氧粉氯化鉀法:
將鋁氧粉用硫酸酸解，使溶液中的Al2 (S04) 3濃度達(dá)到29%，再加入15%的工業(yè)硫酸鈉溶液及25%的氯化鉀溶液，反應(yīng)后即得鉀明鞏，經(jīng)過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶得到成品。
[0007](4)霞石法:
將霞石(K，Na)20.A1203.2Si02用硫酸處理，酸濃度為40?50%，反應(yīng)終了煮沸，使相對(duì)密度達(dá)1.16?1.23，濾去硅渣，蒸發(fā)，再使鈉、鉀明礬分離，結(jié)晶得到成品。
[0008]但現(xiàn)有技術(shù)中，沒有以銫榴石等含銣、銫、鉀、鋁礦物的硫酸分解液為原料，連續(xù)同時(shí)生產(chǎn)銫銣礬和鉀明礬的工藝技術(shù)。現(xiàn)有的間歇生產(chǎn)技術(shù)，無法進(jìn)行大批量自動(dòng)化、工業(yè)化生產(chǎn)，因而人工耗量較多，產(chǎn)量受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種工藝流程短，能實(shí)現(xiàn)大批量、自動(dòng)化同時(shí)連續(xù)生產(chǎn)銫銣礬和鉀明礬的工藝。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:一種連續(xù)生產(chǎn)銫銣礬和鉀明礬的工藝，包括以下步驟:
(1)真空冷卻結(jié)晶:將含銫、銣、鉀、鋁的硫酸鹽熱母液進(jìn)行單效或多效真空冷卻結(jié)晶，得銫銣礬晶漿；
(2)銫銣礬晶漿離心分離:將步驟(1)所得銫銣礬晶漿進(jìn)行離心分離，得粗銫銣礬和母液；
(3)重結(jié)晶:將步驟(2)所得粗銫銣礬重復(fù)進(jìn)行熱溶、多效真空冷卻重結(jié)晶和離心分離，得銫銣礬產(chǎn)品；
(4)多效強(qiáng)制循環(huán)冷凍結(jié)晶:將步驟(2)所得鉀明礬含量多6wt%的母液送入強(qiáng)制循環(huán)冷凍結(jié)晶器，按順流流程進(jìn)行多效強(qiáng)制循環(huán)冷凍結(jié)晶，得鉀明礬晶漿；
(5)鉀明礬晶漿離心分離:將步驟(4)所得鉀明礬晶漿離心分離，干燥，得鉀明礬產(chǎn)品。
[0011]進(jìn)一步，步驟(1)中，所述多效為2?5效。所述多效真空冷卻結(jié)晶采用多級(jí)串聯(lián)，分級(jí)結(jié)晶的模式。效數(shù)的確定要根據(jù)末效溫度、抽汽量和設(shè)備能力來確定，溫度由對(duì)應(yīng)的壓力來決定。
[0012]進(jìn)一步，步驟(1)中，所述多效真空冷卻結(jié)晶為2效真空冷卻結(jié)晶，其中，第一效真空冷卻結(jié)晶溫度為50?60°C，真空度為0.0123?0.020 MPa ;第二效真空冷卻結(jié)晶溫度為30 ?50°C，真空度為 0.0042 ?(λ 0123MPa。
[0013]進(jìn)一步，步驟(1)中，所述多效真空冷卻結(jié)晶為3效真空冷卻結(jié)晶，其中，第一效真空冷卻結(jié)晶溫度為70?85°C，真空度為0.031?0.058MPa ;第二效真空冷卻結(jié)晶溫度為45?60°C，真空度為0.0096?0.020MPa ;第三效真空冷卻結(jié)晶終溫為30?45°C，真空度為 0.0042 ?0.0096MPa。
[0014]進(jìn)一步，步驟(1)中，所述含銫、銣、鉀、招的硫酸鹽熱母液中銫、銣、鉀、招的質(zhì)量濃度分別是 0.02 ?3.00 wt%(優(yōu)選 0.05 ?2.60 wt%)、0.02 ?1.00 wt%(優(yōu)選 0.05 ?0.50wt%)、0.1 ?4.0 wt% (優(yōu)選 1 ?3 wt%)、l ?10 wt% (優(yōu)選 1.2 ?7.0 wt%)。
[0015]步驟(1)中，所述含銫、銣、鉀、鋁的硫酸鹽母液是由含銫、銣、鉀、鋁的礦物，如銫榴石或鋰云母等，經(jīng)硫酸法分解所得。所述硫酸法是指將含銫、銣、鉀、鋁的細(xì)礦粉與硫酸溶液及硫酸鉀混合(當(dāng)含銫、銣、鉀、鋁的細(xì)礦粉為鋰云母時(shí)，可不加入硫酸鉀)，100 °c以上反應(yīng)完成后，趁熱過濾，得含銫、銣、鉀、鋁的硫酸鹽母液，過濾后母液的溫度一般為100?160。。。
[0016]進(jìn)一步，步驟(1)中，所述含銫、銣、鉀、鋁的硫酸鹽熱母液的溫度多60°C (優(yōu)選彡90°C)o當(dāng)步驟(1)為單效真空冷卻結(jié)晶時(shí)，真空冷卻結(jié)晶溫度為30?50°C。
[0017]步驟(2)中，當(dāng)所得母液中鉀明礬含量< 6wt%時(shí)，用于與含銫、銣、鉀、鋁的礦物一起進(jìn)行硫酸法分解得含銫、銣、鉀、鋁的硫酸鹽熱母液。母液中鉀明礬含量< 6wt%時(shí)，冷卻至25°C不能得到結(jié)晶。
[0018]進(jìn)一步，步驟(3)中，將粗銫銣礬進(jìn)行2?5次熱溶，每次熱溶母液進(jìn)行2?5效真空冷卻重結(jié)晶。所述多效真空冷卻重結(jié)晶采用多級(jí)串聯(lián)，分級(jí)結(jié)晶的模式。
[0019]進(jìn)一步，步驟(3)中，所述熱溶是指將粗銫銣礬在90?100°C下溶解為飽和銫銣礬溶液。所述多效真空冷卻重結(jié)晶采用常規(guī)真空冷卻重結(jié)晶方法即可，也可與步驟(1)所述真空冷卻結(jié)晶工藝條件一致。
[0020]進(jìn)一步，步驟(4)中，所述多效為2?4效，末效晶漿的溫度為-25?15°C (優(yōu)選-20?0°C )。所述多效強(qiáng)制循環(huán)冷凍結(jié)晶采用多級(jí)串聯(lián)，分級(jí)結(jié)晶的模式，采用常規(guī)多效強(qiáng)制循環(huán)冷凍結(jié)晶方法即可。
[0021]進(jìn)一步，步驟(4)中，所述母液的溫度為30?50°C。
[0022]本發(fā)明工藝是根據(jù)在較高溫度下銫銣礬的溶解度較小，鉀明礬溶解度較大，在較高溫度下(30?60°C)先結(jié)晶分離出銫銣礬，在較低溫下(-25?15°C)，結(jié)晶分離出鉀明礬的。
[0023]本發(fā)明工藝具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)多效真空冷卻結(jié)晶工藝可連續(xù)穩(wěn)定操作，解決了現(xiàn)有工藝只能間歇、小批量生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，銫銣礬產(chǎn)品純度多95%，鉀明礬產(chǎn)品純度多97%，銫銣礬和鉀明礬的產(chǎn)率高；
(2)多效真空冷卻結(jié)晶(或多效強(qiáng)制循環(huán)冷凍結(jié)晶)選擇多級(jí)串聯(lián)，分級(jí)結(jié)晶，每級(jí)結(jié)晶都分離出固體銫銣礬(或鉀明礬)，易于控制每級(jí)結(jié)晶器的固體濃度；
(3)將銫銣礬離心分離后，鉀明礬含量多6%的母液進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)冷凍結(jié)晶，而鉀明礬含量< 6%的母液循環(huán)返回進(jìn)行礦物硫酸分解，可充分有效地利用冷量，達(dá)到節(jié)能增效的效果;
(4)多級(jí)強(qiáng)制循環(huán)冷凍結(jié)晶工藝能有效避免大面積堵管、堵設(shè)備現(xiàn)象的發(fā)生；
(5)本發(fā)明工藝所使用的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作及維護(hù)方便，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)大型工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例1所使用的含銫、銣、鉀、招的硫酸鹽母液是將銫榴石粉在115 °C下，與硫酸溶液及硫酸鉀混合進(jìn)行分解反應(yīng)，最后趁熱過濾所得；實(shí)施例2所使用的含銫、銣、鉀、鋁的硫酸鹽母液是將銫榴石粉在120°C下，與硫酸溶液及硫酸鉀混合進(jìn)行分解反應(yīng)，最后趁熱過濾所得；實(shí)施例3所使用的含銫、銣、鉀、鋁的硫酸鹽母液是將鋰云母粉在128°C下，與硫酸溶液混合進(jìn)行分解反應(yīng)，最后趁熱過濾所得。
[0026]實(shí)施例1
(1)二效真空冷卻結(jié)晶:將含銫、銣、鉀、鋁的硫酸鹽母液(銫、銣、鉀、鋁組分的質(zhì)量濃度分別為 2.60wt%、0.08 wt%、1.25 wt %、1.51 wt %，母液溫度為 110°C )以 34