本發(fā)明屬于冶金，特別涉及一種從高純銣鹽中脫除微量雜質(zhì)元素的方法。

背景技術(shù)：

1、銣作為一種重要的稀有堿金屬元素，在眾多高科技領(lǐng)域展現(xiàn)出了獨(dú)特且不可或缺的應(yīng)用價(jià)值。在光電領(lǐng)域，銣及其化合物能夠顯著改善特種光學(xué)玻璃的光學(xué)性能，從而滿足高精度光學(xué)儀器和光通信設(shè)備的特殊需求。在電子行業(yè)，銣被廣泛應(yīng)用于制造高性能的電子器件，如光電管、光電池等，其獨(dú)特的電子躍遷特性使得這些器件具備高靈敏度、快速響應(yīng)等優(yōu)異性能，為電子信息技術(shù)的發(fā)展提供了有力支撐。在航天航空領(lǐng)域，銣原子鐘憑借其超高的頻率穩(wěn)定性和精確性，成為衛(wèi)星導(dǎo)航、深空探測(cè)等任務(wù)中時(shí)間基準(zhǔn)的核心部件，對(duì)于確保航天器的精確軌道控制、通信同步以及科學(xué)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性起著決定性作用。

2、隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)τ阢滬}材料的純度要求日益嚴(yán)苛。尤其是在一些前沿的量子技術(shù)、超精細(xì)光譜學(xué)研究以及高端電子芯片制造等領(lǐng)域，即使微量的雜質(zhì)元素也可能對(duì)銣材料的性能產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，進(jìn)而制約相關(guān)技術(shù)的突破和應(yīng)用推廣。鈉、鉀、銫等作為銣鹽中常見(jiàn)的雜質(zhì)元素，由于其化學(xué)性質(zhì)與銣較為相似，在銣鹽的提純過(guò)程中極難去除。因此，開(kāi)發(fā)一種高效、精準(zhǔn)且經(jīng)濟(jì)可行的從高純銣鹽中脫除微量雜質(zhì)元素的方法具有極為重要的科學(xué)意義和廣闊的應(yīng)用前景，它不僅能夠填補(bǔ)當(dāng)前銣鹽提純技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)空白，還將為相關(guān)高科技產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和創(chuàng)新發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的材料基礎(chǔ)保障。

3、目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)銣鹽中雜質(zhì)元素的脫除方法已經(jīng)開(kāi)展了一系列的研究工作，主要包括以下幾種常見(jiàn)的技術(shù)途徑：

4、（1）分步結(jié)晶法，即依據(jù)銣鹽和雜質(zhì)元素鹽在不同溫度、濃度等條件下溶解度的差異來(lái)進(jìn)行分離。通過(guò)控制溶液的溫度、蒸發(fā)濃縮程度等操作，使雜質(zhì)元素鹽先結(jié)晶析出，而銣鹽則留在溶液中。

5、中國(guó)專利cn201510748140.1公開(kāi)了一種連續(xù)生產(chǎn)銫銣礬和鉀明礬的工藝，通過(guò)將含銫、銣、鉀的硫酸鹽母液（cs：2.60?wt%、rb：0.08?wt%、k：1.25?wt%）進(jìn)行真空冷卻結(jié)晶得到銫銣礬晶漿，后經(jīng)多次熱溶、重結(jié)晶和離心分離，可得到純度≥95%的銫銣礬產(chǎn)品和純度≥97%的鉀明礬產(chǎn)品。該方法的顯著優(yōu)點(diǎn)是其原理較為簡(jiǎn)單直接，不需要復(fù)雜的設(shè)備和特殊的化學(xué)試劑，但由于銣離子和鉀離子的化學(xué)性質(zhì)相近，其鹽類的溶解度曲線較為相似，僅可對(duì)鉀含量較高的原料進(jìn)行初步提純，且銣/銫的分離并未研究，難以滿足高純銣鹽的生產(chǎn)要求。

6、（2）離子交換法，即基于離子交換樹(shù)脂與溶液中離子之間的可逆交換反應(yīng)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)離子的分離。樹(shù)脂選擇性吸附雜質(zhì)離子，而讓銣離子通過(guò)，從而達(dá)到分離的目的。

7、中國(guó)專利cn201910266699.9公開(kāi)了一種銣離子吸附微球及其應(yīng)用，采用其制備的銣離子吸附微球，經(jīng)過(guò)一次吸附/解析可將銣離子濃度120?mg/l、雜質(zhì)離子濃度12?g/l的原始溶液凈化提純至銣離子濃度500?mg/l、雜質(zhì)離子濃度800?mg/l，分離效果顯著。但由于離子交換樹(shù)脂的選擇性并非絕對(duì)專一，對(duì)于化學(xué)性質(zhì)與銣相似的雜質(zhì)，難以實(shí)現(xiàn)高效、徹底的分離，往往需要進(jìn)行多次重復(fù)交換操作，這不僅增加了工藝流程的復(fù)雜性和處理成本，還易導(dǎo)致銣離子的損失。

8、（3）溶劑萃取法，即利用溶質(zhì)在互不相溶的兩種溶劑中的溶解度差異來(lái)實(shí)現(xiàn)分離。通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的酸度、萃取劑濃度以及萃取時(shí)間等條件，使銣離子優(yōu)先被萃取到有機(jī)相中，而鉀離子則留在水相。

9、中國(guó)專利cn202011120614.5公開(kāi)了一種從含銣高鹽鹵水中提取氯化銣的方法，采用4-叔丁基-2-(α-甲芐基)苯酚作為萃取劑，磺化煤油作為稀釋劑，對(duì)高鹽鹵水（rb：3.74g/l、k：142.42?g/l）進(jìn)行多級(jí)萃取-洗滌-反萃處理，得到含氯化銣的反萃液，后經(jīng)沉淀、煅燒、重結(jié)晶處理，得到純度達(dá)99%的氯化銣產(chǎn)品。該方法對(duì)銣離子具有較高的選擇性，能夠針對(duì)特定雜質(zhì)進(jìn)行有效的分離，在合適的條件下可以獲得較好的脫除效果。但由于萃取過(guò)程復(fù)雜、難以精準(zhǔn)控制，易形成乳化現(xiàn)象，導(dǎo)致分相困難，影響萃取效果和生產(chǎn)效率。

10、綜上所述，現(xiàn)有的從銣鹽中脫除微量雜質(zhì)元素的方法均存在各自的缺陷，難以滿足當(dāng)前高科技產(chǎn)業(yè)對(duì)高純銣鹽日益增長(zhǎng)的需求。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)一種全新的、更為高效和可靠的脫除微量雜質(zhì)元素的方法，以推動(dòng)銣鹽提純技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)高純銣鹽中微量雜質(zhì)元素的高效脫除問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種從高純銣鹽中脫除微量雜質(zhì)元素的方法，能夠得到純度達(dá)到99.9%以上的銣鹽產(chǎn)品。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種從高純銣鹽中脫除微量雜質(zhì)元素的方法，包括以下步驟：

4、（1）將高純銣鹽用去離子水溶解，得到高純銣鹽溶液；

5、（2）向所述高純銣鹽溶液中加入沉淀劑進(jìn)行銣的選擇性沉淀反應(yīng)，得到含銣沉淀產(chǎn)物，初步脫除雜質(zhì)元素鈉、鉀、銫；

6、（3）將所述含銣沉淀產(chǎn)物過(guò)濾后進(jìn)行焙燒處理，使其發(fā)生分解反應(yīng)，得到焙燒產(chǎn)物；

7、（4）向所述焙燒產(chǎn)物中加入酸性轉(zhuǎn)型劑進(jìn)行轉(zhuǎn)型反應(yīng)，得到銣鹽溶液；

8、（5）通過(guò)重結(jié)晶精制法進(jìn)一步脫除產(chǎn)品中的雜質(zhì)元素鈉、鉀、銫，得到純度達(dá)到99.9%以上的銣鹽產(chǎn)品。

9、進(jìn)一步的，步驟（1）中所述高純銣鹽選自硫酸銣、硝酸銣、碳酸銣、乙酸銣、氟化銣、氯化銣、溴化銣、碘化銣、氫氧化銣中一種或多種。

10、進(jìn)一步的，步驟（1）中所述高純銣鹽中雜質(zhì)元素鈉、鉀、銫的含量共計(jì)為0.01-1%。

11、進(jìn)一步的，步驟（2）中所述沉淀劑選自草酸、酒石酸、草酸銨、酒石酸銨中的一種或多種。溶液中的銣離子與沉淀劑反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為含銣沉淀產(chǎn)物，與溶液中的鈉、鉀、銫離子分離。所述含銣沉淀產(chǎn)物的主要成分為草酸銣、酒石酸銣、草酸氫銨銣等。

12、進(jìn)一步的，步驟（2）中所述沉淀劑與所述高純銣鹽的摩爾比為0.5:1-3:1。當(dāng)沉淀劑與銣鹽的摩爾比為2:1時(shí)，理論上銣離子全部轉(zhuǎn)化為沉淀。如沉淀劑與銣鹽的摩爾比＞2，即沉淀劑加入量高于理論值，可以使銣離子的沉淀反應(yīng)更加充分；如沉淀劑與銣鹽的摩爾比＜2，即沉淀劑加入量低于理論值，則只能將溶液中部分銣離子轉(zhuǎn)化為沉淀。

13、進(jìn)一步的，步驟（2）中所述沉淀反應(yīng)的溫度為20-90℃，反應(yīng)時(shí)間為20-120?min。

14、進(jìn)一步的，步驟（3）中所述焙燒處理的溫度為500-800℃，時(shí)間為1-5?h。通過(guò)焙燒，將含銣沉淀產(chǎn)物中的銣化合物轉(zhuǎn)化為碳酸銣。如焙燒溫度高于該范圍，對(duì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)無(wú)影響；如焙燒溫度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致銣化合物分解不完全，不能完全轉(zhuǎn)化為碳酸銣。

15、進(jìn)一步的，步驟（4）中所述轉(zhuǎn)型劑選自鹽酸、硫酸、硝酸中的一種或多種。所述酸性轉(zhuǎn)型劑與焙燒產(chǎn)物中的碳酸銣反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為銣離子進(jìn)入溶液中。轉(zhuǎn)型劑中的陰離子與高純銣鹽中的陰離子最好一致，即：如果高純銣鹽為氯化銣，則轉(zhuǎn)型劑選擇鹽酸；如果高純銣鹽為硫酸銣，則轉(zhuǎn)型劑選擇硫酸；如果高純銣鹽為硝酸銣，則轉(zhuǎn)型劑選擇硝酸。

16、進(jìn)一步的，步驟（4）中所述轉(zhuǎn)型劑濃度為0.5-4?mol/l。

17、進(jìn)一步的，步驟（4）中所述轉(zhuǎn)型反應(yīng)終點(diǎn)ph值為2-3，反應(yīng)時(shí)間0.5-2?h。如反應(yīng)終點(diǎn)ph值過(guò)低，會(huì)使得溶液中陰離子含量過(guò)高，結(jié)晶時(shí)可能導(dǎo)致陰離子夾帶，影響結(jié)晶純度；如反應(yīng)終點(diǎn)ph值過(guò)高，會(huì)使得碳酸銣轉(zhuǎn)型不徹底，導(dǎo)致銣損失。

18、進(jìn)一步的，步驟（5）中所述重結(jié)晶次數(shù)為0-2次?？梢酝ㄟ^(guò)原料高純銣鹽中的雜質(zhì)含量判斷重結(jié)晶次數(shù)，每次重結(jié)晶可將雜質(zhì)含量降低1個(gè)數(shù)量級(jí)左右。

19、本發(fā)明具有以下有益效果：

20、本發(fā)明首先將高純銣鹽用去離子水溶解，加入沉淀劑進(jìn)行沉淀，將沉淀產(chǎn)物過(guò)濾后進(jìn)行焙燒處理，后將得到的焙燒產(chǎn)物用轉(zhuǎn)型劑進(jìn)行轉(zhuǎn)型，最后通過(guò)重結(jié)晶精制法脫除產(chǎn)品中微量的雜質(zhì)，得到純度達(dá)到99.9%以上的銣鹽產(chǎn)品。本發(fā)明可有效脫除高純銣鹽中微量的雜質(zhì)元素，具有流程短、工序少、產(chǎn)品純度高的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)銣鹽提純技術(shù)發(fā)展及高純銣鹽應(yīng)用高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。