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铯的制备方法(铯的提取技术)

铯的制备方法(铯的提取技术) 一种金属铷和铯的制备方法

铷和铯的制备方法通常包括以下三种方法:(1)电解法;(2)热分解;(3)金属热还原法。

第一,电解法

它是一种电解质卤化物体系,由于金属的低沸点和卤化物盐的高熔点,以及铷、铯在熔体中的一定溶解度和铷、铯的强活性,能在空气体中燃烧,遇水爆炸。因此铷、铯的提取必须在矿物油和惰性气体的保护下进行,或者在真空空中进行,操作时需要特别小心,所以应用并不广泛。铷和铯可以从熔融的汞阴极电解得到汞齐,然后从汞齐中回收。铯盐熔融电解通常用于直接生产铯,尽管它可以一步生产金属。如用熔融铅阴极在700℃电解熔融CsCl,得到含Cs约8.5%的CsPb合金,然后在600 ~ 700℃蒸馏得到金属铯。此外,铯可以通过用汞阴极电解浓缩的CsCl水溶液,然后蒸发汞来获得。以铝为阴极,在670 ~ 700℃电解熔融氯化铯生产铝铯合金。当阳极电流密度为2A∕cm2,温度为670℃时,电流效率为59%。铯铝合金可以蒸馏得到铯。

二、热分解法

热分解法是一种制备高纯铷和铯的方法,它是将铷和铯的氢化物或氮化物进行热分解。当真空度为13.3Pa,温度低于500℃时,可以得到较好的结果。叠氮化物的热分解可以用来制备高纯度的铷和铯。硫酸铯水溶液与偶氮钡反应可制备叠氮铯CsN3,偶氮钡在326℃熔化,390℃分解生成金属铯。这种方法可以在没有气体的情况下获得光谱纯的金属,用来测量它们的热力学性质和物理常数。

三、热还原法

该方法是制备铷和铯的简单方法,在生产中应用广泛。氧化物、氢氧化物、碳酸盐、卤化物、硫酸盐、铬酸盐、硝酸盐等。铷和铯都可以在高温下通过强还原金属如锂、钠、钙、镁、锆、铝或硅来还原,然后通过真空蒸馏从反应器中除去铷和铯。由于原料和还原剂不同,金属还原法有以下几种方法。例如,(1)镁还原法:这种方法以金属镁为还原剂,铷、铯化合物的原料可以是:碳酸盐、铝酸盐、氢氧化物、氧化物等。反应可以在较低的温度(500 ~ 550℃)下进行;(2)锆还原法:该方法以锆为还原剂,已成功用于生产用作放电管材料的铷和铯。该方法反应速度快,在850℃左右进行,可获得较高的金属回收率。然而,需要良好的设备和对反应条件的严格控制。较好的原料是铷和铯的铬酸盐和重铬酸盐。也可以使用酸性硫酸盐和硫酸盐;(3)钙还原法:该法以铷和氯化铯为原料,用钙还原。它是生产铷和铯的重要方法。钡和钙能还原CsCl,镁不能。将纯氯化铷(或铯)放入干燥的不锈钢铜反应器中,然后加入约等比例的纯钙粉,混合均匀,稍加压缩。然后,将反应器密封并抽真空至1.33×10-2pa,温度开始缓慢上升。400℃时,铯开始流出反应堆。然后,将温度逐渐升至800℃并保持约30分钟以完成反应。在true 空(高true 空和高纯度)时,金属蒸汽流向冷凝器冷凝,液态金属流入收集器。金属回收率可达90% ~ 95%。还原后的金属可在300℃真空空下蒸馏得到高纯度金属。

用锂还原卤化铯是一个好的体系。例如,含锂氯化铯的回收率大于90%。这是因为锂、氯化锂和氯化铯烘焙盐体系的熔点低。此外,铬酸铯已广泛用于硅还原法生产光伏面板材料。尽管较低的温度(300 ~ 400℃)和较高的真空度空可以达到相同的结果并具有较高的纯度,但通过在真空空或惰性气氛(如氩气或氖气)中将铯一起加热到700 ~ 800℃,90% ~ 95%的铯以金属形式蒸馏出来。金属铷的制备方法同上。在300℃真空空下蒸馏还原的金属可以得到高纯度的铷和铯。

四。矿石直接还原法

该方法以铯榴石为原料,用钙、镁、硅铁、钠等还原剂直接还原。其中,钙镁还原剂最为合适。将矿石和还原剂按一定比例混合后,放入反应炉管中的反应舟内,将净化后的氩气送入炉内。将反应炉的温度逐渐升至700℃,保持3小时进行还原反应、冷凝和收集。铯的纯度可达90%,矿石中铯的还原度可达92%。

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