铷和铯资源的基本特征
铷有45种同位素(铷-71到铷-102),包括一种稳定同位素。天然产生的铷-87是一种放射性同位素,它可以衰变为锶-87。铷的化学性质比钾更活泼,在光的作用下容易释放电子。与水剧烈反应生成氢气和氢氧化铷。它很容易与氧气反应形成氧化物。与水的反应释放出大量的热量,因此可以使氢气立即燃烧。纯铷通常储存在煤油中。铷在空气体中可以自燃,与温度低至-100℃的水甚至冰发生剧烈反应,生成氢氧化铷并释放出氢气。
铯(原名为Ci),元素符号Cs,原子序数55,原子量132.9,英文名Caesium或铯,来自拉丁语coesius(意为天蓝色)。铯是金碱金属,质地很软(莫氏硬度0.2,最软的金属),重量轻(密度1.879);易熔的(熔点28.44 & degc,用手隔着玻璃管握一会就会融化。是除汞以外最易熔的金属),沸点678.4℃。天然的铯-133是一种稳定的同位素,而其他铯同位素是放射性的和人工的。铯的化学性质非常活泼,在潮湿空气体中容易自燃:2Cs+3O2=2CsO3。在空气体中易被氧化:Cs+O2=CsO2。铯和水的反应是爆炸性的,产生氢气和氢氧化铯:2Cs+2H2O = 2Cs oh+H2 & uarr;。铯在氯气中能自燃生成氯化铯:2cs+2cl = 2ccl。铯和-116 & deg;c的冰反应很剧烈;碘化铯与三碘化铋反应生成不溶的鲜红色复盐。铯的火焰是比钾更深的紫红色。
全球储备
铷、铯资源主要赋存于花岗岩伟晶岩、卤水和钾盐矿床中。目前人们主要从花岗伟晶岩矿床中开发和回收铷和铯,主要工业矿物为锂云母和铯榴石。
国外花岗岩伟晶岩氧化铷资源储量约17万吨,其中津巴布韦有10万吨,占59%;纳米比亚5万吨,占29%;加拿大1.2万吨,占7%。这三个国家的氧化铷含量为16.2万吨,占国外铷资源的95%。
国外花岗岩伟晶岩中氧化铯的储量约为18万吨,其中加拿大有8万吨,占44%。津巴布韦6万吨,占33%。纳米比亚有3万吨,占17%。这三个国家的氧化铯含量为17万吨,占国外铯资源的94%。
加拿大是世界上铯榴石矿藏最丰富的国家。曼尼托Banica Lake-Tanco矿区的储量为36万吨,平均CS2O品位为23.3%。加拿大钽矿业公司是世界上铯榴石的主要生产商,年产铯榴石100多吨。和津巴布韦也出产一定数量锂云母。
我国铷、铯资源丰富,种类齐全,分布在全国各地。我国铷资源主要存在于锂云母和盐湖卤水中。锂云母中铷的含量占我国铷资源的55%,江西宜春的储量最丰富。江西宜春的铷储量(RB2O)为40.17万吨,是目前我国铷矿产品的主要来源。在湖南和四川的锂云母矿床中也发现了铷。青藏盐湖卤水富含铷,是我国未来待开发的铷资源。
中国的铯资源主要来自铯榴石和锂云母。江西宜春锂云母铯储量(CS2O)为5.43万吨,占全国铯储量的42.5%,居全国首位。
铷铯盐的生产和产能
目前世界上工业生产铷铯盐的主要原料是铯榴石和锂云母。由铯榴石生产铯盐的酸法有多种,包括硫酸法、盐酸法和氢氧酸法,其中以硫酸法和盐酸法最受欢迎。铯榴石的碱处理包括碳酸钠烧结、氧化钙-氯化钙烧结和氯化钙-氯化铵烧结。在从锂云母中生产铷和铯盐的过程中,通常采用氯锡酸盐法、氯化铁法和BAMBP萃取法。对于公司的海水、盐湖卤水、工业母液等铷铯含量较低的液体矿产,一般采用吸附萃取法。
目前,世界上生产铷和铯的主要原料有铯榴石、锌铝榴石、锂皂石和盐湖卤水。2014年全球铯盐新材料产能约3000吨,回收铯盐材料有4500多吨。由于销售市场和用途的原因,全球铷盐产量仅为10吨左右。我国生产铷和铯的主要工业原料是铯榴石和锂云母。新余董鹏化工有限公司是目前中国最大的铷盐生产基地。他们利用锂云母提锂后的混合碱母液,通过T-BAMBP萃取法分离铷和铯。他们还使用这种提取方法提取铷和铯化合物,并用不同的无机酸和/或有机酸进行反萃取,以产生多种铷和铯化合物。T-BAMBP提取工艺目前处于国外领先水平。2014年公司生产新铯盐600吨,铷盐1 ~ 2吨(根据市场需求)。总体而言,中国大陆的铷、铯生产链仍处于逐步发展的过程中,由于应用领域不足,无法支撑产业链的快速发展。因此,尽管我国铷、铯资源丰富,但单个企业的产能和产量还比较少。根据江特电气2013年发布的公司公告,铷铯钒催化剂有望快速普及。
据报道,江特电气生产的含铷铯催化剂达到了进口铯催化剂的标准和应用要求,部分指标超过进口产品。此外,下游龙头企业已与公司达成协议,于2014年向公司采购铷铯溶液& ldquo加入铷铯二氧化硫作为氧化成硫酸的催化剂& rdquo工业生产;目前下游市场规模约5亿元,格局稳定有序。可见,拓宽我国铷、铯的传统应用领域,对我国铷、铯产业发展具有现实意义,短时间内见效。同时,铷、铯的高科技应用,如磁流体发电、热离子发电、激光能量转换发电等。,对铷和铯工业有很大的吸引力。一旦铷、铯成功应用于这些高科技领域,铷、铯的应用将达到数千甚至数万吨。因此,铷和铯的应用前景广阔。
铷和铯的应用
由于其独特的性质,铷和铯在许多领域有重要的应用。不仅有很多传统的应用领域,也有一些新的应用领域。特别是在一些高科技领域,铷和铯发挥着越来越重要的作用。近10年来,铷和铯在电子器件、催化剂、特种玻璃、生物化学和医学等传统应用领域取得了很大进展。铷和铯在磁流体发电、热离子发电、离子推进发动机、激光能量转换装置、铯离子云通信等新的应用领域也显示出强大的生命力。
在国外,铷铯矿物和铷铯化学品的生产和应用在地区发展上是不平衡的。铷、铯资源主要集中在津巴布韦、加拿大、纳米比亚等国,但这些国家不生产铷、铯化学品,只生产和销售矿物原料。
铷、铯发现半个多世纪以来,由于价格昂贵,人们对其独特性质的无知,应用范围狭窄,生产发展缓慢。直到20世纪50年代末,由于人们对铷、铯独特性质的认识逐渐加深,并努力开发其应用领域,促进了铷、铯资源的开发利用和提取技术的进步,铷、铯产量逐渐增加。50年代末,中国开始研制铷和铯。随着上海第一台像增强x光机的诞生,我国铷、铯的应用开始了。后来,随着我国碘化铯单晶探测器的问世,铷、铯在催化剂、活化剂、空阴极灯和原子钟中的初步应用,促进了我国铷、铯工业的逐步发展,铷、铯化学品的用量从几十公斤增加到几百公斤。随着我国努力扩大铷、铯的应用,如扩大铷、铯在催化剂中的利用,努力提高原有铷、铯催化剂的性能,增加应用范围,开发新的铷、铯催化剂应用于新的合成反应,随着世界科技的进步,铷、铯的应用越来越广泛。除了传统的应用领域,还有以下几个新的
一、能量转换:以铷、铯为高温流体添加剂的磁流发生器具有效率高、污染小、启动快、成本低、发电成本高、成本低等优点。铷和铯在热离子转换器中的应用取得了进展,这种转换器利用铷和铯等离子体的热离子活性将热能直接转换成电能。
其次是化学工业:铷、铯在化学工业中作为催化剂和助催化剂的应用取得了很大进展,可以提高催化剂的活性和选择性,在氟化、加氢、裂解等反应中有效发挥催化剂的作用。
三、冶金工业:铷、铯在有色或黑色金属合金的精炼中用作脱气剂和精炼剂,可制备各种熔盐电解质、焊剂和合金添加剂。第四,石油开采:在石油勘探开采中,铷和铯作为交混剂,可以大大提高石油开采速度,增加产量和采收率。特别是近20年来,人们努力拓宽铷、铯的传统应用领域,同时也努力开发铷、铯的新应用领域,特别是高科技领域,从而加速了世界铷、铯工业的发展。
市场价
由于铷铯盐的市场需求量不大,生产合格产品的企业也不多,市场价格整体比较平稳,没有出现大的波动。根据已知的市场情况,2014年铯盐(99.9%)的平均售价约为10万元/吨至15万元/吨,少量售价在250 ~ 300元/公斤以上。500公斤/张以上的售价一般在10万元/吨至15万元/吨的区间。铷盐(99.9%)销售均价约200万元/吨。由于整个铷盐市场较小,每年的销量在旺季只有4吨/年至5吨/年,淡季只有1吨/年至2吨/年,基本处于有价无市的状态。因为目前生产铯盐的主要原料铯榴石产量和市场价格稳定。因为铷和铯盐在使用中可以相互替代,而进口铯石榴石的价格和含量使得铯盐的生产成本更低,市场竞争力远高于铷盐(铷价格是铯价格的10倍以上)。如果能大幅度降低锂云母的国内生产成本,综合销售价格能与进口铯榴石竞争,锂云母中的铷可以替代铯。
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