背景技術(shù):
本申請要求2014年11月12日提交的在先美國臨時專利申請no.62/078,431的根據(jù)35u.s.c.§119(e)的權(quán)益,其在此全文引入作為參考。
本發(fā)明涉及從礦石釋出和/或收取至少一種金屬元素。更具體地說,本發(fā)明涉及用于從礦石或其它材料收取銫、銣、或者這兩者的方法。
日益發(fā)現(xiàn),對于各種工業(yè)應用(例如在烴收取領域中),銫鹽(例如甲酸銫)是有用的組分或添加劑。然而,“原生”礦石(即,含有高量的銫以及可忽略量的不期望的雜質(zhì)的礦石)的礦床是罕見的,且操作者長期以來一直在尋求用于增強從已知的包含銫和/或銣的礦石(例如原生礦石和次生礦石)的礦床或者其它材料收取銫和/或銣的技術(shù)。高度合乎期望的是開發(fā)出無論礦石中的銫和/或銣含量為多少均能良好工作的方法。換句話說,具有采用包含銫和/或銣的原生礦石和/或次生礦石或者其它材料的良好工作的方法是有用的。
然而,雖然含銫的次生礦石是可得到的,但是,在從這樣的礦石收取銫的方面存在大的問題。舉例來說,基于已知的方法,從低收率礦石收取顯著量的銫的代價可為相當耗時且昂貴的。采用含銣的礦石或者包含銫和銣的礦石也可存在這些相同的問題。
因此,在工業(yè)中,需要開發(fā)用于從礦石例如原生和/或次生礦石(也稱為含銫的次生礦石)或者其它材料收取高度追求且有價值的帶有銫、銣、或者這兩者的礦物的方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的特征在于提供有效地從所有類型的帶有銫的礦石和/或銣礦石(不論是高產(chǎn)率的承載礦石(賦礦,bearingore)還是低產(chǎn)率的承載礦石)收取銫、銣、或者這兩者的方法。
本發(fā)明的進一步特征在于提供在含銫的流體(例如甲酸銫等)的生產(chǎn)中利用從礦石收取的銫、銣、或者這兩者的方法。
本發(fā)明的額外的特征和優(yōu)點將在下面的描述中部分地闡明,和部分地將從所述描述明晰,或者可通過本發(fā)明的實踐獲知。本發(fā)明的特征和其它優(yōu)點將通過在說明書和所附權(quán)利要求書中特別指出的要素和組合實現(xiàn)和獲得。
為了實現(xiàn)這些和其它優(yōu)點,且根據(jù)本發(fā)明的目的,如在本文中體現(xiàn)和廣泛描述的,本發(fā)明涉及用于從包含銫和/或銣的礦石和/或其它材料收取銫、銣、或者這兩者的方法。該方法涉及使包含至少銫、銣、或者這兩者的礦石或其它材料與至少一種反應物一起加熱。所述反應物是能夠從礦石或其它材料置換出銫氧化物、銣氧化物、或者這兩者的金屬的氧化物、或者金屬的碳酸鹽、或者金屬的氫氧化物、或者金屬的水合物。所述加熱是在足以從礦石或其它材料釋出銫、銣、或者這兩者的至少一部分的溫度下。舉例來說,該溫度可為1,000℃或更高。所述反應物的實例包括,但不限于,石灰、熟石灰、石灰溶液、或者碳酸鈣、或者它們的任意組合。
本發(fā)明進一步涉及由任意本發(fā)明方法獲得的銫氧化物或銣氧化物或者這兩者。
理解,前面的總體描述和下面的詳細描述這兩者僅是示例性的和解釋性的且意圖提供如所要求保護的本發(fā)明的進一步說明。
引入本申請并構(gòu)成本申請的一部分的附圖說明了本發(fā)明的一些特征,并且與說明書一起用于說明本發(fā)明的原理。本說明書不意圖限制本發(fā)明的范圍或精神。
附圖說明
圖1為示出了用于從礦石收取銫、銣、或者這兩者的一種本發(fā)明方法的流程圖。
圖2為示出了用于收取銫、銣、或者這兩者的本發(fā)明進一步方法的流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明涉及用于從包含銫和/或銣的礦石或其它材料收取至少銫、銣、或者這兩者的方法。本發(fā)明還涉及由這些方法獲得的銫氧化物或銣氧化物。
更詳細地,在包含銫和/或銣的礦石或其它材料中,銫和/或銣可具有任意形式。舉例來說,銫可作為銫氧化物存在于任意礦石或其它材料中。銣可作為銣氧化物存在于任意礦石或其它材料。優(yōu)選地,所述礦石包括具有優(yōu)選式csalsi2o6的銫,例如銫榴石(鋁硅酸銫礦石)。在很多情況中,鋁硅酸銫還包括銣。所述礦石可為高含量測定(assay)礦石或低含量測定礦石。基于礦石的整體重量,低含量測定礦石(也稱為次生礦石)可包含25重量%或更低的cs2o。
所述礦石(整體)可為或者包括20重量%或更低的cs2o、15重量%或更低的cs2o、10重量%或更低的cs2o、1重量%-15重量%的cs2o、1重量%-10重量%的cs2o、0.25重量%-5重量%的cs2o、低于1重量%的cs2o、或者約0.1重量%或更高的cs2o、或者其它低量的含銫礦石,或者在這些范圍的任一者之內(nèi)或之外的其它量,基于礦石的總重量%。rb2o能夠以這些相同的量單獨地或者與cs2o一起地存在。
所述礦石(整體)可為或者包括20重量%或更高的cs2o、25重量%或更高的cs2o、35重量%或更高的cs2o、20重量%-35重量%的cs2o、21重量%-35重量%的cs2o、25重量%-35重量%的cs2o或者更高、或者其它更高量的含銫礦石,或者在這些范圍的任一者之內(nèi)或之外的其它量,基于礦石的總重量%。rb2o能夠以這些相同的量單獨地或者與cs2o一起地存在。
所述礦石可包括以下物質(zhì)、包含以下物質(zhì)、基本上由以下物質(zhì)組成、或者由以下物質(zhì)組成:銫榴石、南平石、光鹵石、硼鋰鈹?shù)V(rhodozite)、草莓紅綠柱石、銣微斜長石、borateramanite、綠柱石、voloshonite、銫銻鉭礦、氟硼鉀石、銫釩鈾石、錳星葉石、nalivkinite、透鋰長石、鋰輝石、鱗云母、黑云母、云母、白云母、長石、微斜長石、li-白云母、磷錳鋰礦、磷鋁鋰石、伊利石、鋰綠泥石、鈉長石、方沸石、squi、閃石、鋰云母(lithianmica)、閃巖、塊磷鋰礦(lithiophospahe)、磷灰石和/或硼銫鋁鈹石、或者它們的任意組合。所述礦石可包含銫榴石、基本上由銫榴石組成、或者由銫榴石組成,其中,所述銫榴石為具有通式(cs>na)[alsi2o6]h2o的鋁硅酸鹽礦物。所述礦石可具有至少1重量%的銫榴石(基于礦石的重量)、或者1-5重量%的銫榴石(基于礦石的重量)、或者至少3重量%的銫榴石(基于礦石的重量)。其它的量為1重量%-40重量%、或者1重量%-35重量%、或者1重量%-30重量%、或者1重量%-25重量%的銫榴石,基于礦石的重量。
所述含有至少銫和/或銣的礦石或其它材料可具有任意的形狀或尺寸。優(yōu)選地,所述礦石或其它材料具有顆粒、粉末、或多個粒子的形式。所述礦石或其它材料可具有-200目或更小的尺寸。舉例來說,所述礦石或其它材料的至少50重量%(或至少60重量%、至少70重量%、至少80重量%、至少90重量%、至少95重量%、50重量%-100重量%)可作為具有-200目的目數(shù)的粉末或顆粒存在。
所述礦石或其它材料可作為顆?;蚍勰┐嬖谇揖哂屑s1mm~約15mm的平均粒度。舉例來說,所述平均粒度可為約2mm~約12mm。
如果所述含有至少銫和/或銣的礦石或其它材料是作為大的片塊(例如尺寸超過15mm)收取的,則可通過破碎、研磨或其它技術(shù)將該礦石或其它材料弄碎(reduce)成顆粒(舉例來說,弄碎成前面所述的尺寸)。
關(guān)于破碎機,可采用能夠?qū)⒋蟮膸r石弄碎成較小的巖石或單獨的片塊的任何破碎機。可使用的破碎機的實例包括,但不限于,顎式破碎機、回轉(zhuǎn)破碎機、錐形破碎機、沖擊式破碎機,例如水平軸式?jīng)_擊器、錘磨機、或立軸式?jīng)_擊器。可使用的破碎機的其它實例包括復合式破碎機和礦物分選機。作為選擇,可在破碎之前使用碎石機,以便弄碎對于破碎機而言太大的過大的物料。而且,為了獲得所需的尺寸和加工速度,可使用超過一個破碎機和/或可使用超過一種類型的破碎機。
在任選的破碎步驟中,優(yōu)選地,可對礦石進行破碎以獲得作為或包括粉末或粒子或顆粒的經(jīng)破碎的礦石,其中,所述經(jīng)破碎的礦石的至少50重量%(例如,或者至少60重量%、或者至少70重量%、或者至少80重量%、或者至少90重量%、或者至少95重量%、或者100重量%)具有如下尺寸:能夠通過200目的篩/網(wǎng)、或者通過175目的篩/網(wǎng)、或者通過150目的篩/網(wǎng)、或者通過125目的篩/網(wǎng)、或者通過-200目的篩/網(wǎng),但不通過+100目(均為美國篩孔尺寸)。
代替礦石,含有能夠經(jīng)受本發(fā)明方法的至少銫和/或銣的“其它材料”的實例包括,但不限于,尾礦和回收物料。
關(guān)于與含有銫和/或銣的礦石或其它材料一起加熱的至少一種反應物,如所指出的,該反應物可為一種或多種反應物。所述反應物可為金屬的氧化物、或者金屬的碳酸鹽、或者金屬的氫氧化物、或者金屬的水合物。所述反應物能夠從礦石或其它材料置換出銫氧化物、銣氧化物、或者這兩者。所述反應物的實例包括,但不限于,石灰、熟石灰、石灰溶液、或碳酸鈣、或者它們的任意組合。所述反應物可為鈣的氧化物和/或水合物和/或氫氧化物和/或碳酸鹽。所述反應物可為鍶的氧化物、鋇的氧化物、鋰的氧化物、或者它們的任意組合。所述反應物可為鍶的氧化物和/或水合物和/或氫氧化物和/或碳酸鹽,和/或,可為鋇的氧化物和/或水合物和/或氫氧化物和/或碳酸鹽,和/或,可為鋰的氧化物和/或水合物和/或氫氧化物和/或碳酸鹽。所述反應物不是鎂氧化物。
所述反應物可作為粉末或顆粒或粒子存在或者以其它形式存在。所述反應物可作為具有-200目或更小尺寸的顆?;蛄W哟嬖凇Ee例來說,所述反應物的至少50重量%(例如,或者至少60重量%、或者至少70重量%、或者至少80重量%、或者至少90重量%、或者至少95重量%、或者至少100重量%)可具有-200目的尺寸。所述反應物可作為具有約1mm~約15mm或約2mm~約12mm的平均粒度的顆粒存在。
由于所述至少一種反應物與所述含有銫和/或銣的礦石或其它材料一起加熱,因此,所述礦石或其它材料與所述反應物具有相似或者相同的粒度是有利的。舉例來說,所述反應物和所述礦石或其它材料可各自具有如下粒度(例如平均粒度):彼此之間的偏差不超過50%、或者彼此之間的偏差不超過25%、或者彼此之間的偏差不超過10%、或者彼此之間的偏差不超過5%。
對于所述反應物與所述含有銫和/或銣的礦石或其它材料的加熱,優(yōu)選地,所述礦石或其它材料是與所述反應物緊密接觸的。這能夠通過如下實現(xiàn):使所述礦石或其它材料與所述反應物混合,以使所述反應物基本均勻地貫穿所述礦石或其它材料進行分布。可選擇地,所述反應物可非均勻地貫穿所述礦石或其它材料進行分布。
所述礦石或其它材料和所述至少一種反應物能夠以各種重量比使用。優(yōu)選地,所述礦石或其它材料和所述至少一種反應物具有如下重量比:礦石或其它材料:反應物為約15:85~約85:15,或者,舉例來說,約5:95~約95:5或約40:60~約60:40。
所述礦石或其它材料和所述反應物可在加熱步驟之前和/或在加熱步驟期間混合在一起。可使用任何混合機以實現(xiàn)這兩者的混合,所述混合機例如為螺旋輸送機(auger)、混合機、共混機等。
對于加熱步驟,所述加熱通常在1,000℃或更高的溫度下。所述溫度是指所述礦石或其它材料達到的平均溫度。所述溫度可為約1,000℃至約3,000℃或更高,舉例來說,約1,025℃~約1,750℃、或者約1,000℃~約2,000℃、或者約1,025℃~約3,000℃,或者,所述加熱的溫度可以是在足以使礦石或其它材料中所存在的所述銫、銣、或者這兩者揮發(fā)的溫度下,而且,其可為如本文所述的溫度或者高于3,000℃。
所述加熱可在典型地用于加熱礦物或礦石的任意裝置或設備中完成。舉例來說,所述加熱可在爐(例如回轉(zhuǎn)爐)中或者在烘箱及類似物中發(fā)生。
本發(fā)明中所用的加熱可為單步加熱工藝或分級加熱或者具有多個加熱步驟。加熱溫度可通過使溫度斜向升高(rampup,上行升高)而實現(xiàn)。舉例來說,溫度向用于實現(xiàn)釋出的所需溫度的上行(ramping)可為每分鐘斜向升高至少1℃/、每分鐘斜向升高至少5℃、每分鐘斜向升高至少10℃、或者每分鐘斜向升高至少15℃、或者更高。
所述加熱可在壓力下、或者在惰性氣氛下、或者在含氧氣氛中、或者在真空下、或者在還原性環(huán)境下(例如在碳床中)完成。
所述加熱可持續(xù)5分鐘或更久,例如,約5分鐘至100小時或者更久。通常地,發(fā)生所述加熱,直至從礦石或其它材料釋出可利用的(available)量(或者其部分)的銫和/或銣。通常地,該過程可釋出礦石或其它材料中所存在的全部可利用的銫和/或銣的至少50重量%、至少60重量%、至少70重量%、至少80重量%、至少90重量%、至少95重量%、至少98重量%、至少99重量%、或者100重量%。
在所述加熱工藝期間,能夠釋出銫和/或銣,舉例來說,以氣體的形式。所述氣體可典型地為銫氧化物和/或銣氧化物??刹捎酶鞣N技術(shù)來收取所述處于氣體形式下的銫或銣或者這兩者。舉例來說,所述銫和/或銣的氣體可通過使用水性溶液或非水性溶液洗滌所述氣體來進行收取。可使用水或者鹽溶液或者其它溶液來完成所述氣體的洗滌。從所形成的氣體收取銫氧化物或銣氧化物可通過如下完成:使所述氣體經(jīng)歷凝結(jié)(condensation)溫度,舉例來說,使用水或者其它水性或非水性溶液來對所述氣體進行噴霧。
在本發(fā)明中,當鈣用作反應物之一或作為全部反應物時,可使所述礦石或其它材料在釋出了銫和/或銣以后至少部分地轉(zhuǎn)變成硅酸鈣、鋁硅酸鈣、或者這兩者。
采用本發(fā)明,從礦石或其它材料釋出銫和/或銣的有價物(value)的反應效能可達到這樣的收率:幾乎完全提取出礦石或礦物或其它材料中所存在的銫氧化物和/或銣氧化物有價物。
圖1闡明了展示本發(fā)明方法的各步驟(包括任選步驟)的框圖。由虛線界定的方框或長方形是任選的步驟。參考圖1,銫承載物(bearing)或礦石材料和/或銣承載物(bearing)或礦石材料被獲得(10),并任選地,經(jīng)歷破碎或研磨以降低所述材料的尺寸(12),優(yōu)選地達到本文所述的粒度。然后,將所述材料引入到烘箱或爐或者其它加熱設備中(14),而且,還引入反應物(16)。如所指出的,任選地,反應物和帶有銫/銣的材料可在被引入到爐中之前進行混合,或者,可在爐中進行混合。進一步地,反應物和/或帶有銫/的材料可如下引入:作為批料、連續(xù)地、半連續(xù)地、以及類似者。然后,向所述材料中引入熱量(18),并然后釋出或置換出銫和/或銣(20),例如,銫氧化物和/或銣氧化物。作為選擇,銣/銫氧化物可作為氣體釋出。從剩余的礦石/材料分離出銫/銣(22)。剩余的礦石/材料被丟棄、或者返回至所述工藝(10和/或14)和/或用于進一步加工。然后,可使所釋出的銫和/或銣(24)轉(zhuǎn)變成液體,或者,使其經(jīng)歷凝結(jié)(condensation)(28)并然后轉(zhuǎn)變成銫和/或銣的鹽或其它產(chǎn)物,例如甲酸銫、氫氧化銫、硫酸銫(32),以及類似者。當銣為源材料時,可由銣形成類似的銣材料。
作為選擇,所述礦石/材料可含有一種或多種鹽。所述一種或多種鹽可為礦石/材料的天然部分(存在于起始礦石/材料中)。替代地,或者此外,可在本發(fā)明方法之前和/或在本發(fā)明方法期間,向礦石/材料中加入所述一種或多種鹽。所述一種或多種鹽的存在可允許所釋出的銫、銣、或者這兩者與所述鹽之間的進一步反應,而且,這可形成銫鹽和/或銣鹽,例如,但不限于,硫酸銫和/或硫酸銣。所述一種或多種鹽的加入可在銫、銣、或者這兩者從礦石或其它材料的釋出之前完成,和/或,可在銫、銣、或者這兩者的釋出期間完成,和/或,可在銫、銣、或者這兩者的釋出之后完成。優(yōu)選地,在銫、銣、或者這兩者的釋出之前或其期間,加入所述一種或多種鹽。舉例來說,隨著將所述礦石或其它材料與至少一種反應物一起加熱,銫和/或銣開始分解并最終被釋出。如果存在一種或多種鹽,則正在從礦石或其它材料脫出的銫和/或銣將與所述一種或多種鹽發(fā)生反應。舉例來說,銫和/或銣可開始分解并可以用來與在約1080℃至1090℃及更高的溫度下存在的任何鹽發(fā)生反應。在1100℃或更高的溫度下,來自礦石或其它材料的銫和/或銣的反應通常是完全且迅速地反應。通常地,如果存在鹽的話,其將不發(fā)生反應,直至:銫和/或銣從礦石或其它材料分解或釋出(例如,當銫和/或銣作為氧化物存在時),或者,以另外的方式賦予可得性以用于與鹽的進一步反應。通常地,所述鹽與銫和/或銣的反應最好在如下時機進行:鹽反應被提升至并且超過其中促進液相擴散或使得能夠進行液相擴散的溫度,和/或,直到這樣的溫度——其促進所包含的銫和/或銣的存量物(inventory)的氣相釋放(例如,當所述銫和/或銣的存量物處于氣相中且所述鹽處于氣相中的時候)。
作為選擇,預先地,可向礦石或其它材料中加入水,以便浸出所述礦石或其它材料中所存在的任意鹽,而且,作為選擇,所述礦石或其它材料可被加熱,以便對由所述浸出形成的鹽溶液進行濃縮。舉例來說,所述鹽溶液可濃縮至30%至50%或更高(以在溶液中的重量計)。
舉例來說,能夠天然地存在或者(向礦石或其它材料中)加入的鹽可為硫酸鹽,諸如,來自元素周期表的第i或iia或iib族的硫酸鹽,例如,li、na、k、rb、cs、mg、ca、sr和/或ba的硫酸鹽。所述鹽可為金屬氯化物鹽(li、na、k、rb、cs、mg、ca、sr和/或ba的氯化物)。所用的鹽可具有任意的形狀或尺寸。優(yōu)選地,所述鹽具有能夠與所釋出的銫和/或銣緊密接觸的形式。所述鹽可具有粉末形式,其中,至少80重量%的粉末為約-200目。為了使所釋出的銫和/或銣與所述鹽反應,可將這兩種反應物混合在一起。如果加入的話,則鹽與所釋出的銫和/或銣的重量比為:30重量%~約85重量%的所釋出的銫或銣:15重量%~約70重量%的鹽??墒果}與所釋出的銫和/或銣的混合物經(jīng)受加熱并且最高達500℃至3,000℃或更高的溫度。這可通過回轉(zhuǎn)窯、或者加熱設備或爐來完成。加熱時間可為數(shù)分鐘至數(shù)小時(例如,10分鐘至10小時或更久)。然后,可使由該第二反應形成的銫和/或銣的鹽經(jīng)受蒸發(fā)技術(shù)以使銫鹽和/或銣鹽(例如硫酸銫)發(fā)生濃縮,以便沉淀出所述銫鹽和/或銣鹽以用于更容易的收取。
一旦起始材料被適宜地分解,而且,銫和/或銣的存量物(例如,銫鹽、銣鹽、或者這兩者)被反應、形成、釋出和脫出(如果這發(fā)生的話),則銫和/或銣的有價物、和/或、銫鹽和/或銣鹽(其可處于氣相中)可用水洗滌或者以另外的方式與水接觸,從而形成鹽溶液,然后,作為鹽溶液,其可通過加熱除去或蒸發(fā)掉一些水而得以濃縮?;蛘撸鳛檫x擇,作為氣相釋出的銫和/或銣的有價物可用酸(例如,甲酸、乙酸等)洗滌或者以另外的方式與酸(例如,甲酸、乙酸等)接觸,從而形成銫和/或銣的甲酸鹽或乙酸鹽、及其類似物(例如,甲酸銫、乙酸銫、甲酸銣和/或乙酸銣)?;蛘?,作為選擇,作為氣相釋出的銫和/或銣的有價物可用堿洗滌或者以另外的方式與堿接觸。
圖2進一步闡明了展示本發(fā)明方法的各步驟(包括涉及鹽的存在和/或鹽向該工藝中的加入的任選步驟)的框圖。由虛線界定的方框或長方形是任選的步驟。參考圖2,銫承載物(bearing)或礦石材料和/或銣承載物(bearing)或礦石材料被獲得(10),并任選地,經(jīng)歷破碎或研磨以降低所述材料的尺寸(12),優(yōu)選地達到本文所述的粒度。然后,將所述材料引入到烘箱或爐或者其它加熱設備中(14),而且,還引入反應物(16)。如由虛線箭頭所示的,可在該工藝中的任意點或多個點處引入一種或多種鹽(36)。這些位置中的一個或多個可用于加入鹽。替代地,或者此外,鹽可作為所述礦石或材料的一部分而存在(10)。如所指出的,任選地,反應物和帶有銫/銣的材料可在被引入到爐中之前進行混合,或者,可在爐中進行混合。進一步地,反應物和/或帶有銫/的材料可如下引入:作為批料、連續(xù)地、半連續(xù)地、以及類似者。然后,向所述材料中引入熱量(18),并然后釋出或置換出銫和/或銣(例如,銫氧化物和/或銣氧化物)(20)。作為選擇,銣/銫氧化物可作為氣體釋出。然后,所述銫和/或銣(20)與所述鹽反應(38)以形成銫鹽和/或銣鹽。所述銫鹽和/或銣鹽可在氣相中形成。從剩余的礦石/材料分離出銫鹽和/或銣材料(22)。剩余的礦石/材料被丟棄、或者返回至所述工藝(10和/或14)和/或用于進一步加工。所述銫鹽和/或銣鹽可被收取(48)??捎盟蛩峄蛴袡C液體洗滌所述銫鹽和/或銣鹽(40),從而獲得溶液(42)(例如,鹽溶液、所述酸溶液的鹽、銫和/或銣的有機溶液)??墒顾鋈芤航?jīng)受蒸發(fā)或其它技術(shù)以使所述溶液發(fā)生濃縮(44)。當銣為源材料時,可由銣形成類似的銣材料。
作為選擇,所述方法能夠保持存在微量的co(例如,在溶液中,1重量%或更低(如500ppm或更低),基于溶液的重量),這可有利地促進銫和/或銣的收取。
下面提供了能夠采用各種含銫的礦物實現(xiàn)的反應的類型。然而,應當理解,雖然銫榴石是下面所示的示例性反應中所描述的礦物,但可采用其它的帶有銫的礦物或礦石。進一步地,雖然鈣氧化物被用作優(yōu)選的反應物,但是,再次地,應當理解,可采用其它的反應物。
反應#1(斜硅鈣石):
反應#2(硅鈣石):
反應#3(硅灰石):
作為選擇,所收取的cs2o可然后被處理以用于各種用途。舉例來說,cs2o可用于形成銫化合物,例如甲酸銫。舉例來說,可收取cs2o,并且,通過使cs2o與至少一種鹽反應來使所收取的cs2o經(jīng)歷進一步的收取過程,其中所述鹽能夠收取至少一種金屬元素(例如銫),從而形成包括至少一種金屬元素的反應產(chǎn)物。舉例來說,所述鹽可為硫酸鹽。該進一步的處理步驟的細節(jié)可見于美國專利no.7,323,150中,其在此全文引入作為參考。通過采用該工藝,能夠?qū)C轉(zhuǎn)變成前體鹽,例如硫酸銫,由其產(chǎn)生其它銫鹽。其它方法類似地能夠從前體如氫氧化銫和碳酸銫產(chǎn)生可供選擇的銫鹽。如例如在美國專利no.7,759,273中所描述的,可將銫形成為甲酸銫,隨后,可然后將其轉(zhuǎn)變成不同的銫金屬鹽。用以形成銫鹽的另一個方法描述在美國專利no.6,652,820中,其在此全文引入作為參考。該方法涉及通過以下形成銫鹽:使硫酸銫與石灰反應以形成氫氧化銫,然后,可使其轉(zhuǎn)變成銫鹽,例如甲酸銫。如所述的,銫化合物可非常合乎期望地作為鉆探流體或用于烴收取的其它流體,例如完井液、封隔液等。
此外,可使用美國專利no.6,015,535中所述的方法以形成所需的銫化合物,例如甲酸銫。以下專利中所述的各種配制物和組合物能夠與通過本發(fā)明方法收取的銫或銫化合物一起使用,而且,這些專利中的每一個均在此全文引入作為參考:美國專利no.7,407,008、7,273,832、7,211,550、7,056,868、6,818,595、6,656,989和6,423,802。
本發(fā)明以任意順序和/或任意組合包括以下方面/實施方式/特征:
1.用于從礦石或其它材料收取至少銫、銣、或者這兩者的方法,所述方法包括:
將a)所述礦石或其它材料以及b)至少一種反應物一起加熱,
其中,所述加熱是在足以從所述礦石或其它材料釋出所述銫、銣、或者這兩者的至少一部分的溫度下,和
所述反應物是金屬的氧化物、或者金屬的碳酸鹽、金屬的氫氧化物、或者金屬的水合物,其能夠從所述礦石或其它材料置換出銫氧化物、銣氧化物、或者這兩者。
2.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述反應物是石灰、熟石灰、石灰溶液、或者碳酸鈣、或者它們的任意組合。
3.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述反應物是鈣的氧化物或氫氧化物或水合物或碳酸鹽。
4.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述反應物是鍶的氧化物、鋇的氧化物、鋰的氧化物、或者它們的任意組合。
5.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述加熱的所述溫度是1,000℃或更高。
6.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述加熱的所述溫度是約1,000℃~約2,000℃。
7.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述加熱的所述溫度是約1,025℃~約1,750℃。
8.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料是作為顆粒存在的。
9.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料是作為尺寸約-200目或更小的顆粒存在的。
10.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料是作為如下顆粒存在的:至少50重量%的顆粒具有-200目。
11.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料是作為顆粒存在的且具有約1mm~約15mm的平均粒度。
12.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料是作為顆粒存在的且具有約2mm~約12mm的平均粒度。
13.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述反應物是作為顆粒存在的。
14.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述反應物是作為顆粒存在的且具有約-200目或更小的尺寸。
15.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述反應物是作為顆粒存在的且至少50重量%為-200目。
16.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述反應物是作為顆粒存在的且具有約1mm~約15mm的平均粒度。
17.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述反應物是作為顆粒存在的且具有約2mm~約12mm的平均粒度。
18.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料和所述反應物或者這兩者處于顆粒形式且各自具有如下平均粒度:彼此之間的偏差不超過50%。
19.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料和所述反應物或者這兩者處于顆粒形式且各自具有如下平均粒度:彼此之間的偏差不超過25%。
20.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料和所述反應物或者這兩者處于顆粒形式且各自具有如下平均粒度:彼此之間的偏差不超過10%。
21.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石存在且經(jīng)受所述加熱。
22.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石存在且是帶有銫的礦石。
23.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石存在且是基于硅酸鹽的礦石。
24.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石存在且是基于鋁硅酸鹽的礦石。
25.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料是與所述至少一種反應物緊密接觸的。
26.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料和所述至少一種反應物具有約15:85~約85:15的所述礦石或其它材料/所述反應物的重量比。
27.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料和所述至少一種反應物具有約5:95~約95:5的所述礦石或其它材料/所述反應物的重量比。
28.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料和所述至少一種反應物具有約40:60~約60:40的所述礦石或其它材料/所述反應物的重量比。
29.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,在所述加熱之前或者在所述加熱期間,使所述礦石或其它材料與所述至少一種反應物混合在一起。
30.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,進一步包括收取所述銫或銣或者這兩者。
31.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,進一步包括收取處于氣體形式的銫或銣或者這兩者。
32.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,進一步包括收取處于氣體形式的銫或銣或者這兩者并且將所述氣體轉(zhuǎn)變成包含銫或銣或者這兩者的液體溶液。
33.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,進一步包括收取處于氣體形式的銫或銣或者這兩者,其中所述銫或銣或者這兩者處于氧化物的形式。
34.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,進一步包括使用水性溶液或非水性溶液洗滌所述氣體。
35.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,在所述釋出之后,使所述礦石或其它材料至少部分地轉(zhuǎn)變成硅酸鈣、鋁硅酸鈣、或者這兩者。
36.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料存在且包含銫榴石。
37.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述加熱是在壓力下。
38.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述加熱是在惰性氣氛下。
39.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述加熱是在含氧氣氛中。
40.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述加熱是在真空下。
41.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述加熱是在還原性環(huán)境下。
42.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述加熱持續(xù)5分鐘或更久。
43.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述加熱持續(xù)約5分鐘至100小時。
44.由任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法獲得的銫氧化物或銣氧化物。
45.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述加熱的所述溫度是約1,025℃~約3,000℃。
46.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述加熱的所述溫度是在足以使所述銫、銣、或者這兩者揮發(fā)的溫度下。
47.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述礦石或其它材料進一步包含至少一種鹽,且其中,所述至少一種鹽與所述銫、銣、或者這兩者的所述至少一部分反應以形成銫鹽、或銣鹽、或者這兩者。
48.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,至少一種鹽包含氯化物。
49.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,至少一種鹽包含硫酸鹽。
50.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述方法進一步包括在所述加熱之前或者在所述加熱期間加入至少一種鹽。
51.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述至少一種鹽與所述銫、銣、或者這兩者的所述至少一部分反應以形成銫鹽、或銣鹽、或者這兩者。
52.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述銫鹽或銣鹽包含硫酸銫、氯化銫、硫酸銣、或氯化銣。
53.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,所述銫鹽或銣鹽包含硫酸銫、氯化銫、硫酸銣、或氯化銣。
54.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,方法進一步包括使用水或者酸或者堿洗滌在氣相中的所述銫鹽、或者銣鹽、或者這兩者。
55.任意前述或后續(xù)實施方式/特征/方面的方法,其中,方法進一步包括使用水或者酸或者堿洗滌在氣相中的所述銫鹽、或者銣鹽、或者這兩者。
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