硝酸镁协同硫酸酸浸氧化强化黑云母中铷提取的机理研究

针对酸浸法提取铷(Rb)过程中酸耗高、杂质溶解多的问题，研究人员系统研究了Mg(NO3)2在硫酸(H2SO4)体系中对黑云母中Rb的强化提取机制。通过电化学分析和热力学计算，发现硝酸盐通过提高氧化还原电位(Eh)和腐蚀电流(Icorr)，将Fe2+氧化为Fe3+，显著提升Rb浸出率至95.5%，为绿色高效提取战略金属提供了新思路。

　　

铷(Rb)作为战略金属，在新能源电池和航空航天等领域具有不可替代的作用。然而，自然界中铷常以类质同象形式赋存于黑云母等层状硅酸盐矿物中，其稳定的晶体结构导致传统提取方法面临高能耗、高污染等瓶颈。目前工业主流的硫酸酸浸法虽操作简便，却存在酸耗过高、铁铝杂质共溶等问题，亟需开发高效绿色的强化提取技术。

针对这一挑战，中国的研究团队创新性地提出采用硝酸镁(Mg(NO₃)₂)作为酸浸助剂，系统探究了其在硫酸体系中对黑云母中铷提取的强化机制。研究发现，相比氯化镁(MgCl₂)和硫酸镁(MgSO₄)，硝酸镁能将铷浸出率(Le(Rb))提升至95.5%，增幅达12个百分点。这一突破性成果发表于《Process Safety and Environmental Protection》，为战略金属绿色冶金提供了新范式。

研究团队综合运用浸出实验、电化学测试和热力学计算等方法。通过优化条件实验确定最佳参数为：硫酸浓度1.5 mol/L、硝酸镁添加量0.6 g/g、液固比5 mL/g、温度90℃。采用三电极体系测量氧化还原电位(Eh)和腐蚀电流密度(I_corr)，结合气相色谱-质谱(GC-MS)分析反应气体产物，揭示了硝酸盐的氧化强化机制。

结果与讨论部分显示：

1. 条件优化证实硝酸镁体系具有显著优势，其Eh值比氯化物/硫酸盐体系高0.15V，I_corr提升3倍，加速了Fe²⁺→Fe³⁺的转化。
2. 氧化机制分析发现，反应初期主要生成二氧化氮(NO₂)，后期以一氧化氮(NO)为主，这种动态氧化路径首次在铷提取体系中被揭示。
3. 结构解析表明硝酸根(NO₃^-)通过破坏黑云母[SiO₄]四面体层，产生正电荷失衡，促进Rb⁺释放。

结论部分强调，该研究不仅阐明了硝酸镁通过"氧化-结构破坏"双途径强化铷提取的机理，更创新性地提出阴离子特异性设计原则。相比传统方法，该技术可降低酸耗30%以上，减少铁铝杂质溶解50%，兼具经济效益与环境友好性。研究建立的"电化学活性-热力学驱动力"关联模型，为锂(Li)、铯(Cs)等战略金属的提取提供了普适性理论框架。

这项由Hui Zhong、Yu Xie等人完成的研究，获得国家重点研发计划(2021YFC2903203-02)支持，其成果对实现战略金属资源的高效清洁利用具有重要指导意义。特别是提出的硝酸盐动态氧化机制，突破了传统离子交换理论的局限，为开发新一代绿色冶金技术奠定了科学基础。