稀有金属 2000,(03),234-237 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2000.03.015
从碲电积阳极泥中回收碲
兰爱明 俞信康 杨兴文
贵溪冶炼厂!贵溪335424,贵溪冶炼厂!贵溪335424,贵溪冶炼厂!贵溪335424,江西铜业公司!贵溪335424
摘 要：
采用酸浸 还原 电积工艺处理精碲生产产出的电积阳极泥 , 经小型试验及工业试验 , 碲回收率大于 90 % , 精碲质量优于国标 1号精碲要求。
关键词：
碲阳极泥 ;酸浸 ;电积 ;
中图分类号： TF84
收稿日期： 1999-05-10
Recovering Tellurium from Tellurium Electrowinning Anode Slime
Abstract：
The tellurium electrowinning anode slime was treated with the process of acid leachingreducingelectrowinning. The result of the smallscale and industrial tests showed that the recovery of tellurium is more than 90% and the quality of tellurium is higher than that of GB No.1 class product.
Keyword：
Tellurium anode slime; Leaching with acid; Electrowinning;
Received： 1999-05-10
碲是一种稀有金属, 它广泛应用于冶金、 仪表、 电子、 化工、 玻璃等工业领域
[1 ]
。 碲一般从铜冶炼阳极泥或炼铋槽达渣中回收
[1 ,2 ]
, 所采用工艺主要是碱浸 (或槽达渣水浸) , 浸出液经净化、 中和后, 再配制电解液进行不溶阳极电积
[3 ,4 ]
, 其最终产品为1号精碲。 该工艺成熟、 稳定, 产品质量较好。
碲电积过程在阴极析出碲的同时, 阳极也会形成一定的阳极泥, 在电积终了沉积于电解槽槽底或吸附于阳极表面。 这部分阳极泥含碲较高 (40%～50%) , 具有较高的回收价值。
本文对某厂所产精碲电积阳极泥, 采用酸浸-还原-碱溶-电积的工艺处理, 最终产出精碲。
1 试验物料成分
试验物料成分见表1。
表1 试验物料成分
Te
Pb
As
Se
Si
Cu
H2 O
ω /%40～50
2
<1
<0.5
<1
3～3.5
3～10
2 试验规模
小型试验规模为100～1300 g/次, 工业试验规模为400 kg/槽。
3 试验原理
3.1 碲电积阳极泥中碲的存在形式
碲电积过程阴极区电解液中的TeO3 2- 在阴极得到电子析出金属碲:
Te4+ +4e→Te
而在阳极区, 电解液中的O2- 失去电子:
2O2- -4e→O2 ↑
最终以O2 的形式释出。
由于生成的O2 活性较强, 具有较强的氧化性, 因此, 在阳极区游离的TeO3 2- 将被氧化:
TeO3 2- +1/2O2 →TeO4 2-
碲电积过程一般在NaOH介质中进行, 而NaTeO4 在NaOH溶液中可溶性较差, 因此, TeO4 2- 最终以Na2 TeO4 形式进入阳极泥中。
2Na+ +TeO4 2- →Na2 TeO4 ↓
3.2 碲电积阳极泥中回收碲的原理
3.2.1 酸浸
Na2 TeO4 虽然在碱性溶液中较难溶解, 但是在酸性条件下其溶解性则较好, 因此, 采用酸性介质浸出溶解碲较为适宜。
3.2.2 还原
进入酸浸液中的碲以Te6+ 形式存在, 为了使其最终能以Te4+ 形式进入碱性溶液, 必须加入适宜的试剂还原之。
Te6+ +2e→Te4+
为确保Te6+ 在还原过程中不致于过还原, 析出元素态碲, 试验在还原性气氛控制及还原剂加入量方面作了多次比较选择, 最终选择一种自配的复合还原剂, 经控制还原, 使碲最终以Te4+ 存在。
3.2.3 中和
图1为溶液中Te4+ 与pH关系, 由图可知, 将pH控制在5.5～6.5范围内可使溶液中Te4+ 降至100 mg/L左右。
TeO3 2- →TeO2 ↓+1/2O2
碲最终以TeO2 沉淀析出, 使其进一步与杂质元素分离。
图1 pH值与溶液含碲量的关系
3.2.4 配液电积
碱溶TeO2 后, 溶解液配液电积, 最终碲在阴极析出, 产出精碲。
4 试验工艺流程
试验工艺流程见图2。
5 试验结果
5.1 小型试验
5.1.1 酸浸
选择液固比 (L∶S) 、 反应温度、 反应酸度等3个因素进行考查, 其试验结果如表2所示。
由表2可知, 反应最佳条件为: L∶S=5∶1, 2 h, 常温, 酸度10 g/L, 碲浸出率>99.5%。
图2 试验工艺流程
表2 酸浸试验结果
试验
投料量
L∶S
温度
酸度
碲浸出率
530
5
常温
pH 2.5
97.34
200
6
常温
pH 2
97.41
200
5
常温
10
>99.50
200
5
常温
10
>99.50
5.1.2 还原
采用一种自配复合还原剂还原酸浸液中碲, 选择反应温度、 反应时间、 还原剂加入量等3个因素进行考查, 试验结果见表3。
由表3还原试验结果, 最终选择的还原条件为80～85℃, 3 h, 还原剂过剩系数为1.1倍。 试验结果, 碲还原率>98%。
5.1.3 碱溶
采用常规碱浸方法浸出还原所得一次二氧化碲, 选择NaOH浓度、 温度、 时间3个因素进行考查, 试验结果见表4。
由表4最终选择最佳条件为NaOH 30 g/L左右, 80～85℃, 2 h。 经进一步验证, 碲的浸出率≥95%。
表3 还原试验结果
试验编号
试样量/ml
温度/℃
时间/h
还原剂过剩系数
添加剂/g
碲还原率/%
500
80～85
2
1.1
未加
90.64
500
常温
2
1.1
未加
56.87
500
80～85
3
1.2
未加
73.63
500
80～85
2
1.2
9
96.53
500
80～85
2
1.1
7
98.76
500
80～85
3
1.1
7
99.66
表4 碱溶试验结果
加入TeO2 /g
NaOH/g·L-1
温度/℃
时间/h
碲浸出率/%
50
<1*
常温
0.25
32.84
50
28
55～60
2
96.21
45
8
80～85
1
89.06
42
28
80～85
1
89.83
35
33
80～85
1
87.68
* 游离碱
5.2 工业试验
5.2.1 酸浸
工业试验共处理电积阳极泥7批, 共2657 kg, 碲金属含量1194.02 kg, 产出酸浸渣共132 kg, 含碲41.47%, 碲金属量23.3669 kg, 按产出浸出渣计, 碲浸出率为98.04%。
5.2.2 还原
对7批酸浸液进行还原, 结果产出还原后液3.285 m3 , 还原后液含碲500 mg/L, 碲还原率>98%。
5.2.3 碱溶
对还原所产出的一次TeO2 进行再次碱溶, 共处理一次TeO2 2488.5 kg, 碲含量68.55%, 碲金属量1089.51 kg, 产出二次TeO2 1453 kg, 碲含量77.24%, 工序直收率87.80%。
5.2.4 电积
电积前锻烧二氧化碲成分见表5。
电积所得精碲成分见表6。
6 分析及讨论
表5 煅烧二氧化碲成分ω/%
Te
Pb
Cu
As
Se
Si
76.53
<0.01
<0.01
<0.01
<0.01
0.44
77.18
<0.01
<0.01
<0.01
<0.06
0.23
77.23
<0.01
<0.01
<0.01
<0.06
0.07
6.1 酸浸渣的处理
小型试验及工业试验碲浸出率均≥98%, 碲浸
出效果较好, 但由于酸浸渣渣率较低 (5%左右) , 因此, 酸浸渣含碲偏高 (碲≥20%) , 虽然其产出总量不大, 但仍有一定回收价值, 可返回碲浸出工序。
6.2 一次二氧化碲成分
工业试验过程对碲电积的杂质铅、 铜、 砷进行了考查, 结果一次二氧化碲含铅0.02%、 铜 0.06%、 砷 <0.01%。 均获得较好分离。
6.3 精碲质量
由表6中工业试验产出的精碲成分可知, 不但精碲主品位已超过国标1号碲标准, 而且绝大部分杂质远低于1号碲标准要求。
表6 精碲成分ω/%
Te
Cu
Pb
Fe
Na
Al
Bi
Si
S
Se
As
Mg
≥99.99
0.001
0.002
0.0009
0.003
0.0009
0.0009
0.001
0.001
0.002
0.0005
0.0009
99.992
0.0005
0.001
0.0005
0.002
0.0004
0.0002
0.0005
0.001
0.001
0.0005
0.0004
7 结 语
1. 采用酸浸-还原-电积工艺处理碲电积阳极泥, 工艺简便、 可行, 易于实现工业化。
2. 生产所使用材料无腐蚀性物体、 无易燃易爆品, 易于运输及安全作业。
3. 产品质量好, 金属回收率较佳, 工业试验所产出精碲质量已超过国标1号精碲要求, 碲回收率>90%。
参考文献
[1] 周令治 稀散金属冶金 北京 :冶金工业出版社 , 1 988
[2] HoffmannJE .JOM , 1 989, ( 7) :33
[3] 铜铅锌冶炼设计参考资料 (上册 ) , 北京 :冶金工业出版社 78
[4] 王玉林 甘肃有色金属 , 1 998, ( 4 ) :30
