從金銀生產(chǎn)的鈉堿渣回收碲的研究

雷 湘，吳海國，郭 慶，孫 亮

（1.湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100；2.湖南有色鈹業(yè)有限責(zé)任公司，湖南長沙 410000）

·冶 金·

從金銀生產(chǎn)的鈉堿渣回收碲的研究

雷 湘1，吳海國1，郭 慶2，孫 亮2

（1.湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100；2.湖南有色鈹業(yè)有限責(zé)任公司，湖南長沙 410000）

采用水浸－中和方法從金銀生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鈉堿渣回收TeO2，得到純度大于99.5%的精制TeO2。精制TeO2采用堿溶－電解的方法制備碲，得到品位為99.995%的碲錠。該方法所得產(chǎn)品質(zhì)量高，設(shè)備簡單，工藝可行，綠色環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

鈉堿渣；碲；水浸；電解

碲及其化合物作為重要的工業(yè)添加劑，不僅廣泛用于制備電鍍液中的光亮劑、石油裂化催化劑、陶瓷和玻璃的著色劑及橡膠的硫化劑等，同時其還是重要的光敏電阻和光電池材料。鋼和銅合金加入少量碲能明顯改善其切削加工性能并增加硬度；在白口鑄鐵中，碲可被用作碳化物穩(wěn)定劑，使表面堅固耐磨。市場上對碲的需求主要是金屬碲和二氧化碲（TeO2）。

目前，世界碲儲量約47 000 t，其中，中國為16 000 t，但純碲的獲得絕大多數(shù)是從銅、鉛等冶煉過程中作為伴生組分綜合回收。以銅、鉛陽極泥為原料回收金、銀過程中會產(chǎn)生一定量的鈉堿渣（又名蘇打渣、曹達(dá)渣），其主要成分為TeO2，存在的形態(tài)為亞碲酸鈉。

本研究針對金、銀生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物鈉堿渣，通過水浸、中和、堿溶及電解等過程回收碲及其化合物，在工藝可操作性、生產(chǎn)成本控制等方面均顯示出優(yōu)勢，既能適應(yīng)市場對碲的需求，又符合循環(huán)資源的綜合利用。

1 原 料

試驗(yàn)原料鈉堿渣的主要成分見表1。

碲渣中的鉍、銅基本以氧化物形式存在，其它的如砷、硅、鉛、銻等以其鈉鹽Na2SiO3、Na3AsO3、Na2PbO2、NaSbO2形式存在，碲則主要是以可溶性的亞碲酸鈉（Na2TeO3）形態(tài)存在。

表1 鈉堿渣主要成分

2 二氧化碲的制取

2.1 二氧化碲的提取工藝流程

鈉堿渣通過球磨、水浸、硫化、中和、洗滌等過程制備二氧化碲，其提取工藝流程如圖1所示。

圖1 二氧化碲的提取工藝流程圖

2.2 二氧化碲提取主要工序研究與討論

2.2.1 球磨工序

取混合鈉堿渣球磨機(jī)球磨，磨至粒度124μm 85%以上。

2.2.2 水浸取碲

鈉堿渣水浸時，Na2TeO3溶于浸出液中，其余金、銀、銅、鉍等殘留在浸出渣中。浸出過程中如有少量的銅、鉛、鉍、砷等雜質(zhì)進(jìn)入溶液，可根據(jù)實(shí)際情況加入一定量的Na2S和CaCl2，使溶于溶液中的雜質(zhì)以其硫化物或鈣渣形式沉淀分離。浸出渣送鉍渣處理系統(tǒng)后，使用鹽酸浸出銅、鉍，含金、銀的渣返回金銀生產(chǎn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)方法：每次取磨細(xì)的鈉堿渣1 000 g（每批加入碲量257.9 g），在固液比為1∶4、溫度＞85℃的情況下，加入定量的Na2S，反應(yīng)浸出2 h。浸出結(jié)果見表2。

表2 水浸試驗(yàn)結(jié)果

從表2結(jié)果可知，TeO2浸出率基本上能達(dá)到93%以上，金、銀等貴金屬得到一定的富集，為再回收金銀提取提供了保障。

2.2.3 中和沉碲

水浸液加入工業(yè)稀H2SO4（35%），溫度＞85℃時，保溫30 min并維持pH終點(diǎn)5～6，使Na2TeO3生成TeO2沉淀。該反應(yīng)如式（1）：中和沉碲實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 中和沉碲試驗(yàn)結(jié)果

從表3浸出結(jié)果可知，中和沉碲的直收率可達(dá)98.73%。反應(yīng)所得粗TeO2的質(zhì)量見表4，粗TeO2僅含有少量Pb、Cu、Bi等雜質(zhì)。

2.2.4 堿溶提純

將粗TeO2加入NaOH溶液中，NaOH與TeO2反應(yīng)生成Na2TeO3，殘留在粗TeO2的少量Fe、Si、Cu等雜質(zhì)不溶于NaOH溶液，從而達(dá)到碲的提純目的。反應(yīng)如式（2）：

表4 粗TeO2質(zhì)量分析 %

實(shí)驗(yàn)方法：按NaOH∶粗TeO2＝0.5～0.6∶1（重量比）分別計算好粗TeO2及NaOH量。先將NaOH配成5.5～6.0 N的溶液，緩慢加入粗TeO2，加熱到85℃以上，攪拌一段時間后再加入等量的水稀釋，煮沸10 min后過濾，濾渣返堿溶處理。堿溶液進(jìn)二次中和沉碲。

2.2.5 二次中和沉碲

往碲堿溶液中加入適量EDTA，在60～70℃攪拌30 min，再用H2SO4緩慢調(diào)pH至5～6。鐵等金屬雜質(zhì)能與EDTA絡(luò)合生成穩(wěn)定的絡(luò)合物存留在溶液中，而碲則以TeO2形式沉淀，使碲與雜質(zhì)進(jìn)一步分離，達(dá)到純化的目的，從而得到純度較高的TeO2。以雜質(zhì)鐵為例，反應(yīng)如式（3）：

二次堿溶、中和沉碲試驗(yàn)結(jié)果見表5。由表5可知，精制TeO2的總雜質(zhì)含量小于0.5%，主成分大于99.5%。

表5 堿溶、二次沉碲結(jié)果

3 碲的制備

3.1 純碲制備工藝流程

電解法制備碲的工藝流程如圖2所示。精致TeO2加入NaOH后，用純水溶解配制成碲電解液，在室溫條件下電解，所得電碲經(jīng)草酸煮洗、水洗滌、干燥后放在石墨坩堝爐中熔鑄，產(chǎn)出碲錠。電解廢液添加TeO2可返回下一輪電解。

3.2 實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果討論

3.2.1 電解液的配制

稱取一定量的純TeO2和NaOH，用純水溶解配制成電解液。電解液配置的技術(shù)條件見表6。

圖2 電解法制備碲工藝流程圖

表6 碲電解液的配置條件

3.2.2 電積過程

調(diào)整Na2TeO3溶液含NaOH l00～140 g／L，碲100～150 g／L。電解沉積過程采用普通鋼板作陽極，不銹鋼板作陰極。由于碲與鈉之間電位相差較大，故陰極上不會有鈉等負(fù)電性元素析出，碲電解槽采用20 mm的硬聚氯乙烯板制作。電積過程同極中心距為100 mm，在室溫條件下電解，電解周期為10～12 d。

3.2.3 熔鑄過程

電積過程所得電碲放在石墨坩堝爐中熔鑄，熔鑄溫度為550～600℃。碲成分見表7。由表7可知，碲錠的純度達(dá)到99.96%左右，雜質(zhì)含量較低。其中，鈉和砷的含量偏高，通過洗滌和鑄型等加工，最終產(chǎn)品可以達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

表7 碲錠的質(zhì)量分析結(jié)果 %

4 結(jié) 論

1.以某廠的副產(chǎn)品鈉堿渣為原料，通過水浸、中和、堿溶、二次中和等反應(yīng)可以制備出精制TeO2，產(chǎn)品質(zhì)量好，直收率較高。該生產(chǎn)工藝技術(shù)上可行，且生產(chǎn)流程短、設(shè)備簡單，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

2.采用電解方法制備純碲，方法簡單，易于操作，所得碲錠純度達(dá)到99.96%。

3.由試驗(yàn)結(jié)果可知，該方法提取、制備純碲，條件溫和，試劑消耗少，產(chǎn)品質(zhì)量高，并且利于其它有價金屬的綜合回收，綠色環(huán)保，因此，該方法具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］ 李洪桂.稀有金屬冶金學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

Reclaim ing Tellurium from Alkaline Residue of Gold and Silver Production

LEIXiang1，WU Hai-Guo1，GUO Qing2，SUN Liang2
（1.Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China；2.Hunan Nonferrous Beryllium Co.，Ltd，Changsha 410000，China）

Water leaching-neutralizing processes have been introduced to prepare TeO2from alkaline residue of gold and silver production，and the fineness of recovered TeO2ismore than 99.5%.Moreover，alkali dissolution and electrolysis have been introduced to prepare tellurium，and the fineness of recovered tellurium ingot is more than 99.995%.This is a method with high quality propery of the product，uncomplicated equipment，simple flowsheet，green environmental protection，and its economic benefits are also obvious.

alkaline residue；tellurium；water leaching；electrolysis

TF843.5

：A

：1003－5540（2014）02－0023－04

2014－03－10

雷 湘（1974－），女，工程師，主要從事鈹冶煉、稀有金屬冶金技術(shù)研究。