從鉍渣中回收碲的工業(yè)試驗(yàn)

羅正波，譚代娣，張圣南，李 林，李家元＊

（1.郴州市金貴銀業(yè)股份有限公司，湖南 郴州 423000；2.湘南學(xué)院 化學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院，湖南 郴州 423000）

碲為稀散金屬，常以伴生的形式賦存于金銀銅鉛鎳等礦物中，廣泛應(yīng)用于冶金、石油、電子和電氣、航天、軍事和醫(yī)藥等高科技領(lǐng)域[1]。隨著社會(huì)對(duì)碲需求量的增加以及對(duì)碲質(zhì)量要求的提高，如何高效低成本地從含碲物料中分離提取碲成為了廣大冶金工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，工業(yè)上制取碲的原料主要是電解精煉銅、鎳和鉛的陽極泥[2，3]。傳統(tǒng)的方法是濕法提取碲后平板電積。旋流電積技術(shù)[4，5]是一種利用溶液旋流的工作方式對(duì)有價(jià)金屬進(jìn)行選擇性電積的技術(shù)，通過溶液高速旋流消除濃差極化等對(duì)電積的不利因素，避免在傳統(tǒng)電解方式中所受到的多種因素（離子濃度、析出電位、濃差極化、pH值）等的影響，從而可以通過簡(jiǎn)單的技術(shù)條件生產(chǎn)出高質(zhì)量的金屬產(chǎn)品。

郴州某冶煉廠鉛電解產(chǎn)出的鉛陽極泥中鉍含量為5%～20%，碲含量為0.3%～0.6%，銀含量為5%～10%，金含量為50g/t～200g/t，銻含量為20%～40%，鉛含量為10%～20%，經(jīng)側(cè)吹爐、分銀爐熔煉后產(chǎn)出鉍渣[6]。鉍渣在真空蒸餾處理過程中，鉍和銀以粗鉍和粗銀產(chǎn)出，經(jīng)精煉后得到精鉍和高純銀，而碲形成碲鉛合金，以碲金屬形式存在合金中，直接浸出，浸出率過低。如何高效回收該部分碲，對(duì)提高企業(yè)綜合回收能力及經(jīng)濟(jì)效益有較大意義。本文采用真空蒸餾-加堿造渣-水浸提碲-旋流電積工藝回收鉍渣中的碲，可獲得純度99.99%的碲產(chǎn)品，大大提高了碲的直收率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

1 原料及設(shè)備

1.1 原料

主要以郴州某冶煉廠鉛冶煉系統(tǒng)中產(chǎn)出的鉍渣為原料，其主要成分見表1。

表1 鉍渣主要成分

1.2 主要設(shè)備

大轉(zhuǎn)爐：?2600×4500mm，日處理量13-15t；

真空爐：?1200×2000mm，日處理量15-16t；

精煉鍋：?1280×40mm，單爐處理量為15t。

2 工藝流程

鉍渣中的碲，主要以碲化銅等形式存在渣中，鉍渣在造锍熔煉過程被還原為鉍鉛合金。鉍鉛合金經(jīng)真空蒸餾后，高熔點(diǎn)物質(zhì)銅金銀率先與鉛鉍分離，碲便形成了碲鉛合金。碲鉛合金經(jīng)加堿造渣，形成亞碲酸鈉（即碲渣）和鉛鉍合金，碲渣經(jīng)水浸提取，凈化除雜后電積，產(chǎn)出99.99%的精碲產(chǎn)品。工藝流程見圖1。

圖1 碲回收工藝流程

3 試驗(yàn)結(jié)果

取生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)出的鉍渣9t進(jìn)大轉(zhuǎn)爐進(jìn)行熔煉，產(chǎn)出鉛鉍合金。多批次產(chǎn)出的鉛鉍合金儲(chǔ)存?zhèn)溆?。每次?5t鉛鉍合金進(jìn)行真空蒸餾，所產(chǎn)粗鉍進(jìn)鉍精煉系統(tǒng)。產(chǎn)出的碲合金，每次取5t進(jìn)精煉鍋進(jìn)行造渣。造渣的效果直接影響后續(xù)浸出效果，因此，在試驗(yàn)中重點(diǎn)考察加堿造渣工序中片堿和氧化劑用量、造渣溫度及造渣時(shí)間對(duì)浸出工序碲浸出率的影響。產(chǎn)出中間物料成分如表2所示。

浸出工序主要技術(shù)參數(shù)固定如下：液固比=3：1，浸出時(shí)間5h，浸出溫度90℃。

表2 中間物料組成

3.1 片堿用量對(duì)浸出率的影響

每批次取5t碲合金進(jìn)精煉鍋進(jìn)行造渣，固定氧化劑用量為25kg，造渣溫度500℃±20℃，造渣時(shí)間30min，每批次碲渣取300kg進(jìn)行浸出，固定液固比為3:1，浸出時(shí)間5h，浸出溫度90℃?？疾炱瑝A用量對(duì)后續(xù)浸出率的影響。結(jié)果如圖2所示。

由圖2可見，造渣過程中，隨著片堿加入量的增加，浸出過程中碲的浸出率也隨之增加，這是由于在氧化劑的存在下，片堿與金屬碲反應(yīng)，生成碲酸鈉，碲酸鈉易溶于水。因此，碲酸鈉的產(chǎn)率直接影響碲浸出率。當(dāng)片堿的量增加到一定程度，碲的浸出率變化不大，說明碲合金中的金屬碲已幾乎完全轉(zhuǎn)化為碲酸鈉。考慮生產(chǎn)成本，取最佳片堿用量為20 kg/t碲合金。

3.2 氧化劑用量對(duì)浸出率的影響

每次取5t碲合金進(jìn)精煉鍋進(jìn)行造渣，固定片堿用量為100kg，造渣溫度500℃±20℃，造渣時(shí)間30min，每批次碲渣取300kg進(jìn)行浸出，固定液固比為3：1，浸出時(shí)間5h，浸出溫度90℃?？疾煅趸瘎┯昧繉?duì)后續(xù)浸出率的影響。氧化劑可用氯酸鉀或氯酸鈉，本項(xiàng)目采用氯酸鈉。結(jié)果如圖3所示。

由圖3可見，造渣過程中，隨著氧化劑加入量的增加，浸出過程中碲的浸出率也隨之增加，這是由于氧化劑氯酸鈉在高溫下分解產(chǎn)生的氧氣將金屬碲轉(zhuǎn)化為+4價(jià)的碲，氧化劑加入越多，提供的氧氣越充足，碲被氧化的程度越高，越有利于后續(xù)浸出提碲。當(dāng)氧化劑用量增加到一定程度時(shí)，碲的浸出率增加不大，說明此時(shí)大部分的金屬碲已被氧化。因此，最佳氧化劑用量為5kg/t碲合金。

3.3 造渣溫度對(duì)浸出率的影響

每次取5t碲合金進(jìn)精煉鍋進(jìn)行造渣，固定片堿用量為100kg，氧化劑用量為25kg，造渣時(shí)間30min，每批次碲渣取300kg進(jìn)行浸出，固定液固比為3：1，浸出時(shí)間5h，浸出溫度90℃?？疾煸煸鼫囟葘?duì)后續(xù)浸出率的影響。結(jié)果如圖4所示。

圖4 造渣溫度對(duì)浸出率的影響

由圖4可見，溫度過高或過低，碲的浸出率都不高，這是因?yàn)镹aOH熔點(diǎn)為318℃，碲熔點(diǎn)為452℃，TeO2熔點(diǎn)為733℃，溫度過低時(shí)，片堿和碲合金都不能熔化，不能發(fā)生反應(yīng)；而溫度過高時(shí)，TeO2熔解，不能與其他金屬分離。因此，將造渣溫度控制在500℃～600℃，可保持反應(yīng)在液態(tài)進(jìn)行，而反應(yīng)產(chǎn)物呈浮渣分離?？紤]能耗及生產(chǎn)成本，取最佳造渣溫度為500℃。

3.4 造渣時(shí)間對(duì)浸出率的影響

每次取5t碲合金進(jìn)精煉鍋進(jìn)行造渣，固定片堿用量為100kg，氧化劑用量為25kg，造渣溫度500℃，每批次碲渣取300kg進(jìn)行浸出，固定液固比為3：1，浸出時(shí)間5h，浸出溫度90℃。考察造渣時(shí)間對(duì)后續(xù)浸出率的影響。結(jié)果如圖5所示。

造渣時(shí)間即反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短決定反應(yīng)進(jìn)行的程度。時(shí)間過短不利于反應(yīng)的進(jìn)行；時(shí)間過長(zhǎng)，耗費(fèi)能源。因此，選擇最佳造渣時(shí)間為30min。

3.5 最佳造渣工序參數(shù)驗(yàn)證

取5t碲合金進(jìn)精煉鍋進(jìn)行造渣，加入片堿100kg，氧化劑氯酸鈉為25kg，控制溫度500℃，反應(yīng)30min后撈出浮渣，即碲渣。取碲渣300kg進(jìn)行浸出，控制液固比為3：1，浸出時(shí)間5h，浸出溫度90℃。所得浸出率為97.02%。由此可知，工藝技術(shù)參數(shù)合理。

圖5 造渣時(shí)間對(duì)浸出率的影響

3.6 旋流電積提碲

郴州某冶煉廠已建旋流電積提銅項(xiàng)目，將該項(xiàng)目中的部分旋流電解槽用于電積碲工業(yè)試驗(yàn)。將所得浸出液凈化后泵入旋流電積槽內(nèi)，控制電流密度120A/m2，電積7d后開槽取樣，化驗(yàn)結(jié)果主要成分見表3。電流效率為96.5%。

表3 旋流電積碲產(chǎn)品化驗(yàn)結(jié)果

由化驗(yàn)結(jié)果可知，凈化后的電解液進(jìn)行電積，可產(chǎn)出標(biāo)準(zhǔn)碲錠。

4 結(jié)論

（1）采用真空蒸餾-加堿造渣-水浸提碲-旋流電積工藝能有效回收鉍渣中的碲；

（2）控制造渣工序中片堿加入量20kg/t碲合金，氧化劑加入量5kg/t碲合金，造渣溫度500℃左右，造渣時(shí)間30 min，可將97%以上的金屬碲轉(zhuǎn)化為碲化合物，提高了碲的直收率；

（3）含碲浸出液凈化后旋流電積，可得到符合標(biāo)準(zhǔn)的精碲產(chǎn)品，其純度大于99.99%；

（4）采用旋流電積技術(shù)縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。且旋流電積技術(shù)工藝操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，生產(chǎn)環(huán)境得到改善。