碲化銅渣中碲回收工藝研究

摘要：碲是重要的半導(dǎo)體材料，應(yīng)用廣泛。碲屬于稀散金屬，一般伴生于銅礦、鉛礦與鉍礦等金屬礦中。

目前，工業(yè)制備碲的主要原料來自電解精煉銅、鎳時副產(chǎn)的陽極泥。銅陽極泥處理過程中，部分碲會跟銅一起浸出到水中，加入銅粉時產(chǎn)生碲化銅渣。試驗(yàn)對碲化銅渣中碲的回收利用進(jìn)行研究，采用“硫酸化焙燒+水浸脫銅+堿浸提碲+中和沉碲”工藝制備二氧化碲，二氧化碲經(jīng)酸溶和亞硫酸氫鈉還原制備碲粉。其間考察焙燒溫度、堿浸溫度等對碲浸出效果的影響，并對亞硫酸氫鈉還原制備碲粉進(jìn)行探索性研究。結(jié)果表明，在優(yōu)化的工藝條件下，碲的回收率大于90%，得到的碲粉純度大于90%。

關(guān)鍵詞：碲化銅渣；碲回收；硫酸化焙燒；堿浸；還原

中圖分類號：TQ125.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）10-000-03

01

Research on the process of tellurium recovery from copper telluride slag

Dong Xulong， Zou Xiaoping， Jiang Yingping， Zhang Xiaobing， Meng Xiaofei

（BGRIMM Technology Group， Beijing 100160， China）

Abstract： Tellurium is an important semiconductor material with a wide range of applications. Tellurium is a rare and scattered metal， generally found in metallic ores such as copper， lead， and bismuth. At present， the main raw material for industrial preparation of tellurium comes from the anode mud produced as a byproduct during electrolytic refining of copper and nickel. During the treatment of copper anode mud， some tellurium will leach into water together with copper， and copper telluride slag will be produced when copper powder is added. In the experiment， the recovery and utilization of tellurium from copper telluride slag is studied， and the process of “sulfuric acid roasting + water leaching to remove copper +

alkali leaching to extract tellurium + neutralization and precipitation of tellurium” is used to prepare tellurium dioxide， which is then dissolved in acid and reduced with sodium bisulfite to prepare tellurium powder. During this period， the influence of calcination temperature， alkaline leaching temperature， etc. on the leaching effect of tellurium is investigated， and exploratory research is conducted on the preparation of tellurium powder by reduction with sodium bisulfite. The results show that under optimized process conditions， the recovery rate of tellurium is greater than 90%， and the purity of tellurium powder obtained is greater than 90%.

Keywords： copper telluride slag; tellurium recovery; sulfuric acid roasting; alkali leaching; restoration

碲是重要的半導(dǎo)體材料之一，在化工、冶金、國防、能源、醫(yī)藥及電子等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用[1]。碲屬于稀散金屬，豐度極小，地殼中的平均含量約為1×10-9，一般伴生于銅、鉛、鉍等礦中[2]。目前，工業(yè)制備碲的主要原料來自電解精煉銅、鎳時副產(chǎn)的陽極泥。在卡爾多轉(zhuǎn)爐處理銅陽極泥的工藝中，部分碲與銅一起浸出在水中，采用加入銅粉的方式進(jìn)行處理時產(chǎn)生的碲化銅渣，一般折價銷售，降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益[3]。目前，常見的回收方法主要有酸性氧化浸出法[4]、氧壓浸出法、蘇打焙燒法和硫酸化焙燒法等[5]。試驗(yàn)采用“硫酸化焙燒+水浸脫銅+堿浸提碲+中和沉碲”工藝制備二氧化碲，二氧化碲再經(jīng)酸溶和亞硫酸氫鈉還原制備碲粉。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

主要試驗(yàn)材料為國內(nèi)某銅冶煉廠產(chǎn)出的碲化銅渣，其主要成分如表1所示。其他材料有濃硫酸、NaOH溶液、鹽酸和固體NaHSO3。試驗(yàn)用水為去離子水。試驗(yàn)儀器主要有燒杯、馬弗爐、玻璃棒、量筒和電子天平等。

1.2 試驗(yàn)方法

硫酸化焙燒是指加入濃硫酸與碲化銅渣，混合攪拌均勻，然后放入馬弗爐升溫進(jìn)行焙燒，高溫下，碲化銅與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，生成可溶于水的硫酸銅和碲的氧化物，反應(yīng)如式（1）所示。焙燒后，硫酸銅通過水浸進(jìn)入溶液中，碲留在水浸渣中，實(shí)現(xiàn)銅碲分離。水浸渣采用堿液浸出，反應(yīng)如式（2）所示。向堿浸后的溶液中加入硫酸，調(diào)整pH值至6～7，即可得到粗二氧化碲沉淀，其反應(yīng)如式（3）所示。得到的粗二氧化碲利用堿液溶解，實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的進(jìn)一步分離，制備精二氧化碲。精二氧化碲采用鹽酸溶解，亞硫酸氫鈉還原制備碲粉，其反應(yīng)如式（4）和式（5）所示[6]。工藝流程如圖1所示。

Cu2Te+2H2SO4+2O2=2CuSO4+TeO2+2H2O（1）

TeO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O（2）

Na2TeO3+H2SO4=TeO2+Na2SO4+H2O（3）

TeO2+4HCl=TeCl4+2H2O（4）

TeCl4+2NaHSO3+2H2O=Te+2NaCl+2HCl+2H2SO4

（5）

2 結(jié)果與討論

2.1 硫酸化焙燒及水浸試驗(yàn)

取一定量碲化銅渣與一定比例的濃硫酸混合，放入馬弗爐進(jìn)行焙燒，所得焙燒渣進(jìn)行水浸除銅，液固比控制在5∶1，在80 ℃溫度下反應(yīng)2 h，分析各試驗(yàn)條件對碲、銅浸出效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明，焙燒溫度從400 ℃升至500 ℃，銅的浸出率先升高后下降，焙燒溫度為450 ℃時，銅的浸出率達(dá)到最高，為91.20%。溫度繼續(xù)升至500 ℃，銅的浸出率降至54.22%。經(jīng)分析，溫度過高時，銅與碲反應(yīng)，生成不溶于水的銅碲氧化物，降低銅的浸出率[7-9]。因此，最佳焙燒溫度取450 ℃，硫酸實(shí)際加入量為理論加入量的1.5倍。

2.2 堿浸提碲試驗(yàn)

取一定量水浸渣與濃度100 g/L的堿液混合，液固比為5∶1，不同溫度下反應(yīng)2 h，考察其對碲浸出效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。數(shù)據(jù)顯示，碲浸出率隨著溫度的升高而升高，當(dāng)浸出溫度從70 ℃升至80 ℃時，碲浸出率從87.46%提高至96.54%。繼續(xù)升高溫度，碲浸出率變化不明顯。因此，最佳反應(yīng)溫度取80 ℃。

2.3 堿浸液沉碲試驗(yàn)

取一定量的堿浸液進(jìn)行檢測分析，結(jié)果如表4所示。室溫下向堿浸液中加入體積比為1∶1的硫酸溶液，保持?jǐn)嚢瑁{(diào)整pH值至6～7，即可得到二氧化碲產(chǎn)品。反應(yīng)結(jié)束后，過濾并洗滌濾渣。二氧化碲分析結(jié)果如表5所示。

2.4 碲粉制備試驗(yàn)

常溫下將沉淀得到的二氧化碲用濃度4 mol/L的鹽酸溶解，液固比為5∶1，反應(yīng)時間為1 h。溶解完成后，緩慢加入固體亞硫酸氫鈉，繼續(xù)反應(yīng)2 h，即可還原得到碲粉[10-12]。將碲粉過濾后充分洗滌，分析結(jié)果表明，碲粉的碲含量為93.20%，銅、鉛與硒的含量均小于0.001%。后續(xù)可通過火法精煉工藝進(jìn)一步除雜，制備精碲。

3 結(jié)論

碲化銅渣經(jīng)過硫酸化焙燒后，91.20%的銅可被水浸出，水浸液返回銅電解系統(tǒng)回收利用。在優(yōu)化條件下，水浸渣堿浸可實(shí)現(xiàn)96.54%的碲浸出率。采用鹽酸溶解，亞硫酸氫鈉還原可制備碲含量為93.20%的碲粉。從全流程來看，碲的綜合回收率與得到的碲粉純度均大于90%。

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