粗碲粉加壓氧化浸出工藝研究

羅釗榮

（江西銅業(yè)股份有限公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

碲是現(xiàn)代工業(yè)和高科技產(chǎn)業(yè)不可缺少的材料之一，被稱為“現(xiàn)代工業(yè)、國防與尖端技術的維生素”，廣泛應用于化工、冶金、醫(yī)藥、玻璃陶瓷、電子電器、國防、能源等領域［1］。工業(yè)生產(chǎn)的碲主要來源于銅電解精煉過程產(chǎn)出的陽極泥，通常含碲量為1%～10%，絕大多數(shù)以Ag2Te、Cu2Te、Au2Te等形式存在。由于陽極泥的碲含量不高，一般采用純堿焙燒、硫酸化焙燒、氯化法、堿性高壓浸出等方法進行分離富集，富集后的碲以粗制二氧化碲、粗碲粉等形式進入到碲精煉工序，通過電解精煉法、真空蒸餾法、區(qū)域熔煉法等工藝生產(chǎn)精碲［2-4］。

貴溪冶煉廠以銅陽極泥處理堿浸分碲過程中產(chǎn)出的分碲液為原料，通過凈化、中和預處理后，以二氧化碲的形式進入碲電解精煉系統(tǒng)生產(chǎn)4N精碲。為了提高碲的回收率，貴冶將碲的富集方式改為從鉑鈀置換后液中還原回收得到粗碲粉［5］，現(xiàn)有的預處理流程需要改變。傳統(tǒng)粗碲粉預處理方法一般是在鹽酸介質(zhì)中添加氯酸鈉氧化浸出，存在現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境差，碲回收率低的缺點。本文研究了粗碲粉加壓浸出工藝，該浸出工藝在堿性體系中通入空氣氧化，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境友好。

2 試驗原料及方法

2.1 試驗原料

試驗所用原料為貴冶產(chǎn)出的粗碲粉，其成分見表1。

表1 粗碲粉中主要成分 %

2.1 工藝原理和流程

粗碲粉中主要成分為碲、銅、鉛、硒，其中碲主要以單質(zhì)的形態(tài)存在，同時有少量的四價碲。在氧化過程中，單質(zhì)碲在堿性加壓浸出條件下被氧化，以TeO3

2-的形態(tài)進入液相。同時亞碲酸鈉會出現(xiàn)過氧化現(xiàn)象，生成碲酸鈉進入渣相中，影響浸出效果。主要反應方程式如下：

碲浸出液中的亞碲酸鈉經(jīng)硫酸中和得到中和渣，其主要成分為二氧化碲。硒等雜質(zhì)元素以硒酸鹽的形式殘留于液相，實現(xiàn)碲和雜質(zhì)元素的分離。主要反應方程式如下：

試驗工藝流程圖見圖1所示。

圖1 粗碲粉預處理回收碲工藝流程

3 試驗結(jié)果與討論

試驗采用單因素考察方式確定最佳條件，試驗過程只對碲元素進行分析。每次取500g粗碲粉進行浸碲試驗，分別考察液固比、游離堿度、反應壓力、反應溫度、反應時間對碲浸出效果的影響。

3.1 液固比對碲浸出率的影響

控制試驗條件：游離堿濃度40g/L，反應壓力0.8MPa，反應溫度75℃，氧化時間2h。改變液固比，考察液固比對碲浸出率的影響。試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 液固比對碲浸出率的影響

從圖2可以看出，隨著液固比的增加，粗碲粉中的單質(zhì)碲被氧化成亞碲酸鈉進入液相中，碲浸出率也隨之提高。當液固比大于10時，隨著液固比進一步提高，碲浸出率增幅不明顯。綜合考慮浸出液量及能耗因素，控制反應液固比10為宜。

3.2 游離堿濃度對碲浸出效果的影響

控制試驗條件：液固比10，反應壓力0.8MPa，反應溫度75℃，氧化時間2h。改變游離堿濃度，考察游離堿濃度對浸出效果的影響。試驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 游離堿濃度對碲浸出率的影響

從圖3可以看出，當游離堿濃度小于40g/L時，隨著堿濃度的提高，粗碲粉中的單質(zhì)碲被氧化成亞碲酸鈉進入液相中，碲的浸出率也隨之提高。當游離堿濃度大于40g/L時，隨著堿度上升，溶液氧相應升高，溶液中的TeO42-進一步氧化為Na2TeO4析出進入渣相中，而且析出的Na2TeO4會包裹未反應的單質(zhì)碲，阻止反應的進一步進行，導致碲的浸出率隨之降低。故控制游離堿濃度為40g/L。

3.3 反應壓力對碲浸出效果的影響

控制試驗條件：液固比10，游離堿濃度40g/L，反應溫度75℃，氧化時間2h。改變壓力，考察壓力對浸出效果的影響。試驗結(jié)果如圖4所示。

圖4 反應壓力對碲浸出率的影響

從圖4可以看出，當壓力小于0.80MPa時，隨著壓力的提高，粗碲粉中的單質(zhì)碲被氧化成亞碲酸鈉進入液相中，碲的浸出率也隨之提高。當壓力大于0.80MPa時，隨著壓力的進一步提高，碲的過氧化會導致碲的浸出率隨之降低。故控制反應壓力為0.80MPa。

3.4 反應溫度對碲浸出效果的影響

控制試驗條件：液固比10，游離堿濃度40g/L，反應壓力0.8MPa，氧化時間2h。改變反應溫度，考察溫度對浸出效果的影響。試驗結(jié)果如圖5所示。

圖5 反應溫度對碲浸出率的影響

從圖5可以看出，當溫度小于75℃時，隨著溫度的升高，粗碲粉中的單質(zhì)碲被氧化成亞碲酸鈉進入液相中，碲的浸出率也隨之提高。當溫度大于75℃時，隨著溫度的升高，碲的過氧化導致碲的浸出率隨之降低。故控制反應溫度為75℃。

3.5 反應時間對碲浸出效果的影響

控制試驗條件：液固比10，游離堿濃度40g/L，反應壓力0.8MPa，反應溫度75℃。改變反應時間，考察氧化時間對浸出效果的影響。試驗結(jié)果如圖6所示。

圖6 反應時間對碲浸出率的影響

從圖6可以看出，當氧化時間少于2h時，隨著氧化時間的延長，粗碲粉中的單質(zhì)碲被氧化成亞碲酸鈉進入液相中，碲的浸出率也隨之提高。當氧化時間大于2h時，隨著氧化時間的進一步延長，碲的過氧化導致碲的浸出率隨之降低。故控制氧化時間為2h。

3.6 分析及討論

根據(jù)小型試驗可以確定工藝技術條件：液固比10，游離堿濃度40g/L，壓力0.8MPa，反應溫度75℃，氧化時間2h。最佳條件下碲浸出率為95.45%。粗碲粉經(jīng)過加壓浸出之后，浸出渣金、銀含量可富集20倍以上，可以送貴金屬生產(chǎn)車間進行回收。

4 結(jié)束語

試驗結(jié)果表明，在堿性體系中，采用壓浸處理回收碲的新工藝，在適宜的工藝條件下碲的浸出率在95%以上，通過中和回收碲，其二氧化碲的品位在70%以上，可以作為生產(chǎn)4N精碲的優(yōu)質(zhì)原料［7］。浸出渣中的金、銀進一步得到了富集，有利于綜合回收。