CN101648701B - 粗碲的还原熔炼和扒渣提纯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了粗碲的还原熔炼和扒渣提纯的方法，该方法是采用常规方法生产出的1～3N碲提纯成4N碲，为可供制备5～7N高纯碲的原料，它包括试样的制备，还原熔炼、扒渣和浇铸四个部分。其特点是在碲粉中加入1～5wt％的活性炭，使其全部熔化，然后在熔浆中加入硼酸量为碲粉重量的0.1～0.5％，搅拌造渣，直到熔浆中无浮渣产生为止。然后将扒除杂质后的碲浆，倾入石墨模子中进行浇铸，自然冷却成产品。与电解法相比，此过程中不产生有毒有害气体，大大减少了环境污染和对人体的伤害，有利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种粗碲的还原熔炼和扒渣提纯的方法，属于金属冶金提纯领域。
背景技术
粗碲是指纯度为1～3N的含杂质碲产品，即产品纯度介于＞90％＜99.99％之间，杂质含量为0.01～10.00％包括大量采用湿法冶金或火法冶金方法从含矿石中生产出的海绵碲或金属碲，以高纯碲产品使用过程中产生的边角余料，4N碲真空蒸馏脚料和纯度低于4N的电沉积碲。
以纯度为1～3N的粗碲为原料制备纯度为4N碲的方法，到目前为止，最通用的是电解方法：周令治，陈少纯编著.稀散金属提取冶金.冶金工业出版，2008年11月285～316页，382～385页；周芳兰，李文婷.从铋碲矿中回收碲.稀有金属与硬质合金，1995年6月4～7页。采用电解方法将1～3N碲制成4N碲的技术过程是：
(1)先将粗碲氧化成二氧化碲：将粗碲磨成74μm的细粉，加入HNO3或王水(3HCl+HNO3)使之氧化成TeO2。
(2)碱溶除杂：将氧化形成的粗TeO2用碱(NaOH)溶形成Na2TeO3溶液，依次加入Na2S除Pb和CaCl2除As。如不采用Na2S除Pb(残留的Na2S会使后续TeO2↓中含Se、S、As杂质偏高)，也可采用金属碲粉置换法除Pb。
(3)硫酸中和形成TeO2：用H2SO4加入到除杂后的亚碲酸钠溶液中，调节pH值为5～6，中和沉淀出TeO2。
(4)配制电解液：除杂后的TeO2用NaOH溶解，配制成电解液，成分为(g/L)：Te200，NaOH100，Se＜0.3，S＜0.3，Pb＜0.03。
(5)电解成4N碲：在温度20～30℃，电流密度50A/m2，阳极为普通钢板，阴极为不锈钢板。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种粗碲的还原熔炼和扒渣提纯的方法，其特点是采用常规方法生产出的1～3N碲提纯成4N碲，为制备5～7N高纯碲作原料，要求这种新方法较传统的电解法工艺流程简单、成本低廉、环境无污染和对人体无伤害。
本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外均为重量份数。
粗碲的还原熔炼和扒渣提纯的方法包括以下步骤：
(1)试样制备
将纯度为1～3N的粗碲，采用球磨方法加工成平均粒径为～74μm，要求平均粒径在74μm占95％以上，含水＜1％；
(2)还原熔炼
将上述合乎样品制备要求的碲粉100份，加入与碲粉重量为1％～5％的分析纯活性炭，充分混匀，置入石墨或石英玻璃容器内，在中频炉内或电炉上加热至480～500℃，进行还原熔炼，时间1～1.5小时，此时碲已全部熔化，熔炼过程中，炉口必须封闭以防止氧化，同时开启收尘设备；
(3)扒渣
向不熔杂质铜、铝、铁、锰、镍、硅、钙和镁和已熔杂质铋、钠、铅、锑、锡和锌的上述碲熔浆中加入分析纯细粒状硼酸量为碲粉重量的0.1％～0.5％，搅拌造渣5～10分钟，造渣过程中，大量杂质与硼酸结合形成浮渣，上浮至碲熔浆顶部，用石英玻璃勺子逐渐扒除，直到碲熔浆中无浮渣产生为止；
(4)浇铸
将上述扒除杂质后碲熔浆，缓缓倾入石墨模子中进行浇铸，石墨模子形态视用户需要而定，浇铸后自然冷却。
性能测试：
本发明的方法制备获得的4N产品，经等离子光谱仪(ICP)仪器进行产品检验，详见表1所示，结果表明对3N纯度的原料碲，经本发明的方法提纯后，成功地达到4N碲指标，所有检测元素均符合4N碲企业标准要求。
本发明具有以下优点：
1、工艺流程简单，生产周期短。
在原料相同(1N～3N碲粉)和产品质量相同(4N碲)的情况下，传统的电解方法需经过：粗碲制样-硝酸氧化成二氧化碲-碱溶除杂-硫酸中和成二氧化碲-配制电解液-电解成4N碲等6个工艺步骤，一个工艺周期耗时需15～17天。而本实用新型只需经过粗碲制样-加活性炭粉还原熔炼1h-加硼酸扒渣、铸锭15分钟等3个步骤，一个工艺周期耗时仅2小时。
2、工艺过程无有毒有害气体产生，环境污染小。
传统的碲电解除杂工艺，其中硝酸或王水将粗碲氧化成TeO2过程，会产生大量挥发性酸气和棕红色NO2毒气，难以密封消除，对生产环境污染严重，对操作人员身体伤害大。而本发明在活性炭粉参加下对粗碲还原熔炼，在500℃的还原条件下，碲极少形成TeO2挥发，也不产生其他有毒有害气体，在加硼酸扒渣除杂中也不产生有毒有害气体，生产环境十分友好。若工艺过程在中频炉内进行，只要封闭炉口，既能防止氧化，又能收尘，环境污染极小，生产十分安全。
3、设备投资少，反应试剂用量少，成本低廉。
碲电解除杂达到4N碲，需设备较多，包括耐酸碱的反应斧、数十个电解槽、压滤机、电极、直流电源等，化学试剂中的各种酸、碱用量大，因而成本相对较高。本发明所需设备仅为石英玻璃容器和电炉(规模生产可借用中频炉、石墨容器)，反应试剂仅有活性炭和硼酸两种，且用量很少，活性炭用量仅为粗碲量的1～5％，硼酸用量仅为粗碲量的0.1～0.5％，因而成本低廉。
4、产品质量高。
按本发明的步骤操作，在加硼酸扒渣除杂前先加碲粉重量1～5％的活性炭粉混匀进行还原熔炼1～1.5小时，然后加入硼酸扒渣除杂效果极好，绝大多数杂质均进入浮渣除去，浮渣与碲熔浆分离清晰，浇铸后脱模顺畅，碲锭产品完全符合4N纯度要求，可供制备5～7N高纯碲作原料。
附图说明
图1为粗碲的还原熔炼和扒渣提纯工艺流程框图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
(1)试样制备
将纯度为1～3N的粗碲，采用球磨方法，加工成平均粒径为～74μm，要求平均粒径在74μm点95％以上，含水＜1％；
(2)还原熔炼
将上述合乎样品制备要求的碲粉100份，与碲粉重量1％的分析纯活性炭充分混匀，置入石墨或石英玻璃容器内，在中频炉内或电炉上加热至480℃，进行还原熔炼，时间1小时，此时碲已全部熔化，熔炼过程中，炉口必须封闭以防止氧化，同时开启收尘设备；
(3)扒渣
向不熔杂质铜、铝、铁、锰、镍、硅、钙和镁和已溶杂质铋、钠、铅、锑、锡和锌的碲熔浆中加入分析纯细粒状硼酸量为碲粉重量的0.1％，搅拌造渣5分钟，造渣过程中，大量杂质与硼酸结合形成浮渣，上浮至碲熔浆顶部，用石英玻璃勺子逐渐扒除，直到碲熔浆中无浮渣产生为止；
(4)浇铸
将上述扒除杂质后碲熔浆，缓缓倾入石墨模子中进行浇铸，石墨模子形态视用户需要而定，浇铸后自然冷却。
实施例2
(1)试样制备
将纯度为1～3N的粗碲，采用球磨方法，加工成粒径为～74μm，要求粒径在74μm点95％以上，含水＜1％；
(2)还原熔炼
将上述合乎样品制备要求的碲粉100份，与碲粉重量5％的分析纯活性炭充分混匀，置入石墨或石英玻璃容器内，在中频炉内或电炉上加热至500℃，进行还原熔炼，时间1.5小时，此时碲已全部熔化，熔炼过程中，炉口必须封闭以防止氧化，同时开启收尘设备；
(3)扒渣
向不熔杂质铜、铝、铁、锰、镍、硅、钙和镁和已溶杂质铋、钠、铅、锑、锡和 锌的碲熔浆中加入分析纯细粒状硼酸量为碲粉重量的0.5％，搅拌造渣10分钟，造渣过程中，大量杂质与硼酸结合形成浮渣，上浮至碲熔浆顶部，用石英玻璃勺子逐渐扒除，直到碲熔浆中无浮渣产生为止；
(4)浇铸
将上述扒除杂质后碲熔浆，缓缓倾入石墨模子中进行浇铸，石墨模子形态视用户需要而定，浇铸后自然冷却。
实施例3
(1)试样制备
将纯度为1～3N的粗碲，采用球磨方法，加工成粒径为～74μm，要求粒径在74μm点95％以上，含水＜1％；
(2)还原熔炼
将上述合乎样品制备要求的碲粉100份，与碲粉重量3％的分析纯活性炭充分混匀，置入石墨或石英玻璃容器内，在中频炉内或电炉上加热至490℃，进行还原熔炼，时间1.2小时，此时碲已全部熔化，熔炼过程中，炉口必须封闭以防止氧化，同时开启收尘设备；
(3)扒渣
向不熔杂质铜、铝、铁、锰、镍、硅、钙和镁和已溶杂质铋、钠、铅、锑、锡和锌的上述碲熔浆中加入分析纯细粒状硼酸量为碲粉重量的0.3％，搅拌造渣8分钟，造渣过程中，大量杂质与硼酸结合形成浮渣，上浮至碲熔浆顶部，用石英玻璃勺子逐渐扒除，直到碲熔浆中无浮渣产生为止；
(4)浇铸
将上述扒除杂质后碲熔浆，缓缓倾入石墨模子中进行浇铸，石墨模子形态视用户需要而定，浇铸后自然冷却。
对比实例
将1N～3N粗碲粉在石英玻璃容器中加热至500℃1h，使碲熔化，然后加碲粉重量0.3％的硼酸搅拌扒渣5～10分钟，结果碲熔浆与浮渣难以分离，上浮渣少，出现大量黄绿色粘稠物粘附于容器壁上，倾于石墨模中，脱模困难，未达到扒渣除杂目的，试验失败。原料及4N碲产品成分分析结果详见表1所示。
表1原料1～3N碲和产品4N碲采用ICP仪器检验结果与企业标准比较
Claims (3)
1.粗碲的还原熔炼和扒渣提纯的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)试样制备
将纯度为1～3N的粗碲，采用球磨方法加工成平均粒径＜74μm，要求粒径在74μm占95％以上，含水＜1％；
(2)还原熔炼
将上述合乎样品要求的碲粉100重量份，与碲粉重量为1％～5％的分析纯活性炭充分混匀，置入石墨或石英玻璃容器内，在中频炉内或电炉上加热至480～500℃，进行还原熔炼，时间1～1.5小时，此时碲已全部熔化，熔炼过程中，炉口必须封闭以防止氧化，同时开启收尘设备；
(3)扒渣
向不熔杂质铜、铝、铁、锰、镍、硅、钙和镁以及已熔杂质铋、钠、铅、锑、锡和锌的上述碲熔浆中，加入分析纯细粒状硼酸量为碲粉重量的0.1％～0.5％，搅拌造渣5～10分钟，造渣过程中，大量杂质与硼酸结合形成浮渣，上浮至碲熔浆顶部，用石英玻璃勺子逐渐扒除，直到碲熔浆中无浮渣产生为止；
(4)浇铸
将上述扒除杂质后碲熔浆，缓缓倾入石墨模子中进行浇铸，石墨模子形态视用户需要而定，浇铸后自然冷却。
2.如权利要求1所述粗碲的还原熔炼和扒渣提纯的方法，其特征在于活性炭的用量为碲粉量的2％～3％。
3.如权利要求1所述粗碲的还原熔炼和扒渣提纯的方法，其特征在于硼酸的用量为碲粉量的0.2％～0.3％。
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