CN103552996A

CN103552996A - 一种微波酸浸从铜阳极泥中回收碲的方法

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Publication number: CN103552996A
Application number: CN201310493791.1A
Authority: CN
Inventors: 杨洪英; 马致远; 陈国宝; 吕阳; 佟琳琳
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明属于稀散金属的湿法冶金领域，特别涉及一种微波酸浸从铜阳极泥中回收碲的方法。具体步骤是首先向沥干水分后的铜阳极泥中加入浓度为50~400g/L的硫酸调浆，得到铜阳极泥浆料，控制铜阳极泥浆料中铜阳极泥的重量浓度在1~30%，将所得的铜阳极泥浆料置于微波反应炉中，向铜阳极泥浆料中通入或加入氧化剂，调节微波频率为2450MHz，微波加热功率为100~900w，在常压下浸出反应1~20min后出料，进行固液分离，得到含碲的浸出液。本发明的技术方案缩短了铜阳极泥的处理时间，加大了处理量，提高了碲的浸出率，使铜阳极泥中其他有价金属走向合理且集中，有利于综合回收，既降低了能耗，又不需要特殊的高压装备，同时具有较快的浸出速度。

Description

一种微波酸浸从铜阳极泥中回收碲的方法

技术领域

本发明属于稀散金属的湿法冶金领域，特别涉及一种微波酸浸从铜阳极泥中回收碲的方法。

背景技术

碲属于稀散金属，是一种冶金工业中广泛使用的合金添加剂，石油化学工业中的催化剂和硫化剂，电子和电气工业中重要的半导体和光学器件原料，是当代高技术新材料的支撑材料。碲以其在现代高科技工业、国防与尖端技术领域中所占有的重要地位，越来越受到人们的重视，应用范围也越来越广，对国民经济的发展的影响到越来越大。

世界上大部分可回收碲都伴生于铜矿床和碲化物型金银矿床中。工业生产碲的主要来源是铜电解精炼过程中产生的阳极泥。铜在电解精炼时，在直流电作用下阳极上的铜和电位较负的贱金属溶解进入溶液，而正电性金属，如金、银和铂族金属它们在阳极上不进行电化学溶解，而以极细的分散状态落入槽底成为铜阳极泥。铜阳极泥含有大量的贵金属和稀有元素，是提取稀贵金属的重要原料。由于阳极泥中通常都含有较多的铜、硒、碲及银等，因此从铜阳极泥中回收提取碲的工艺都较复杂。

对于从铜阳极泥回收碲，目前国内外采用较多的方法是硫酸化焙烧-碱浸法、氧化酸浸法、苏打熔炼法等。

硫酸化焙烧-碱浸法是应用较广的传统工艺，目前为国内外大多数工厂所采用，基本流程为：“铜阳极泥→硫酸化焙烧蒸硒→稀酸分铜→碱浸分碲→电解制备金属碲”，该工艺的缺点是：(1)能耗高、操作环境差；(2)有大量二氧化硫生成，环境污染严重；(3)硒回收操作复杂，渣中贵金属与碲分离困难，碲、硒回收率低。

氧化酸浸法过程可以不产生二氧化硫，但由于氧化法的反应温度不能很高（最高不超过90℃），因此反应强度较弱、反应时间较长，需要6小时甚至更长时间完成浸碲的任务，并且铜、碲、硒浸出率都很低。为了解决常压酸浸反应速度慢，效率低，耗时长的问题，高温加压酸浸工艺逐渐受到关注，此工艺具有处理时间短，处理量大，浸出速度快等优点，但同时也存在着能耗高、设备要求高等缺点。

苏打熔炼法也是一种广泛用于从阳极泥中回收硒、碲的方法。此工艺的缺点是：(1)工艺流程较复杂，浸出对渣的要求较高；(2)能耗高，环境污染严重；(3)碲回收操作复杂。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种微波酸浸从铜阳极泥中回收碲的方法，目的是缩短铜阳极泥的处理时间，加大处理量，提高碲的浸出率，使铜阳极泥中其他有价金属走向合理且集中，有利于综合回收，既降低了能耗，又不需要特殊的高压装备，同时具有较快的浸出速度。

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：

（1）向铜阳极泥中加水进行粗调浆，筛去颗粒直径大于5mm的沙粒类杂质，沥干水分，向沥干水分后的铜阳极泥中加入浓度为50~400g/L的硫酸调浆，得到铜阳极泥浆料，控制铜阳极泥浆料中铜阳极泥的重量浓度在1~30%；

（2）将所得的铜阳极泥浆料置于微波反应炉中，向铜阳极泥浆料中通入或加入氧化剂，调节微波频率为2450MHz，微波加热功率为100~900w，在常压下浸出反应1~20min后出料，进行固液分离，得到含碲的浸出液。

所述的加入的氧化剂为压缩空气、工业纯氧、富氧空气或H₂O₂中的一种或两种；采用H₂O₂时，H₂O₂的用量为0.05~5molH₂O₂/L浆料。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

本发明的原理是利用电流使磁控管产生微波，通过波导传输到加热器中。由于带电粒子的传导和介电质极化，微波场中物质分子偶极化响应速率与微波频率相当，然而在微波作用下导致的电介质偶极极化往往又滞后于微波频率，使微波场能量损耗并转化为热能。处于加热器中的物料，吸收微波功率后，本身分子的运动在高频交变电磁厂中受到干扰和阻碍，使离子导热并且分子的偶极子发生旋转，产生了类似摩擦的作用，温度也随之升高。在一般条件下，微波可方便地穿透如玻璃、陶瓷、某些塑料等材料。传统浸取方法中矿物加热浸出一定时间后，浸出反应产生的较致密物质会包裹未反应矿核，使浸出反应受阻。而采用微波强化浸取配有相应添加物的矿石，使矿粒间产生热应力裂纹和孔隙或与添加物反应，不断更新反应界面，将有助于改善浸出效果，由于微波的特性以及微波的热效应和非热效应，使得微波加热相对于传统加热具有很多无可比拟的优点。以硫酸和双氧水为介质，对铜阳极泥进行微波酸浸实验，该法具有反应速度快，浸出率高等特点。

本方法可能涉及到的主要化学反应方程式如下：

Cu₂Te +2O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+H₂TeO₃+H₂O

H₂TeO₃+0.5O₂= H₂TeO₄

Cu₂Te+4H₂O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+H₂TeO₃+5H₂O

Ag₂Te+3H₂O₂+H₂SO₄=Ag₂SO₄+H₂TeO₃+3H₂O

SO₂+H₂O₂=H₂SO₄

本发明达到的技术经济指标：碲浸出率94.5~99.6%。

与现有工艺相比存在如下优点：

（1）加热均匀。常规加热是物质表面先发热，然后通过热传导把热量传到物质内部。使用微波辅助铜阳极泥的浸出过程，微波加热是从物质的内部加热，具有自动平衡的性能，因而加热均匀，可避免常规加热过程中容易引起的表面硬化和不均匀现象。

（2）反应速率快，浸出率高。避免了同类型浸出中较长的浸出时间和大部分情况下较低的浸出率，较同等条件下未经过微波处理的浸出率提高了15~35%以上。

（3）微波加热速度快。只需常规方法的百分之一到千分之一的时间就可完成加热过程。这是因为微波能够渗入到物料内部，对被加热物料直接发热，而不是依靠物料本身的热传导，因而克服了常规加热方法加热慢的缺点，因此浸出时间大幅度降低。

（4）热效率高，节约能源。由于微波加热是微波直接对物料加热，除了有限的微波传输损耗外，几乎没有其它的额外损耗，所以微波加热十分省电节能。

（5）反应灵敏。常规的加热方法，不论是电热、蒸汽、热空气等要达到一定温度，都需要一定的预热时间。而利用微波加热，开机即可正常运转，调整微波输出功率，物料加热情况立即无惰性地随着改变，便于自动控制。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例中所用的铜阳极泥由某公司提供，所用铜阳极泥的成分如表1：

表1 铜阳极泥的成分

元素

Au

Ag

Cu

Ni

Se

Te

重量含量

172.9 g·t^-1

2.60%

12.11%

47.36%

3.22%

0.369%

实施例1

（1）向铜阳极泥中加水进行粗调浆，筛去颗粒直径大于5mm的沙粒类杂质，沥干水分，向沥干水分后的铜阳极泥中加入浓度为400g/L的硫酸调浆，控制铜阳极泥浆料中铜阳极泥的重量浓度在30%；

（2）将所得的铜阳极泥浆料置于微波反应炉中，向铜阳极泥浆料中入氧化剂H₂O₂，调节微波频率为2450MHz，微波加热功率为100w，在常压下浸出反应10min出料，进行固液分离，得到含碲的浸出液。

H₂O₂的用量为2.5molH₂O₂/L浆料。

浸出结束后经过化学分析碲的浸出率为94.5%（表2）。

实施例2

（1）向铜阳极泥中加水进行粗调浆，筛去颗粒直径大于5mm的沙粒类杂质，沥干水分，向沥干水分后的铜阳极泥中加入浓度为50g/L的硫酸调浆，控制铜阳极泥浆料中铜阳极泥的重量浓度在1%；

（2）将所得的铜阳极泥浆料置于微波反应炉中，向铜阳极泥浆料中入氧化剂H₂O₂，调节微波频率为2450MHz，微波加热功率为500w，在常压下浸出反应4min出料，进行固液分离，得到含碲的浸出液。

H₂O₂的用量为5molH₂O₂/L浆料。

浸出结束后经过化学分析碲的浸出率为98.9%（表2）。

实施例3

（1）向铜阳极泥中加水进行粗调浆，筛去颗粒直径大于5mm的沙粒类杂质，沥干水分，向沥干水分后的铜阳极泥中加入浓度为250g/L的硫酸调浆，控制铜阳极泥浆料中铜阳极泥的重量浓度在20%；

（2）将所得的铜阳极泥浆料置于微波反应炉中，向铜阳极泥浆料中入氧化剂H₂O₂，调节微波频率为2450MHz，微波加热功率为300w，在常压下浸出反应6min出料，进行固液分离，得到含碲的浸出液。

H₂O₂的用量为0.05molH₂O₂/L浆料。

浸出结束后经过化学分析碲的浸出率为99.1%（表2）。

实施例4

（1）向铜阳极泥中加水进行粗调浆，筛去颗粒直径大于5mm的沙粒类杂质，沥干水分，向沥干水分后的铜阳极泥中加入浓度为350g/L的硫酸调浆，控制铜阳极泥浆料中铜阳极泥的重量浓度在15%；

（2）将所得的铜阳极泥浆料置于微波反应炉中，向铜阳极泥浆料通入氧化剂压缩空气，调节微波频率为2450MHz，微波加热功率为700w，在常压下浸出反应1min出料，进行固液分离，得到含碲的浸出液。

浸出结束后经过化学分析碲的浸出率为98.2%（表2）。

实施例5

（1）向铜阳极泥中加水进行粗调浆，筛去颗粒直径大于5mm的沙粒类杂质，沥干水分，向沥干水分后的铜阳极泥中加入浓度为150g/L的硫酸调浆，控制铜阳极泥浆料中铜阳极泥的重量浓度在10%；

（2）将所得的铜阳极泥浆料置于微波反应炉中，向铜阳极泥浆料通入氧化剂富氧空气，调节微波频率为2450MHz，微波加热功率为900w，在常压下浸出反应20min出料，进行固液分离，得到含碲的浸出液。

浸出结束后经过化学分析碲的浸出率为99.6%（表2）。

实施例6

（1）向铜阳极泥中加水进行粗调浆，筛去颗粒直径大于5mm的沙粒类杂质，沥干水分，向沥干水分后的铜阳极泥中加入浓度为100g/L的硫酸调浆，控制铜阳极泥浆料中铜阳极泥的重量浓度在8%；

（2）将所得的铜阳极泥浆料置于微波反应炉中，向铜阳极泥浆料通入氧化剂压缩空气和工业纯氧，调节微波频率为2450MHz，微波加热功率为600w，在常压下浸出反应15min出料，进行固液分离，得到含碲的浸出液。

浸出结束后经过化学分析碲的浸出率为99.2%（表2）。

对比例

向铜阳极泥中加水进行粗调浆，筛去颗粒直径大于5mm的沙粒类杂质，沥干水分，向沥干水分后的铜阳极泥中加入浓度为350g/L的硫酸调浆，控制铜阳极泥浆料中铜阳极泥的重量浓度在5%，再向铜阳极泥矿浆中同时通入压缩空气，常压常温下进行浸出6h。浸出结束后经过化学分析碲的浸出率为59.8%（表2）。

表2 铜阳极泥微波酸浸结果比较

实施例	微波功率/W	酸度/ g·L^-1	浸出时间/min	碲浸出率/%
					1	100	400	10	94.5
2	500	50	4	98.9
					3	300	250	6	99.1
4	700	350	2	98.2
					5	900	150	20	99.6
6	600	100	15	99.2
					对比例	无	350	360	59.8

由表2可知，与传统方法相比，采用本发明的新方法反应强度较强，反应时间大大缩短，碲的浸出率提高显著。

Claims

1.一种微波酸浸从铜阳极泥中回收碲的方法，其特征在于按照以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种微波酸浸从铜阳极泥中回收碲的方法，其特征在于所述的加入的氧化剂为压缩空气、工业纯氧、富氧空气或H₂O₂中的一种或两种；采用H₂O₂时，H₂O₂的用量为0.05~5molH₂O₂/L浆料。