CN104944387B - 一种常压密闭通氧回收铜阳极泥中碲的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种常压密闭通氧回收铜阳极泥中碲的方法，具体步骤为：向铜阳极泥中加入稀硫酸和稀硝酸的混酸进行调浆，控制铜阳极泥在浆液中的重量体积比为15~25g/mL，混酸中稀硫酸浓度为0.5~2mol/L，稀硝酸浓度为0.03~0.1mol/L；将调好的浆液置于密闭容器中，通入氧气排除其中空气，浸出温度为100~115℃，搅拌转速为300~500r/min，常压下浸出0.5~1.5h后进行固液分离。本发明方法具有浸出率高，安全可靠，易操控等优点，碲的浸出率达到97.6~99.8%；并且本发明方法能耗低，对反应仪器的要求低，可降低成本，有利于实现铜阳极泥中元素碲的工业化回收。

Description

一种常压密闭通氧回收铜阳极泥中碲的方法

技术领域

本发明属于冶金工艺技术领域，具体涉及一种常压密闭通氧回收铜阳极泥中碲的方法。

背景技术

碲属于稀散元素，主要应用于冶金以及电子工业。在冶金方面，合金中加入少量的碲，可以改善合金性能，例如在钢中加入0.04%左右的碲，就可以将其切削速度提高三倍，而不影响其机械强度；向铅基合金加入0.01%~0.5%的碲可以提高其抗腐蚀性、硬度，以及弹性。在电子工业方面，碲是良好的半导体材料，还可以应用于太阳能电池的制作。此外，碲还可应用于化工橡胶工业，催化剂，玻璃工业以及摄影、印刷的调色剂等等。近几年来碲的需求主要为两个方面：一是国外的Cu-Te合金和太阳能电池；二是Te-Bi系半导体制冷器件及热电材料。我国碲的净耗为86~115吨/年，占世界碲需求的30%，其中绝大部分碲用于制备Te-Bi系的半导体致冷器件。随着碲在Cd-Te太阳能电池、小型电冰箱热电材料与TeGeSb靶材等领域应用越来越多，全球碲的供需矛盾将日趋加剧。

碲与硫的化学性质相近，属于典型的亲铜元素，在自然界中大多数情况下以Te^2-离子状态出现，Te^2-的离子半径大，变形能力强，可与其他金属形成极性键，乃至共价键，属于典型的类金属元素，其金属性很强，易与亲铜的金属，特别是原子序数高的金、银、汞、铅、铋、铜形成碲化物，出现在含有铜、铋、铅的金或银的多金属矿床中。碲主要在低温热液阶段结晶析出，富集于中低温热液的细脉浸染型铜矿中。在铜冶炼的过程中，碲得到了不断的富集，目前有色冶金工业中提取碲的原料主要为铜电解阳极泥。铜阳极泥是在铜电解精炼过程中产出的一种副产品。当电解铜时，铜阳极中的碲全部转入阳极泥中，其中碲的存在形态较复杂，主要为碲化银、碲化铜、碲化金以及铜银硒碲化合物，这也增加了提取碲的难度，因此需要一种创新性的方法，以克服传统方法的缺点，达到高效、节能、快速回收碲的效果。

目前，从铜阳极泥中提取碲的方法主要有两种，一种是传统方法，即先进行硫酸化焙烧，焙烧后，再加入苛性钠浸出体系残渣中的碲；另一种是氧压浸煮法，利用高压釜在氧压，高温的条件下浸出碲。传统的硫酸化焙烧法在操作时产生大量有害气体，存在污染大，能耗大的缺点，且碲的回收率不高，有价金属走向分散；氧压浸煮法分为酸浸和碱浸两种，酸浸工艺使用的硫酸浓度高达93%，存在酸耗高和浸出条件恶劣的缺陷；而碱浸工艺存在氧和碱消耗过大的缺陷。此外，氧压浸煮法还存在能耗高、操作危险、对设备以及材质要求高等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种常压密闭通氧回收铜阳极泥中碲的方法。本发明方法在常压下进行，仅加入极少量的硝酸，就可大幅度的提高碲的浸出率，具有能耗低、污染小、操作简单、安全性高、对反应仪器要求低等优点。本发明目的技术方案如下：

一种常压密闭通氧回收铜阳极泥中碲的方法，包括以下工艺步骤：

（1）向铜阳极泥中加入稀硫酸和稀硝酸的混酸进行调浆，控制铜阳极泥在浆液中的重量体积比为15~25g/mL，混酸中稀硫酸浓度为0.5~2mol/L，稀硝酸浓度为0.03~0.1mol/L；

（2）将调好的浆液置于密闭容器中，开启搅拌，通入氧气排除其中空气，浸出温度为100~115℃，搅拌转速为300~500r/min，常压下浸出0.5~1.5h后进行固液分离，得到含碲浸出液。

所述铜阳极泥的化学成分按重量百分比为：Te 0.4~1.2%，Ag 3.1~5.6%，Cu 10.8~13.7%。

碲的浸出率为97.6~99.8%。

本方法可能涉及的主要化学反应方程式如下：

Ag₂Te+8HNO₃ = 2AgNO₃+H₂TeO₃+6NO₂+3H₂O

Ag₂Te+4HNO₃ = 2AgNO₃+H₂TeO₃+2NO+H₂O

2AgNO₃+H₂SO₄=Ag₂SO₄+2HNO₃

Cu₂Te+12HNO₃ = Cu(NO₃)₂+H₂TeO₃+8NO₂+5H₂O

3Cu₂Te+20HNO₃ = 6Cu(NO₃)₂+3H₂TeO₃+8NO+7H₂O

2NO+O₂=2NO₂

3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO

本发明利用硝酸的催化氧化特性，在密闭的情况下通入氧，可以大大的减少硝酸的使用量，实现硝酸的循环利用。在反应过程中，硝酸首先氧化碲化物，变为一氧化氮，一氧化氮遇氧迅速生成二氧化氮，二氧化氮被水吸收重新生成硝酸，从而被消耗的硝酸得以回收并连续使用。反应过程中，虽然硝酸能够起到氧化作用，但是最终电子的受体是氧。因而，硝酸在反应中主要起催化剂的作用，氧气是反应的主要氧化剂。因此，在密闭通氧的条件下，只需加入极少量的硝酸，就能有效浸出碲。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用常压密闭通氧浸出铜阳极泥中碲的方法，具有浸出率高，安全可靠，易操控等优点，碲的浸出率达到97.6~99.8%；并且本发明方法能耗低，对反应仪器的要求低，可降低生产成本，有利于实现铜阳极泥中元素碲的工业化回收。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明实施所采用的铜阳极泥来源于一所大型有色冶金和化工联合企业。

实施例1

铜阳极泥的成分按重量百分比含Te 0.4%，Ag 3.5%，Cu 12.6%。

（1）向铜阳极泥中加入稀硫酸和稀硝酸的混酸进行调浆，控制铜阳极泥在浆液中的重量体积比为20g/mL，混酸中稀硫酸浓度为0.5mol/L，稀硝酸浓度为0.03mol/L；

（2）将调好的浆液置于密闭容器中，开启搅拌，通入氧气排除其中空气，浸出温度为110℃，搅拌转速为400r/min，常压下浸出0.5h后进行固液分离，得到含碲浸出液。

分析结果可得，碲的浸出率为98.7%。同样条件，不加硝酸的情况下，碲的浸出率为15.3%。

实施例2

铜阳极泥的成分按重量百分比含Te 1.2%，Ag 3.1%，Cu 11.5%。

（1）向铜阳极泥中加入稀硫酸和稀硝酸的混酸进行调浆，控制铜阳极泥在浆液中的重量体积比为15g/mL，混酸中稀硫酸浓度为2mol/L，稀硝酸浓度为0.1mol/L；

（2）将调好的浆液置于密闭容器中，开启搅拌，通入氧气排除其中空气，浸出温度为100℃，搅拌转速为500r/min，常压下浸出1.5h后进行固液分离，得到含碲浸出液。

分析结果可得，碲的浸出率为97.6%。同样条件，不加硝酸的情况下，碲的浸出率为18.4%。

实施例3

铜阳极泥的成分按重量百分比含Te 0.6%，Ag 5.4%，Cu 13.7%。

（1）向铜阳极泥中加入稀硫酸和稀硝酸的混酸进行调浆，控制铜阳极泥在浆液中的重量体积比为15g/mL，混酸中稀硫酸浓度为1.5mol/L，稀硝酸浓度为0.06mol/L；

（2）将调好的浆液置于密闭容器中，开启搅拌，通入氧气排除其中空气，浸出温度为115℃，搅拌转速为400r/min，常压下浸出1h后进行固液分离，得到含碲浸出液。

分析结果可得，碲的浸出率为99.8%。同样条件，不加硝酸的情况下，碲的浸出率为16.8%。

实施例4

铜阳极泥的成分按重量百分比含Te 1.1%，Ag 5.6%，Cu 10.8%；

（1）向铜阳极泥中加入稀硫酸和稀硝酸的混酸进行调浆，控制铜阳极泥在浆液中的重量体积比为25g/mL，混酸中稀硫酸浓度为1mol/L，稀硝酸浓度为0.08mol/L。

（2）将调好的浆液置于密闭容器中，开启搅拌，通入氧气排除其中空气，浸出温度为105℃，搅拌转速为300r/min，常压下浸出1h后进行固液分离，得到含碲浸出液。

分析结果可得，碲的浸出率为98.2%。同样条件，不加硝酸的情况下，碲的浸出率为13.3%。

实施例5

铜阳极泥的成分按重量百分比含Te 0.8%，Ag 3.6%，Cu 12.5%；

（1）向铜阳极泥中加入稀硫酸和稀硝酸的混酸进行调浆，控制铜阳极泥在浆液中的重量体积比为20g/mL，混酸中稀硫酸浓度为2mol/L，稀硝酸浓度为0.05mol/L。

（2）将调好的浆液置于密闭容器中，开启搅拌，通入氧气排除其中空气，浸出温度为105℃，搅拌转速为400r/min，常压下浸出1.5h后进行固液分离，得到含碲浸出液。

分析结果可得，碲的浸出率为99.1%。同样条件，不加硝酸的情况下，碲的浸出率为16.1%。

Claims (1)

1.一种常压密闭通氧回收铜阳极泥中碲的方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

(1)向铜阳极泥中加入稀硫酸和稀硝酸的混酸进行调浆，控制铜阳极泥在浆液中的重量体积比为15～25g/mL，混酸中稀硫酸浓度为0.5～2mol/L，稀硝酸浓度为0.03～0.1mol/L；

(2)将调好的浆液置于密闭容器中，开启搅拌，通入氧气排除其中空气，浸出温度为100～115℃，搅拌转速为300～500r/min，常压下浸出0.5～1.5h后进行固液分离，得到碲浸出率为97.6～99.8％的含碲浸出液。