CN109052339A - 一种从碲化铜或铜碲渣中提取碲的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于真空冶金技术领域，公开一种从碲化铜或铜碲渣中提取碲的方法，将碲化铜或铜碲渣加硫化剂硫化，经过真空蒸馏工序实现碲的提取，包括以下步骤：步骤一、将碲化铜或铜碲渣和硫化剂按一定的比例混合，置于容器中进行硫化反应，得到单质碲与硫化铜物质混合的硫化产物；步骤二、将步骤一得到的硫化产物置于真空炉中进行真空蒸馏，将碲从混合物中分离，得到单质碲和硫化铜渣。碲化铜或铜碲渣经过硫化和真空蒸馏工序实现碲的提取。本发明方法不使用酸碱溶液，不产生三废，整个工艺流程对环境友好，不会对环境造成污染，经过实际生产验证，使用本发明得到的碲单质纯度高达97～99.9％。

Description

一种从碲化铜或铜碲渣中提取碲的方法
技术领域
本发明涉及一种从碲化铜或铜碲渣中提取碲的方法，属于真空冶金技术领域。
背景技术
碲是一种稀散金属，自然界中的碲极难形成独立矿床，大多伴生于铜、铅、金、银等矿物中，常与铜、银、金呈Cu2Te、Ag2Te、Au2Te等化合物的形式存在。在铜、镍和铅的电解精炼中这些化合物不发生电解而沉入阳极泥中，铜碲渣是处理铜阳极泥过程中得到的中间产品，某些工艺中得到的铜碲渣主要成分为碲化铜，可以作为提取碲的重要原料。然而富含稀贵金属的高碲铜渣，由于技术原因长期堆存、积压，污染了环境且造成了资源的极大浪费，也给生产企业的成本带来了严重负担。而随着高新技术的发展，对碲及其化合物的需求越来越大，如何从碲化铜或高铜碲渣中分离铜等杂质和提取元素碲并提高其品位成为了研究重点。
此外，基于碲元素与硅元素有相似的性质，碲化铜等碲化物在精密半导体和光电材料领域有着广泛的用途，随着半导体和光电材料的报废，如何环保高效地从废弃的碲化铜等碲化物中提取碲亦成为了需要研究解决的问题。
目前，从碲化铜或铜碲渣中回收碲的方法有氧化加压浸出、氧化焙烧高温浸出、硫酸化焙烧以及低温氧化焙烧等。中国发明专利CN104928483A公开了一种碲化铜渣综合回收银、硒、碲、铜的方法，该方法在碲化铜渣中加入含有氧化剂的稀硫酸溶液并加热搅拌浸出后，从浸出液中回收铜，酸浸渣中加碱再次浸出，碱浸液经过净化、沉碲、煅烧、电解后制得精碲。中国发明专利CN104445101A公开了一种从碲化铜中提取铜和碲的方法，其将碲化铜渣和双氧水及硫酸混合进行氧化浸出，在浸出液中加入草酸类脱铜剂混合后加入置换剂亚硫酸钠或二氧化硫气体后反应得到碲。如上处理方法都需要使用酸溶液和碱溶液，流程一般包括氧化酸浸、碱浸分离、固液分离、煅烧、还原等，对溶液和物料条件要求高，工艺繁杂、流程冗长、周期长等问题，不仅应用受到限制，最终铜碲分离程度也较低、碲回收率不高，使用酸、碱溶液还会带来较大的环境污染问题。
发明内容
本发明提供一种从碲化铜或铜碲渣中提取碲的方法，解决现有从碲化铜等碲化物或铜碲渣中提取碲的方法中存在的问题和不足，该方法对环境友好，提取碲的过程中无废水产生，一次工艺过程后铜碲分离反应彻底、碲的直收率高。
本发明中所述的一种从碲化铜或铜碲渣中提取碲的方法，将碲化铜或铜碲渣加硫化剂硫化，形成单质碲与硫化铜等物质组成的混合物，再采用真空蒸馏的方法将单质碲从混合物中分离提取出来。具体包括以下步骤：
步骤一、将碲化铜或铜碲渣和硫化剂按一定的比例混合，置于容器中进行硫化反应，得到单质碲与硫化铜物质混合的硫化产物；
步骤二、将步骤一得到硫化产物置于真空炉中进行真空蒸馏，将碲从混合物中分离，得到单质碲和硫化铜渣。
作为该方案的进一步改进，所述步骤一为按硫元素与碲化铜或铜碲渣中碲元素摩尔比≥1:1配比加入硫化剂，混合均匀后，置于容器中加热进行硫化反应，硫化反应温度控制在300～600℃之间。
作为该方案的进一步改进，所述硫化剂为硫磺。
在硫化反应之前进行焙烧预处理，预处理在无氧或稀氧条件下进行，其目的是使碲化铜或铜碲渣中的水分或硫酸盐类氧化性物质分解挥发，从而减少硫化时需要加入的硫磺量。
进一步地，所述步骤二中，真空蒸馏的炉内压强为5～200pa，蒸馏温度为900～1450℃。
本发明公开一种从碲化铜等碲化物或铜碲渣中提取碲的方法，将碲化铜或铜碲渣加硫化剂硫化，其中的硫化剂会将化合物中的碲置换出来形成单质碲；再采用真空蒸馏的方法从碲和硫化物的混合物中分离提取碲。往铜碲渣中加入硫磺后发生如下反应：Cu2Te+S＝Cu2S+Te。基于硫化铜、硫和碲饱和蒸汽压的差异，在真空状态下进行蒸馏，硫和碲将优先挥发，再利用硫和碲冷凝位置不同将硫和碲分离，从而将碲从混合物中分离出来，实现铜碲渣中碲的提取。
本发明对碲化铜或铜碲渣进行硫化的过程中，加硫硫化从反应物中置换出单质碲，最后，采用真空蒸馏的物理方法，实现碲和硫化物的分离。过程中只需要加入硫化剂一种反应物质进行一步化学反应，大大缩短工业流程，最终不产生有毒有害物质，不会对环境造成不利影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明用硫化剂将碲化铜等碲化物或铜碲渣原料进行硫化，得到单质碲和硫化铜等物质组成的混合物，再进行真空蒸馏分离提取碲，与现有的方法相比，本发明不使用酸碱溶液，不产生三废，整个工艺流程不会造成污染，利于环境保护。
(2)本发明方法工艺流程短，操作简单，处理周期短。
(3)经过实际生产验证，使用本发明得到的碲单质纯度高，达到97～99.9％。
附图说明
图1是本发明方法的工艺流程框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示为本发明的工艺流程框图，本发明方法通过硫化和真空蒸馏工序，可实现从碲化铜等碲化物或铜碲渣中碲的提取。
(1)碲化铜或铜碲渣的硫化
本发明中碲化铜或铜碲渣硫化所使用的硫化剂为硫磺，碲化铜或铜碲渣加入硫磺硫化后，硫会将碲化物中的碲置换出来形成单质碲，其发生的反应如下：Cu2Te+S＝Cu2S+Te。在一定的反应温度下，组成的吉布斯自由能为ΔGCu2Te＝-25.05Kcal/mol，ΔGCu2S＝-25.8Kcal/mol，可见硫化铜的吉布斯自由能低于碲化铜的吉布斯自由能，这就表示铜的硫化物比其碲化物稳定，因此上述反应趋于向右进行。
将碲化铜或铜碲渣与硫磺按照一定的比例混合，加入到容器并加以搅拌，反应温度为300～600℃，在此温度下恒温反应一段时间后使其反应彻底。理论上，按硫元素与碲元素摩尔比为1:1的配比加入硫磺即可，但由于硫化过程中硫的损失较大，实际加入量需在理论值的基础上有一定的过量，即硫元素与碲元素摩尔比为≥1:1。
若碲化铜或铜碲渣原料中含有水分或其它硫酸盐等物质，可先将其进行焙烧预处理，预处理在无氧或稀氧条件下进行，其目的是使原料中的水分或硫酸盐类氧化性物质分解挥发，从而减少硫化时需要加入的硫磺量，并避免在后续蒸馏过程中因硫酸盐的分解造成真空度差。
(2)硫化产物真空蒸馏分离提取碲
基于硫化铜、硫与碲的饱和蒸汽压的差异，在真空状态下进行蒸馏，硫和碲将优先挥发，由于硫的沸点远低于碲的沸点，需要在温度更低的位置冷凝，利用硫和碲冷凝位置不同可将硫和碲分离，从而将碲从混合物中分离出来形成碲单质，实现铜碲渣中碲的提取。
将硫化产物置于真空炉内，在炉内压强为5～200pa，蒸馏温度为900～1450℃条件下进行真空蒸馏，碲将优先挥发进入冷凝段冷凝得到碲单质，实现铜碲渣中碲的提取。
实施例1
步骤一、将300kg碲化铜废料(检测含Te～46％)和34.5Kg硫磺置于密闭容器中加热，同时搅拌，加热的温度为350℃，反应时间2h，将碲从碲化铜中置换出来，得到碲和硫化铜的混合的硫化产物。
步骤二、将硫化产物置于真空炉中，控制炉内压强200Pa，蒸馏温度1450℃，在此条件下蒸馏6h。经过真空蒸馏，得到挥发物134.1kg，残留物199.7kg。
经过蒸馏，所得到的冷凝物即为碲单质，其纯度约为98.48％，蒸馏后的残余物中含碲1.98％。
实施例2
步骤一、将500kg铜碲渣(检测含Te～25％)和60kg硫磺混合均匀后，将其置于密闭容器中加热，同时搅拌，加热的温度为450℃，反应时间3h，将碲从铜碲渣中置换出来，得到碲和硫化铜等物质组成的硫化产物。
步骤二、将硫化产物置于真空炉中，控制炉内压强50Pa，蒸馏温度1250℃，在此条件下蒸馏8h。经过真空蒸馏，得到挥发物116.9kg，残留物411.8kg。
所得到的冷凝物即为碲单质，其纯度约为97.59％，蒸馏后的残余物中含碲2.97％。
实施例3
步骤一、将300kg铜碲渣(检测含Te～25％)置于带尾气处理的电阻炉中，加热至650～800℃，焙烧2h进行预处理。此过程中，物料中的水分蒸发，所包含的的硫酸盐等盐类分解挥发，经过预处理后得到产物225kg。
步骤二、向焙烧后的铜碲渣中加入约22kg硫磺，将其置于密闭容器中加热，同时搅拌，加热的温度为550℃，反应时间1.5h，将碲从铜碲渣中置换出来，得到碲和硫化铜等物质组成的硫化产物。
步骤三、将硫化产物置于真空炉中，控制炉内压强20Pa，蒸馏温度1050℃，在此条件下蒸馏6h。经过真空蒸馏，得到挥发物71.3kg，残留物174.7kg。
经过蒸馏，所得到的冷凝物即为碲单质，其纯度约为99.51％，蒸馏后的残余物中含碲2.17％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，仍然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种从碲化铜或铜碲渣中提取碲的方法，其特征在于，碲化铜或铜碲渣经过硫化和真空蒸馏工序实现碲的提取，包括以下步骤：
步骤一、将碲化铜或铜碲渣和硫化剂按一定的比例混合，置于容器中进行硫化反应，得到单质碲与硫化铜物质混合的硫化产物；
步骤二、将步骤一得到的硫化产物置于真空炉中进行真空蒸馏，将碲从混合物中分离，得到单质碲和硫化铜渣。
2.如权利要求1所述一种从碲化铜或铜碲渣中提取碲的方法，其特征在于，所述步骤一为按硫元素与碲化铜或铜碲渣中碲元素摩尔比≥1:1配比加入硫化剂，混合均匀后，置于容器中加热进行硫化反应，硫化反应温度控制在300～600℃之间。
3.如权利要求1或2所述一种从碲化铜或铜碲渣中提取碲的方法，其特征在于，所述硫化剂为硫磺。
4.如权利要求1或2所述一种从碲化铜或铜碲渣中提取碲的方法，其特征在于，在硫化反应之前进行焙烧预处理，预处理在无氧或稀氧条件下进行。
5.如上述任一项权利要求所述一种从碲化铜或铜碲渣中提取碲的方法，其特征在于，所述步骤二中，真空蒸馏的炉内压强为5～200pa，蒸馏温度为900～1450℃。
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