CN109536712B - 一种从铜碲渣中简单高效回收铜和碲的方法 - Google Patents

一种从铜碲渣中简单高效回收铜和碲的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种从铜碲渣中简单回收铜和碲的方法，属于稀散金属碲综合回收技术领域；本发明通过造渣熔炼、铜碲分离、酸浸中和沉碲、真空碳热还原等步骤分别有效回收金属碲及金属铜，本发明能够从铜碲渣中简单高效分别回收金属铜和金属碲，生产工艺简单，铜的回收率达98%以上，碲的回收率可达95%以上，碲的纯度大于99%。

Description

一种从铜碲渣中简单高效回收铜和碲的方法
技术领域
本发明涉及一种从铜碲渣中简单回收铜和碲的方法，属于稀散金属碲综合回收技术领域。
技术背景
碲是一种重要的稀散金属，在地壳中的含量按重量计为1×10-6%，非常稀少。碲性能优良，是一项具有重大战略意义的新能源材料。近年来，中国碲消费近80%用于薄膜太阳能、半导体、红外探测等新兴产业，尤其是碲化镉用于太阳能电池领域，大大提高光能转化效率，其余20%主要用于冶金、石化、电器等传统工业。
由于碲很难形成独立的具有工业开采价值的矿床，而是以碲化物的形式浸染在一些重金属（主要是铜、金和银）矿物中，因此世界所产碲主要从有色金属冶炼过程的副产物中综合回收而获得。由于世界和中国铜产能规模大，铜电解精炼过程中产生的铜阳极泥是提取碲的最主要原料，世界上90 %的碲从铜阳极泥中提取，由于各铜冶炼厂采用的铜原料不同，铜阳极泥的碲含量有较大差异，高的可达5％～6％，低的仅0.5%～0.8%，甚至更低，但大多数含量在1%左右。在铜阳极泥回收碲的工艺中，首先进行预脱铜处理，将阳极泥中的部分铜转化为硫酸铜进入浸出液中，得到的浸出渣送高压浸出工段进一步脱铜处理，其中部分银硒碲也溶解进入溶液。在该溶液中通入SO2气体，使Ag、Se还原沉淀得到银硒渣，将银硒渣压滤后所得滤液在一定温度下加入铜粉置换，得到铜碲渣。此铜碲渣是一种铜阳极泥回收碲的主要中间产物，由于铜-碲间相互作用力很强，如何将铜碲高效分离成为制约碲回收的关键。从铜碲渣中回收碲的方法主要有氧化酸浸法、氧化碱浸法以及萃取法回收溶液中的碲。这些方法都采用湿法过程分离铜碲，再综合回收其中的金属碲。该湿法分离过程工艺复杂，处理量小，试剂消耗量大，回收率不高。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种从铜碲渣中简单高效回收铜和碲，通过造渣熔炼、铜碲分离、酸浸中和沉碲、真空碳热还原等步骤分别有效回收金属碲及贵金属金属铜和贵金属；本发明能够从铜碲渣中简单、高效分别回收金属铜和金属碲，整个工艺流程安全可控，操作简便，铜的回收率达98%以上，碲的回收率可达95%以上，碲的纯度大于99%，本发明通过以下技术方案实现。
一种从铜碲渣中简单高效回收铜和碲的方法，其具体步骤如下：
（1）将铜碲渣粉碎后过50目筛得到铜碲渣粉末，按造渣剂与铜碲渣粉末的质量比为(0.5~1.5):1的比例将造渣剂与铜碲渣充分均匀混合，在1000~1500℃保温2~5h，保温过程中加以机械搅拌（搅拌桨的转速为30~50转/min），保温结束后，关闭电炉，产物随炉冷却至室温。
（2）铜碲分离：造渣熔炼结束后，产物分为上下两层，将上下两层分离后可分别得到上层富碲相和下层富铜相。
（3）酸浸中和沉碲：向上层富碲相中加入浓度为1~8mol/L的稀硫酸，将富碲相粉末全部溶解后，继续加稀硫酸，调整溶液pH为3~5，产生白色沉淀，经过滤、洗涤、干燥得到二氧化碲粉末。
（4）真空碳热还原：将得到的二氧化碲粉与木炭粉末按质量比为(0.1~0.5):1的比例进行混料，混合均匀后放入真空炉内进行真空碳热还原，控制炉内还原温度400~500℃，还原时间0.5~2h，收集挥发物即可到纯度为99%以上的碲。
本发明所述的铜碲渣原料来自于铜阳极泥碲回收工序中采用铜粉置换而得到，黑色固体粉状或块状，其主要成分为：Cu20~40%、Te15~40%、Se1~5%，其余为少量Pb及贵金属。使用时将铜碲渣依次放入破碎机和粉碎机中进行破碎10~30min、粉碎10~30min，得到铜碲渣粉末；用50目网筛将铜碲渣粉末筛分，能过网筛的进行下一步处理，不过网筛的返回继续粉碎。
优选的，本发明所述造渣剂为碳酸氢钾、硝酸钠和氯化钠中的一种或多种，成分原料易得易回收，且在加热条件不会对环境产生任何危害。
优选的，本发明步骤（2）中下层富铜相粉末经过洗涤干燥后返回铜冶炼工艺继续回收其中的铜和少量贵金属。
优选的，本发明步骤（3）经过滤、洗涤后所得余液可返回继续用于酸浸。
优选的，本发明步骤（3）中所得残留物收集后返回真空碳热还原的原料中，回收残余的二氧化碲和碳粉。
本发明的原理：
真空碳热还原反应的化学反应方程式为：
TeO2（s） + C（s） = Te↑ + CO2↑
本发明的有益效果：
（1）本发明采用火法造渣熔炼对铜和碲进行高效分离，成本低，操作工艺简单，处理量大，所需设备简单，造渣剂成分易得易回收，且在加热条件不会对环境产生任何危害。
（2）本发明对中和沉碲的得到的二氧化碲进行真空碳热还原，既可对碲的提取，同时也与Cu、Pb等杂质进行有效分离，从而将碲进行提纯，最终可得到99%以上纯碲；该真空碳热还原过程不会产生任何废弃、废水和废渣，符合国家绿色可持续发展战略方针。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
本实施例所述铜碲渣原料主要成分为Cu 36.31%、Te27.18%、Se2.43%，其余为水、少量Pb和微量Ag、Au等。
（1）将铜碲渣依次放入破碎机和粉碎机中进行破碎15min、粉碎20min，得到铜碲渣粉末；用50目网筛将铜碲渣粉末筛分，能过网筛的进行下一步处理，不过网筛的返回继续粉碎。
（2）将造渣剂中的碳酸氢钾与铜碲渣粉末按质量比1.0:1充分均匀混合，将造渣剂与铜碲渣粉末的混合物料置于电阻炉内，加热至1400℃，进行造渣熔炼，电阻炉升温速率为20℃/min，保温2h，保温过程中加以机械搅拌，搅拌桨的转速为30转/min，保温结束后，关闭电炉，产物随炉冷却至室温。
（3）造渣熔炼结束后，产物分为上下两层，对该产物的两层进行分离，分别得到上层富碲相和下层富铜相，所得上层富碲相粉末中加入1mol/L稀硫酸溶液，将富碲相粉末全部溶解后，继续加稀硫酸，调整溶液pH为3，产生白色沉淀，经过滤洗涤干燥得到二氧化碲粉末。
（4）上述得到的二氧化碲粉与木炭粉末按质量比为0.5：1的比例进行混料，混合均匀后放入真空炉内进行真空碳热还原，控制炉内还原温度500℃，还原时间1h，炉内压强30Pa，挥发物冷凝后收集得到碲产品。
上述步骤得到产物的分析结果如下：
Figure 480786DEST_PATH_IMAGE002
实施例2
本实施例所述铜碲渣原料主要成分为Cu 39.74%、Te34.32%、Se4.35%，其余为水和微量Ag、Au等。
（1）将铜碲渣依次放入破碎机和粉碎机中进行破碎10min、粉碎30min，得到铜碲渣粉末；用50目网筛将铜碲渣粉末筛分，能过网筛的进行下一步处理，不过网筛的返回继续粉碎。
（2）将造渣剂中的硝酸钠和氯化钠（1:1）与铜碲渣粉末按质量比1.2：1充分均匀混合。造渣剂与铜碲渣粉末的混合物料置于电阻炉内，加热至1200℃，进行造渣熔炼，电阻炉升温速率为20℃/min，保温3h，保温过程中加以机械搅拌，搅拌桨的转速为40转/min，保温结束后，关闭电炉，产物随炉冷却至室温。
（3）造渣熔炼结束后，产物分为上下两层，对该产物的两层进行分离，分别得到上层富碲相和下层富铜相；所得上层富碲相粉末中加入3mol/L稀硫酸溶液，将富碲相粉末全部溶解后，继续加稀硫酸，调整溶液pH为4，产生白色沉淀，经过滤洗涤干燥得到二氧化碲粉末。
（4）上述得到的二氧化碲粉与木炭粉末按质量比为0.3：1的比例进行混料，混合均匀后放入真空炉内进行真空碳热还原，控制炉内还原温度450℃，还原时间1.5h，炉内压强20Pa，挥发物冷凝后收集得到碲产品。
上述步骤得到产物的分析结果如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
实施例3
本实施例所述铜碲渣原料主要成分为Cu 29.74%、Te19.32%、Se0.91%，其余为水和微量Ag、Au等。
（1）将铜碲渣依次放入破碎机和粉碎机中进行破碎30min、粉碎10min，得到铜碲渣粉末；用50目网筛将铜碲渣粉末筛分，能过网筛的进行下一步处理，不过网筛的返回继续粉碎。
将造渣剂中的碳酸氢钾、硝酸钠和氯化钠（1：1：1）与铜碲渣粉末按质量比1.2：1充分均匀混合。
（2）造渣剂与铜碲渣粉末的混合物料置于电阻炉内，加热至1050℃，进行造渣熔炼，电阻炉升温速率为20℃/min，保温4h，保温过程中加以机械搅拌，搅拌桨的转速为50转/min，保温结束后，关闭电炉，产物随炉冷却至室温。
（3）造渣熔炼结束后，产物分为上下两层，对该产物的两层进行分离，分别得到上层富碲相和下层富铜相。所得上层富碲相粉末中加入7mol/L稀硫酸溶液，将富碲相粉末全部溶解后，继续加稀硫酸，调整溶液pH为5，产生白色沉淀，经过滤洗涤干燥得到二氧化碲粉末。
（4）上述得到的二氧化碲粉与木炭粉末按质量比为0.2：1的比例进行混料，混合均匀后放入真空炉内进行真空碳热还原，控制炉内还原温度400℃，还原时间2h，炉内压强20Pa，挥发物冷凝后收集得到碲产品。
上述步骤得到产物的分析结果如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE006

Claims (2)

1.一种从铜碲渣中简单回收铜和碲的方法，其特征在于，具体为以下步骤：
（1）将铜碲渣粉碎后过50目筛得到铜碲渣粉末，按造渣剂与铜碲渣粉末的质量比为(0.5~1.5):1的比例将造渣剂与铜碲渣充分均匀混合，在1000~1500℃保温2~5h，保温过程中加以机械搅拌，保温结束后，关闭电炉，产物随炉冷却至室温；
（2）铜碲分离：造渣熔炼结束后，产物分为上下两层，采用机械破碎、粉碎的方法，分别得到上层富碲相粉末和下层富铜相粉末；
（3）酸浸中和沉碲：向上层富碲相中加入浓度为1~8mol/L的稀硫酸，将富碲相粉末全部溶解后，继续加稀硫酸，调整溶液pH为3~5，产生白色沉淀，经过滤、洗涤、干燥得到二氧化碲粉末；
（4）真空碳热还原：将得到的二氧化碲粉与木炭粉末按质量比为(0.1~0.5):1的比例进行混料，混合均匀后放入真空炉内进行真空碳热还原，控制炉内还原温度400~500℃，还原时间0.5~2h，收集挥发物即可到纯度为99%以上的碲；
造渣剂为碳酸氢钾、硝酸钠和氯化钠中的一种或多种；
步骤（2）中下层富铜相粉末经过洗涤干燥后返回铜冶炼工艺继续回收其中的铜和少量贵金属；
步骤（3）经过滤、洗涤后所得余液可返回继续用于酸浸；
步骤（4）中所得残留物收集后返回真空碳热还原的原料中，回收残余的二氧化碲和碳粉。
2.根据权利要求1所述的从铜碲渣中简单回收铜和碲的方法，其特征在于，所述铜碲渣原料来自于铜阳极泥碲回收工序中采用铜粉置换而得到，其主要成分为：Cu20~40%、Te15~40%、Se0.5~5%，其余为少量Pb及贵金属。
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