CN1821060A - 采用加压酸浸工艺从铜阳极泥中浸出碲的方法 - Google Patents

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冯桂林
张博亚
李皓
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Abstract

本发明是一种采用加压酸浸工艺从铜阳极泥中浸出碲的方法，属于稀散元素的湿法冶金技术领域。本发明的步骤为：将含水在1～40％的铜阳极泥调浆；筛去铜阳极泥中大颗粒的沙粒类；将筛过的铜阳极泥用含酸量70g/l～300g/l的硫酸溶液调浆；调浆后将料浆加入高压釜中，控制温度100℃～180℃；通入气体氧化介质；调整和维持压力为0.5～1.6MPa，直接进行酸浸，反应60～120min后出料；进行固液分离，得到含碲的浸出液。本发明工艺流程简单，所需设备少，过程强化，在较短的时间内，快速实现铜阳极泥中所含碲的浸出，碲的浸出率高。

Description

采用加压酸浸工艺从铜阳极泥中浸出碲的方法
技术领域
本发明是一种从铜阳极泥中浸出碲的方法，属于稀散元素的湿法提取冶金技术领域。
背景技术
稀散元素碲是一种钢铁和有色冶金中广泛使用的合金添加剂；石油、橡胶等化工工业中的催化剂以及重要的半导体、红外光学器件原料。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。世界大部分可回收的碲都伴生于铜矿床和碲化物型金银矿床中。
工业生产的碲元素主要来源于铜电解精炼工艺中的阳极泥。由于碲的价格昂贵，所以应回收这些阳极泥并进行处理。阳极泥中通常含碲2～10％，碲在铜阳极泥中绝大多数以Ag2Te、Cu2Te、Au2Te等形式存在。
由于各铜冶炼厂采用的铜原料不同，铜电解过程中产出的铜阳极泥的碲含量有较大的差异，高的可达5％～6％、低的仅为0.5％～0.8％，甚至更低，但大多数含量在1％左右。由于碲的化学性质比较特殊，具有较明显的两性特征，易分散，回收率较低。鉴于此，各厂家从经济效益考虑，在工艺流程选择上存在差异，部分厂在铜阳极泥处理中专门增加了分碲工序来提取回收碲，该工序是为了减轻碲对贵金属产品质量的影响，特别是对白银质量的影响较大。
目前，从阳极泥中富集碲主要有两种方法：碱浸法和苏打造渣法。选择什么方法取决于阳极泥中碲的含量。当阳极泥中含碲在2％以上时，为了提高碲的回收率，避免碲在阳极泥处理过程中分散于各种产物中，一般选择碱浸法。阳极泥含量小于2％时，一般选择苏打造渣法。采用在分银炉氧化精炼的后期加入苏打，使碲富集于苏打渣中进行回收。
碱浸法的缺点是，耗氧量大，因为氧不但消耗在硒和碲的氧化过程，而且还耗于阳极泥中的其它组分，苛性钠的耗量也很大，不但把阳极泥中的硫酸铅转化成4价铅酸，同时还把阳极泥中的二氧化硅转化成硅酸钠。而且，在反应过程中，阳极泥中几乎全部金属硫酸盐都转化成硫酸钠及各相应的氧化物、氢氧化物和钠盐。
苏打造渣法的工艺流程比较复杂，先将苏打渣破碎至10～30mm，然后送球磨机粉碎，通常采用湿式磨矿后，加入水进行浸出。苏打渣是阳极泥火法富集得到的，是一种呈碱性的复杂化合物，质硬易碎，外表呈白色，具有强吸水性。球磨后的矿浆送搅拌槽继续浸出，产出的浸出液中含有铅、铜、二氧化硅等杂质，需要在制取二氧化碲前进行净化处理。净化作业是向浸出液中加入硫化钠和氯化钙，使铜、铅、二氧化硅分别生成硫化铜、硫化铅和硅酸钙沉淀。净化后液用硫酸中和得出二氧化碲。从二氧化碲制取碲有三种方法，第一种方法是用木炭粉或面粉直接还原；这种方法简单，造价低，但还原过程中碲的损失较大，劳动条件不好。第二种方法是将二氧化碲溶于硫酸中用二氧化硫还原；此种方法还原出来的碲呈海绵状，用途有限。第三种方法是将二氧化碲溶于苛性钠溶液中用电解法还原，这种方法工作条件较好，并能生产出致密状态的碲。但产出的碲锭品位不太高。工业应用时还需进一步提纯。苏打造渣法的缺点是工艺流程较复杂，需要对苏打渣进行破碎、磨细处理，因为浸出时对磨矿时间和粒度有一定要求，磨矿时间一般在4～6小时才能达到符合碱浸的粒度。
上述几种方法都需要将铜阳极泥中的碲转化为可溶性的化合物，通过浸出或洗涤转移到溶液中再进行提取，工艺过程都需要经过数个步骤才能完成。而且，处理过程中阳极泥反复在碱性和酸性环境中进行，造成辅助材料的无效消耗；或是造成阳极泥中的贵金属和其它有价金属转换成难于处理提取的化合物，使后续贵金属回收更加困难，影响贵金属的回收率；此外，采用焙烧工艺时，烟气中含有大量的SO2气体，加重烟气治理的难度，极易造成环境污染；整个流程中，火法作业(高温过程)与湿法作业(低温过程)数次交替进行，使工艺能耗大幅增加，能源利用不合理。
发明内容
本发明的目的在于克服了上述方法中不足，提供了一种采用单道工序即实现从铜阳极泥中浸出碲的方法，本方法具有工艺流程简单、物料消耗少、处理时间短、对自然环境友好的特点，并可实现浸出过程的连续进行，碲浸出率高。
本发明的步骤为：
1、将含水在1～40％的铜阳极泥调浆；
2、筛去铜阳极泥中大颗粒的沙粒类；
3、将筛过的铜阳极泥用含酸量70g/l～300g/l的硫酸溶液调浆；
4、调浆后将料浆加入高压釜中，控制温度100℃～180℃；
5、通入气体氧化介质；
6、调整和维持压力为0.5～1.6MPa，直接进行酸浸，反应60～120min后出料；
7、进行固液分离，得到含碲的浸出液；
铜阳极泥中元素碲浸出反应的主要反应式为：
其中：本发明的进料、出料过程为连续进料、出料。气体氧化介质为压缩空气、富氧压缩空气或工业纯氧。所述高压釜的反应温度可以为150～180℃。所述硫酸溶液的酸度可以为70～150g/l或150～300g/l。
所述的铜阳极泥含水可以为1％～20％或20％～40％。
由于碲易与阳极泥中的贵金属结合形成碲化物，贵金属以及贵金属的碲化物均为不可溶的物质，因此，要实现贵金属与碲的有效分离，提取阳极泥中的碲，就需采用适合的方法，将贵金属碲化物中的碲置换出来，形成可溶的碲酸，而贵金属则变为单质或不可溶的化合物留在浸出渣中，以实现贵金属与碲的有效分离。
本发明采用加压酸浸工艺浸出阳极泥中的碲。在加压条件下，通入压缩空气、富氧压缩空气或氧气作为氧化介质，控制适合的工艺条件，强化溶液中的氧化反应，实现碲的大量浸出。因为在处理阳极泥回收其中的稀有金属和贵金属之前，通常先除铜，在高压酸浸过程中，当高压釜中温度和氧分压控制在一定范围时，几乎100％的铜和大量的碲可浸出出来，因硒和金属间硒化合物难于氧化，故仍留在浸出渣中。在提高温度在90℃以上时，用铜沉淀置换法从溶液中回收碲，得到的碲铜产品具有很好的市场。
本发明的有益效果为：因铜阳极泥直接进入加压釜进行通入高压空气、高压富氧空气或氧气酸浸，酸浸前不需要进行洗涤等处理，浸出温度高，用硫酸溶液直接浸出铜阳极泥中的铜、碲，将现行的阳极泥预处理脱铜，碱浸法或苏打造渣法脱碲等工序集中在加压浸出一个工序过程中完成，使工艺流程简化，设备减少，过程强化，实现将铜阳极泥中所含的碲高效、直接浸出，碲浸出率高于40％，浸出渣含碲低于1.3％。本发明技术与传统方法相比取得意想不到的效果。
附图说明
图1是高压酸浸提取碲的工艺流程图。
具体实施例
实施例一：铜阳极泥含碲1.14％，含水分1％。
将含碲1.14％，含水分1％的铜阳极泥调浆，筛去大颗粒的沙粒。
将过筛的铜阳极泥与含酸70g/l的硫酸溶液调浆，加入到容积为5L的钛质耐酸高压釜中，连续通入压缩空气，维持釜内压力0.5MPa，温度100℃，进行加压浸出，浸出时间60分钟。
碲浸出率为40.1％，渣率60.32％，浸出渣含碲1.10％。
实施例二：铜阳极泥含碲1.23％，含水分12％。
将含碲1.23％，含水分12％的铜阳极泥调浆，筛去大颗粒的沙粒。
将过筛的铜阳极泥与含酸100g/l的硫酸溶液调浆，加入到容积为5L的钛质耐酸高压釜中，连续通入33％的富氧空气，维持釜内压力0.7MPa，温度120℃，进行加压浸出，浸出时间90分钟。
碲浸出率为41.3％，渣率55.46％，浸出渣含碲1.12％。
实施例三：铜阳极泥含碲0.99％，含水分1％。
将含碲0.99％，含水分1％的铜阳极泥调浆，筛去大颗粒的沙粒。
将过筛的铜阳极泥与含酸200g/l的硫酸溶液调浆，加入到容积为5L的钛质耐酸高压釜中，连续通入99.5％工业氧气，维持釜内压力1.6Mpa，温度180℃，进行加压浸出，浸出时间120分钟。
碲浸出率为45.3％，渣率53.46％，浸出渣含铜0.81％。
实施例四：铜阳极泥含碲0.91％，含水分25％。
将含碲0.91％，含水分25％的铜阳极泥调浆，筛去大颗粒的沙粒。
将过筛的铜阳极泥与含酸150g/l的硫酸溶液调浆，加入到容积为5L的钛质耐酸高压釜中，连续通入99.5％工业氧气，维持釜内压力0.8Mpa，温度150℃，进行加压浸出，浸出时间90分钟。
铜浸出率为49.8％，渣率54.36％，浸出渣含铜0.84％。
实施例五：铜阳极泥含碲1.14％，含水分32.8％。
将含碲1.14％，含水分32.8％的铜阳极泥调浆，筛去大颗粒的沙粒。
将过筛的铜阳极泥与含酸100g/l的硫酸溶液调浆，加入到容积为5L的钛质耐酸高压釜中，连续通入压缩空气，维持釜内压力0.6Mpa，温度150℃，进行加压浸出，浸出时间60分钟。
碲浸出率为41.5％，渣率56.35％，浸出渣含碲1.07％。
实施例六：铜阳极泥含碲1.05％，含水分40％。
将含碲1.05％，含水分40％的铜阳极泥调浆，筛去大颗粒的沙粒。
将过筛的铜阳极泥与含酸300g/l的硫酸溶液调浆，加入容积为5L、由钛材制成的耐酸加压釜中进行连续通入含氧量为33％富氧空气进行浸出，维持釜内压力0.7Mpa，温度160℃，进行加压浸出，浸出时间90分钟。
碲浸出率为43.2％，渣率52.37％，浸出渣含碲0.98％。
实施例七：铜阳极泥含碲1.14％，含水分25％。
将含碲1.14％，含水分25％的铜阳极泥调浆，筛去大颗粒的沙粒。
将过筛的铜阳极泥与含酸100g/l的硫酸溶液调浆，加入到容积为5L的钛质耐酸高压釜中，连续通入含氧量为99.5％的工业氧气，维持釜内压力0.7Mpa，温度150℃，进行加压浸出，浸出时间60分钟。
碲浸出率为50.1％，渣率53.45％，浸出渣含碲0.86％。
实施例八：铜阳极泥含碲1.28％，含水分16％。
将含碲1.28％，含水分16％的铜阳极泥调浆，筛去大颗粒的沙粒。
将过筛的铜阳极泥与含酸70g/l的硫酸溶液调浆，加入到容积为5L的钛质耐酸高压釜中，连续通入压缩空气，维持釜内压力0.8MPa，温度150℃，进行加压浸出，浸出时间120分钟。
碲浸出率为40.7％，渣率57.82％，浸出渣含碲1.21％。
  实施例   水分％   温度℃   压力MPa   富氧程度O2％   酸度g/l   浸出时间min   渣率％   碲浸出率％   铜浸出率％   渣含碲％
  一   1   100   0.5   21   70   60   60.32   40.1   98.3   1.10
  二   12   120   0.7   33   100   90   55.46   41.3   98.7   1.12
  三   1   180   1.6   99.5   200   120   53.46   45.3   99.2   0.81
  四   25   150   0.8   99.5   150   90   54.36   49.8   99.4   0.84
  五   32.8   150   0.6   21   100   60   56.35   41.5   98.5   1.07
六 40 160 0.7 33 300 90 52.37 43.2 99.3 0.98
  七   25   150   0.7   99.5   100   60   53.45   50.1   99.4   0.86
  八   16   150   0.8   21   70   120   57.82   40.7   98.4   1.21
  传统方法   11   常温   常压   21   125   24小时   ～85   微量   60～70   ～1.9
由上表可以看出，传统方法由于只能在常温、常压下进行浸出，反应强度较弱，需要的浸出时间较长，处理能力较小，铜的浸出率只有60～70％，渣含铜在8％左右，碲基本没有浸出。而本发明在不同的酸度下，在一定的压力和较高的温度下，在压缩空气、富氧空气及纯氧氧化介质下，铜阳极泥中的铜、碲均在较短的时间内得到脱除，铜的浸出率均在99％以上，渣含铜均在0.5％以下，碲的脱除率在40％～50％。本发明技术与传统方法相比取得意想不到的效果。

Claims (8)

1.一种采用加压酸浸工艺从铜阳极泥中浸出碲的方法，其步骤为：
(1)将含水在1～40％的铜阳极泥调浆；
(2)筛去铜阳极泥中大颗粒的沙粒类；
(3)将筛过的铜阳极泥用含酸量70g/l～300g/l的硫酸溶液调浆；
(4)调浆后将料浆加入高压釜中，控制温度100℃～180℃；
(5)通入气体氧化介质；
(6)调整和维持压力为0.5～1.6MPa，直接进行酸浸，反应60～120min后出料；
(7)进行固液分离，得到含碲的浸出液；
铜阳极泥中元素碲浸出反应的主要反应式为：
2.根据权利要求1所述的采用加压酸浸工艺从铜阳极泥中浸出碲的方法，其特征是：所述高压釜的反应温度为150～180℃。
3.根据权利要求1所述的采用加压酸浸工艺从铜阳极泥中浸出碲的方法，其特征是：所述的进料、出料过程为连续进料、出料。
4.根据权利要求1所述的采用加压酸浸工艺从铜阳极泥中浸出碲的方法，其特征是：所述气体氧化介质为压缩空气、富氧压缩空气或工业纯氧。
5.根据权利要求1所述的采用加压酸浸工艺从铜阳极泥中浸出碲的方法，其特征是：所述硫酸溶液的酸度为70～150g/l。
6.根据权利要求1所述的采用加压酸浸工艺从铜阳极泥中浸出碲的方法，其特征是：所述硫酸溶液的酸度为150～300g/l。
7.根据权利要求1所述的采用加压酸浸工艺从铜阳极泥中浸出碲的方法，其特征是：所述的铜阳极泥含水为1％～20％。
8.根据权利要求1所述的采用加压酸浸工艺从铜阳极泥中浸出碲的方法，其特征是：所述的铜阳极泥含水为20％～40％。
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