一種碲渣強(qiáng)化浸出的方法
【專利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及有色冶金領(lǐng)域中濕法冶金過(guò)程，特別是同時(shí)實(shí)現(xiàn)碲渣強(qiáng)化浸出與溶液深度凈化的濕法冶金方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碲是重要的稀散金屬之一，由于其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、石油、電子、電氣、玻璃陶瓷、顏料和醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域，尤其是碲化物具有高的溫差電動(dòng)勢(shì)和良好的光電轉(zhuǎn)換性能，使得碲在半導(dǎo)體制冷件和太陽(yáng)能方面的發(fā)展尤為迅速。目前，碲主要是從銅精礦和鉛精礦中伴生回收的，銅精礦或鉛精礦中經(jīng)過(guò)火法熔煉-電解精煉工藝處理后，使碲富集在電解精煉過(guò)程產(chǎn)出的陽(yáng)極泥中。
[0003]銅陽(yáng)極泥和鉛陽(yáng)極泥是提取碲的重要原料。銅陽(yáng)極泥的主要化學(xué)成分(質(zhì)量百分比 ％):Au0.01 ?L 5、Ag5.0 ?20、Cul0 ?25、Pb5 ?15、B1.5 ?2.0,As0.5 ?10、SbL 5 ?8.0,Sel.5?10和Te0.5?5.09。鉛陽(yáng)極泥化學(xué)成分范圍(質(zhì)量百分比%):Au0.02?0.2、Ag2 ?14、Pb9 ?25、Cu0.5 ?10、Bi2 ?35、As5 ?20、Sbl5 ?35、Sn0.1 ?5 和 Te0.01 ?
0.9?？梢钥闯觯m然經(jīng)過(guò)多道富集工序，但是陽(yáng)極泥中碲的含量仍然比較低，需要在后續(xù)陽(yáng)極泥處理過(guò)程中進(jìn)一步富集后才能成為提取碲的原料。
[0004]陽(yáng)極泥的處理工藝首先是在預(yù)處理過(guò)程脫除部分賤金屬，然后再用火法熔煉或濕法溶解的技術(shù)富集并產(chǎn)出貴金屬合金或粉末，最后經(jīng)過(guò)精煉產(chǎn)出貴金屬產(chǎn)品。由于采用的工藝有所不同，陽(yáng)極泥處理過(guò)程中碲的富集產(chǎn)物各有不同。銅陽(yáng)極泥中的碲在兩個(gè)部分產(chǎn)出，一是在預(yù)處理過(guò)程以碲化銅的形式產(chǎn)出，二是在火法精煉過(guò)程以碲渣形式產(chǎn)出，而鉛陽(yáng)極泥中的碲在火法熔煉-氧化精煉工藝中以碲渣形式產(chǎn)出，所以碲渣是陽(yáng)極泥處理過(guò)程中最重要的碲富集物。
[0005]碲渣是陽(yáng)極泥采用火法處理工藝提取貴金屬過(guò)程產(chǎn)出的碲富集物，又稱蘇打渣，主要含有Te、Na、B1、Cu、Pb、Ag、Se、As和Sb等元素，碲渣內(nèi)含有游離的碳酸鈉或氧化鈉，使其具有較強(qiáng)的吸水性，碲主要以可溶于水的亞碲酸鈉形態(tài)存在，其余為不溶于水的碲酸鈉和重金屬的亞碲酸鹽。碲渣中的硅、砸、砷、銻、鉛可能存在的形態(tài)為:Na2Si03，Na2SeO3,Na3AsO4, Na3SbO4, NaPbO2J^、鉍、鐵則呈氧化物形態(tài)存在(彭容秋，重金屬冶金工廠原料的綜合利用.中南大學(xué)出版社，2006年)。
[0006]目前，有工業(yè)應(yīng)用的從碲渣中提取碲的工藝水浸出-電積法，包括磨細(xì)、水浸、凈化、中和、焙燒、堿溶、電積、洗滌和熔鑄等眾多工序，即將碲渣磨細(xì)后用水浸出，浸出渣返回陽(yáng)極泥熔煉爐，浸出液加入硫化鈉凈化除去重金屬雜質(zhì)，凈化后的溶液用硫酸中和至pH=5-6產(chǎn)出二氧化碲沉淀；二氧化碲沉淀在400-500 °C高溫下焙燒以脫除少量的二氧化砸，焙燒后的二氧化碲用氫氧化鈉溶液溶解造液(控制溶液中碲含量不大于200g/L)，溶液經(jīng)過(guò)電積產(chǎn)出陰極碲，陰極碲用熱水浸泡洗滌后烘干并熔鑄，產(chǎn)出含碲99.99%的合格碲錠。(汪立果.鉍冶金.冶金工業(yè)出版社，1986年)。由于傳統(tǒng)碲渣水浸過(guò)程碲的浸出率低，許多人研宄了酸性浸出的方法(劉偉鋒等.一種從碲渣中分離碲的方法，ZL200910042937.4)，但是由于溶液體系的改變，存在兩個(gè)主要問(wèn)題:一是溶液體系難以與中性浸出直接對(duì)接，二是酸性浸出液中雜質(zhì)含量較高，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
為了克服傳統(tǒng)碲渣處理方法的不足，本發(fā)明提供一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)碲渣強(qiáng)化浸出與溶液深度凈化，且碲浸出率高、雜質(zhì)脫除率高、液固分離速度快的濕法冶金方法。
[0008]為達(dá)到上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:配制要求濃度的添加劑溶液，按照一定液固比加入磨細(xì)后的碲渣，將混合料漿全部加入到高壓反應(yīng)釜中攪拌浸出，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣氛，控制溫度反應(yīng)一定時(shí)間，使MeTeOJf溶物發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)并生成Na 21^03溶解，使MeTeCVtS物發(fā)生氧化還原反應(yīng)并生成Na 2Te03溶解，同時(shí)使溶液的重金屬離子生成MeS沉淀進(jìn)入浸出渣，反應(yīng)完成后采用真空過(guò)濾方式實(shí)現(xiàn)固液分離，浸出液按照傳統(tǒng)工藝制備碲錠，浸出渣再回收其他有價(jià)金屬。
[0009]具體的工藝過(guò)程和參數(shù)如下:
用含有添加劑的水溶液在高溫高壓下浸出碲渣，同時(shí)實(shí)現(xiàn)碲渣溶解與溶液凈化兩個(gè)過(guò)程。配制含有添加劑的水溶液，控制添加劑濃度為I?30g/L，按液固比(溶液體積L與固體質(zhì)量kg比值)3?6:1加入磨細(xì)至100%過(guò)孔徑為75?150um篩的碲渣，將該混合料漿泵入高壓反應(yīng)釜中并保持?jǐn)嚢杷俣仍?00?250r/min，控制反應(yīng)溫度在100?210°C，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體使總壓保持在0.2?2.8MPa，其中氮?dú)夥謮壕S持在0.2?0.5MPa，反應(yīng)1.0?5.0h后用真空抽濾方式實(shí)現(xiàn)固液分離，浸出液按照傳統(tǒng)工藝過(guò)程制備碲錠，浸出渣再回收其他有價(jià)金屬。浸出過(guò)程發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下:
MeTe03+Na2S=Na2Te03+MeS 丨(Me 分別為 Pb、Cu、Bi) (I)
Na2T e04+Na2S03=Na2T e03+Na2S04(2)
MeTe04+Na2S03+Na2S=Na2Te03+MeS 丨 +Na2SO4(3)
本發(fā)明使用的添加劑是硫化鈉、亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉中二種或三種。
[0010]本發(fā)明適用于處理陽(yáng)極泥熔煉過(guò)程產(chǎn)出的碲渣，其主要成分范圍以重量百分比計(jì)為(％):Te 1.0 ?45.0、Na 10.0 ?20.0、Bi 1.0 ?40.0、Ag0.1 ?10.0、Cu 0.1 ?10.0和Pb 0.1?10.0o也適合處理含碲氧化物的復(fù)雜物料。
[0011]本發(fā)明與傳統(tǒng)的碲渣浸出和溶液凈化方法比較，有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明在高溫高壓和添加劑同時(shí)作用下實(shí)現(xiàn)碲渣的強(qiáng)化浸出和溶液的深度凈化，具有碲浸出率高和雜質(zhì)脫除徹底的雙重優(yōu)點(diǎn)，碲的水浸過(guò)程浸出率可以提高至99.0%左右；2、本發(fā)明將碲渣的浸出和溶液的凈化過(guò)程合并進(jìn)行，縮短了工藝流程，簡(jiǎn)化了操作過(guò)程；3、本發(fā)明得到的含碲浸出液雜質(zhì)含量低且不影響后續(xù)傳統(tǒng)提取碲的操作流程；4、本發(fā)明具有工藝流程短、技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定和勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是在高溫高壓下同時(shí)實(shí)現(xiàn)含碲難溶物溶解與溶液凈化兩個(gè)過(guò)程，高溫高壓和添加劑同時(shí)促進(jìn)了復(fù)分解反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行，這兩個(gè)條件緊密關(guān)聯(lián)，單獨(dú)條件都不能達(dá)到強(qiáng)化浸出和深度凈化的預(yù)期效果。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1:本發(fā)明工藝流程示意圖。
[0013]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1:
陽(yáng)極泥熔煉過(guò)程產(chǎn)出的碲渣其主要成分范圍以重量百分比計(jì)為(％):Te25.93、Nal2.16、Bil8.44、Agl.57、Cu4.08、Pbl.02、Sb0.61 和 Sn0.53。配制硫化鈉濃度為 5.0g/L和亞硫酸鈉濃度為12.0g/L的混合水溶液1000ml，按液固比(溶液體積L與固體質(zhì)量kg比值)5: I加入磨細(xì)至100%過(guò)孔徑為75um篩的碲渣200g，將該混合料漿泵入高壓反應(yīng)釜中并保持?jǐn)嚢杷俣仍?50r/min，升溫至180°C并通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，使總壓保持在1.4MPa，其中氮?dú)夥謮簽?.4MPa，反應(yīng)2.0h后用真空抽濾方式實(shí)現(xiàn)固液分離，浸出渣回收鉍和鉛等有價(jià)金屬，浸出渣中碲含量為0.43%，碲的浸出率達(dá)到99.30%ο浸出液用硫酸中和至pH=6.0并保持1.0h，然后采用真空抽濾方式實(shí)現(xiàn)固液分離，固體二氧化碲經(jīng)過(guò)焙燒后再用傳統(tǒng)工藝制備合格碲錠。
[0014]實(shí)施例2:
陽(yáng)極泥熔煉過(guò)程產(chǎn)出的碲渣其主要成分范圍以重量百分比計(jì)為(％):Te25.93、Nal2.16、Bil8.44,Agl.57、Cu4.08,Pbl.02、Sb0.61 和 Sn0.53。配制硫化鈉濃度為 2.0g/L和硫代硫酸鈉濃度為10.0g/L的混合水溶液1000ml，按液固比(溶液體積L與固體質(zhì)量kg比值)4: I加入磨細(xì)至100%過(guò)孔徑為75um篩的碲渣250g，將該混合料漿泵入高壓反應(yīng)釜中并保持?jǐn)嚢杷俣仍?50r/min，升溫至190°C并通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，使總壓保持在1.55MPa，其中氮?dú)夥謮簽?.3MPa，反應(yīng)3.0h后用用真空抽濾方式實(shí)現(xiàn)固液分離，浸出渣回收鉍和鉛等有價(jià)金屬，浸出渣中碲含量為0.48%，碲的浸出率達(dá)到99.28%ο浸出液用硫酸中和至pH=6.0并保持1.0h，然后采用真空抽濾方式實(shí)現(xiàn)固液分離，固體二氧化碲經(jīng)過(guò)焙燒后再用傳統(tǒng)工藝制備合格碲錠。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碲渣強(qiáng)化浸出的方法，其特征在于:配制含有添加劑的水溶液，控制添加劑濃度為I?30g/L，按液固比，即溶液體積L與固體質(zhì)量kg比值為3?6: I加入磨細(xì)至100%過(guò)孔徑為75?150um篩的碲渣，將該混合料漿泵入高壓反應(yīng)釜中并保持?jǐn)嚢杷俣仍?00?250r/min，控制反應(yīng)溫度在100?210°C，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體使總壓保持在0.2?2.8MPa，其中氮?dú)夥謮壕S持在0.2?0.5MPa，反應(yīng)1.0?5.0h后用真空抽濾方式實(shí)現(xiàn)固液分離，浸出液制備碲錠，浸出渣再回收其他有價(jià)金屬。
2.如權(quán)利要求1所述的碲渣強(qiáng)化浸出的方法，其特征在于:添加劑是硫化鈉、亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉中的二種或三種。
【專利摘要】一種碲渣強(qiáng)化浸出的方法，本發(fā)明先配制要求濃度的添加劑溶液，按照一定液固比加入磨細(xì)后的碲渣，將混合料漿加入到高壓反應(yīng)釜中攪拌浸出，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣氛，使MeTeO3難溶物發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)并生成Na2TeO3溶解，使MeTeO4難溶物發(fā)生氧化還原反應(yīng)并生成Na2TeO3溶解，并使溶液的重金屬離子生成MeS沉淀進(jìn)入浸出渣，最后采用真空過(guò)濾實(shí)現(xiàn)固液分離，浸出液制備碲錠，浸出渣再回收其他有價(jià)金屬。本發(fā)明在高溫高壓和添加劑同時(shí)作用下實(shí)現(xiàn)碲渣的強(qiáng)化浸出和溶液的深度凈化，具有碲浸出率高和雜質(zhì)脫除徹底的雙重優(yōu)點(diǎn)，碲的水浸過(guò)程浸出率可以提高至99.0%左右，含碲浸出液雜質(zhì)含量低且不影響后續(xù)傳統(tǒng)提取碲的操作流程。
【IPC分類】C22B3-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104762471
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510204042
【發(fā)明人】劉偉鋒, 肖慶凱, 朱鵬春, 張新望, 張杜超, 陳霖, 楊天足
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月27日