一种从含铜碲的复杂酸性溶液中分离碲的方法与流程

本发明属于湿法冶金技术领域，尤其涉及一种从含铜碲的复杂酸性溶液中分离碲的方法。

背景技术：

碲是一种重要的稀散元素，具有非金属特征，同时又有部分金属特性。碲在冶金、石油化工、电子电器、玻璃陶瓷和医药等行业都有着重要的应用，随着科技的不断发展，碲的消费领域已经向新兴的半导体产业转移，如热电材料、薄膜太阳能以及红外探测器等。近年来，新兴产业尤其是薄膜太阳能的发展日渐蓬勃，使得中国乃至全球对碲的需求量持续增长。

目前，超过90％的碲来源于铜电解精炼阳极泥，铜阳极泥中含有大量铜、碲、铅、锡、镍、硒及贵金属等有价金属，在铜阳极泥回收有价金属过程中，会产生大量含有铜、碲以及砷、铅、硒、铋、镍等成分复杂的酸性废溶液，这些溶液中铜、碲含量高，具有较高的回收价值。现阶段，工业上从含碲溶液中分离回收碲的方法主要是净化除杂后用铜粉置换溶液中的碲，得到碲化亚铜渣，再进一步回收碲。这种方法原理简单，工艺成熟，但是置换操作前除杂过程复杂，除杂要求高，置换操作时铜粉用量大、时间长。如专利cn102219193a公开了一种从含铜碲溶液中分离回收碲的方法，先电积铜碲溶液中部分铜，向溶液中补充氯离子后通过二氧化硫或亚硫酸盐还原溶液中的碲，该方法操作复杂，流程长，二氧化硫污染环境，操作危险，还原过程温度较高、能耗大。专利cn109485023a公开的铜碲废液中分离回收碲的方法，该方法直接电积制备铜粉，再将铜粉加入溶液还原电积后液中的碲，得到碲铜渣，但是该方法电积铜粉需刮板分离后再加入脱铜液，操作复杂，而且，在该电积过程中杂质离子易与铜离子共沉积，所得碲铜渣中含有as、se等杂质，不利于后续进一步提取碲单质，因此，该方法应用于多杂质的复杂溶液时具有一定的劣势；另外，该方法置换过程铜粉加入量较多，还原过程加热温度较高，增加成本和能耗。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种从复杂酸性溶液中分离碲的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种从含铜碲的复杂酸性溶液中分离碲的方法，包括如下步骤：

(1)将含铜碲的复杂酸性溶液置于电积设备中，向溶液中加入氧化剂并搅拌；

(2)将电积设备通电，在高电流密度下进行电积，同时伴以高强度搅拌，所述高电流密度为1000～1500a/m²，高强度搅拌的速率为300～500rpm；

(3)电积100-200min后将电积设备断电，继续搅拌溶液使溶液中电积的铜粉与溶液中的碲反应完全，反应结束后收集阴极产物碲化亚铜。

在电积的过程中，控制电流密度为1000～1500a/m²，若电流密度过小，阴极得到铜板或铜块，无法生成活性铜粉，若电流密度过大，铜粉沉积过快，无法及时与碲反应完全。电流密度保持在此范围内，阴极所得微米级铜粉粒径小，表面无氧化膜，活性高，可直接还原溶液中的碲，反应过程如下：

cu²⁺+2e^-＝cu

5cu+h6teo6+3h2so4＝cu2te+3cuso4+6h2o。

在电积过程中拌以高强度搅拌，高强度搅拌有利于阴极沉积的铜粉脱落，并与溶液中的碲酸充分反应；同时，高强度搅拌有利于消除电积时电解液的浓差极化，保证阴极附近铜离子保持较高浓度，同时降低杂质离子析出超电势，减少杂质离子与铜的共沉积，提高产品纯度和碲含量。

上述的方法，优选的，所述含铜碲的复杂酸性溶液中含有杂质离子砷、铅、锡、铋、镍和硒中的多种。

上述的方法，优选的，步骤(2)中，电积过程在常温下进行。

上述的方法，优选的，步骤(3)中，电积时间根据电流密度和置换溶液中的碲所需铜粉的量精确计算所得，通常是100-200min，可以避免过多的铜沉积与杂质离子发生反应或进入产品，降低产品质量，同时提高电流效率。

上述的方法，优选的，步骤(1)中，所述氧化剂为双氧水、高锰酸钾、硝酸中的一种或多种。更优选的，氧化剂为双氧水，氧化彻底同时不引进其它杂质离子。氧化剂的加入将溶液中的亚碲酸、亚硒酸分别氧化为碲酸、硒酸，铜粉会优先与碲酸反应，且反应更快，更彻底，同时减少碲酸与亚硒酸的副反应，提高产品纯度，氧化反应如下(以双氧水为例)：

h2teo3+h2o2+h2o＝h6teo6

h2seo3+h2o2＝h2seo4+h2o。

上述的方法，优选的，所述氧化剂的加入量为理论摩尔量的1.1倍。

上述的方法，优选的，步骤(1)中，所述搅拌速度为100～200rpm，搅拌时间5～10min，以保证溶液中的亚碲酸和亚硒酸被充分氧化。

上述的方法，优选的，步骤(3)中，继续搅拌溶液的时间为10～20min。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明电积过程中严格控制铜粉沉积量，并通过氧化使铜粉优先与碲反应，减少杂质离子的沉积，可处理含铜、碲以及砷、铅、锡、铋、硒、镍等的复杂溶液，实现碲的有效分离，碲回收率较高，电积过程副反应少，所得产品杂质含量低、碲含量高，有利于进一步提取单质碲。

(2)本发明对酸溶液先进行氧化，氧化后溶液中的碲酸与铜反应速度较快，保证置换反应的进行，同时电积过程会放出热量，无需加热即实现碲的高效回收，整个电积过程电流效率高，有利于降低能耗，节约成本。

(3)本发明利用电积产生的铜粉经高强度搅拌后脱落，并与溶液中的碲酸充分反应，使得碲的置换过程无需外加铜粉或其它置换剂，清洁高效，绿色环保。

(4)本发明方法流程短，操作简单，运行成本低，工业适应性强。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

国内某企业铜阳极泥回收贵金属过程中得到的复杂酸性溶液，其主要成分以浓度记为(g/l)：cu35.47，te13.35，as8.62，pb1.13，sn0.43，bi2.34，ni0.19，碲和硒主要以亚碲酸、亚硒酸的形式存在。

从该含铜碲的复杂酸性溶液中分离碲的方法，包括如下步骤：

(1)取2l酸性溶液置于电积设备中，向溶液中加入1mol/l的双氧水230ml搅拌5min，搅拌速度为200rpm；

(2)将电积设备通电，电流密度为1500a/m²，提高搅拌速度至500rpm，通电时间115min，电积过程在常温下进行；

(2)断电后继续搅拌10min使铜、碲充分反应，反应结束后收集阴极产物，得到碲化亚铜53.42g。

经计算，阴极电流效率为97.25％，整个过程碲回收率为99.88％，产品碲化亚铜中碲含量49.92％。

实施例2：

一种本发明的从含铜碲的复杂酸性溶液(实施例1相同的溶液)中分离碲的方法，包括如下步骤：

(1)取2l酸性溶液置于电积设备中，向溶液中加入1mol/l的高锰酸钾230ml搅拌10min，搅拌速度为100rpm。

(2)将电积设备通电，电流密度为1400a/m²，提高搅拌速度至400rpm，通电时间120min。

(3)断电后继续搅拌15min使铜、碲充分反应，反应结束后收集阴极产物，得到碲化亚铜53.40g。

经计算，阴极电流效率为99.81％，整个过程碲回收率为99.85％，产品碲化亚铜中碲含量49.92％。

实施例3：

一种本发明的从含铜碲的复杂酸性溶液(实施例1相同的溶液)中分离碲的方法，包括如下步骤：

(1)取2l酸性溶液置于电积设备中，向溶液中加入1mol/l的双氧水230ml搅拌5min，搅拌速度为200rpm。

(2)将电积设备通电，电流密度为1300a/m²，提高搅拌速度至300rpm，通电时间130min。

(3)断电后继续搅拌20min使铜、碲充分反应，反应结束后收集阴极产物，得到碲化亚铜53.45g。

经计算，阴极电流效率为99.34％，整个过程碲回收率为99.92％，产品碲化亚铜中碲含量49.91％。

实施例4：

一种本发明的从含铜碲的复杂酸性溶液(实施例1相同的溶液)中分离碲的方法，包括如下步骤：

(1)取2l酸性溶液置于电积设备中，向溶液中加入1mol/l的高锰酸钾230ml搅拌10min，搅拌速度为100rpm。

(2)将电积设备通电，电流密度为1200a/m²，提高搅拌速度至400rpm，通电时间140min。

(3)断电后继续搅拌15min使铜、碲充分反应，反应结束后收集阴极产物，得到碲化亚铜53.41g。

经计算，阴极电流效率为99.88％，整个过程碲回收率为99.82％，产品碲化亚铜中碲含量49.90％。

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