氧化還原法從高含鉛硒砷粗二氧化碲中提取碲的可行性試驗研究

廉會良，王 皓，王延強，李 睿，季 婷，周鶴立

（金川集團銅業有限公司，甘肅 金昌 737100）

1 概述

碲為稀散金屬之一，它在地殼中的含量很低，其平均豐度值為6×10-6。碲的用途十分廣泛，主要用于冶金工業、石油化工、半導體、玻璃、陶瓷、顏料、醫藥、電子等方面[1-2]。碲在高科技工業國防與尖端技術領域中也占有相當重要的地位，被譽為現代工業國防與尖端技術的“維生素”。由于碲資源稀少、用途廣泛以及其在尖端領域中應用，碲具有活躍的商業市場[3-4]。

而在貴金屬冶煉加壓生產過程中，由于加壓浸出液中，碲的含量較高（2%），存在著一定的回收價值，而且如果直接外付，既造成碲的浪費，又對硫酸銅的生產造成不利影響。在實際生產過程中，通過使用銅粉置換碲的方法對碲進行沉淀，沉碲渣中碲的含量在30%～40%。傳統的碲生產工藝，是先將含碲原料浸出、中和生成粗二氧化碲，然后經過酸溶、還原、脫硒、氧化、造液、電積產出電積碲[5]。該工藝需要電解和電積，廢液、廢渣處理量大，能耗高，環保壓力大。本文主要以高含鉛、硒、砷粗二氧化碲為原料，通過堿溶—氧化沉淀—鹽酸溶解—亞硫酸氫鈉還原，開展碲的回收提取探索試驗，驗證氧化還原法分離脫除硒、鉛、砷雜質的可行性。

2 實驗

2.1 實驗原料

本實驗原料采用由銅碲渣制備的粗二氧化碲。物料的成分見表1。

表1 試驗原料化學成分（%）

2.2 實驗原理

2.2.1 堿溶

將粗二氧化碲溶于氫氧化鈉溶液中，將二氧化碲賦存狀態轉變成游離的亞碲酸鈉形式。溶解過程中發生如下反應：

2.2.2 氧化沉淀

亞碲酸鈉溶液經雙氧水氧化后會生成碲酸四氫鈉，該物質不溶于水及液堿，而亞硒酸經雙氧水氧化后生產硒酸鈉能夠溶解進入溶液中，從而實現碲與硒雜質的深度分離[6-7]，反應如下：

2.2.3 鹽酸浸出及亞硫酸氫鈉還原

將碲酸四氫鈉溶于6mol/L 的高純鹽酸中，在一定溫度下通過加入亞硫酸氫鈉等還原及可將碲還原成單質碲粉進行提取，而鉛雜質會與氯離子形成氯鉛配合物留在溶液中，從而實現鉛雜質的深度除雜，發生的反應如下：

3 實驗結果及討論

3.1 堿溶

將500g 二氧化碲溶于濃度為120g/L 氫氧化鈉溶液中，濾去少量不溶物，得到較高濃度的亞碲酸鈉溶液。對溶液進行分析，數據見表2：

由表2 可知，二氧化碲堿溶過程中，碲的浸出率很高，達到了99%以上，碲的濃度為125.47g/L，其中，銀、銅、鉍、銻雜質離子濃度較低，鉛、砷、硒雜質離子濃度較高。根據檢測數據，向堿溶液中稍補充氫氧化鈉，使溶液的堿濃度控制在40g/L。

表2 二氧化碲堿溶液的成分表（g/L）

3.2 氧化沉淀

使用雙氧水對二氧化碲堿溶液進行氧化處理，使亞碲酸鈉轉化為碲酸四氫鈉，生成白色沉淀從而實現硒與砷雜質的深度分離。下圖是反應過程中現場照片，可以看到反應過程中有白色沉淀生成，溶液變得渾濁。對氧化沉淀后液進行元素分析，分析數據見表3。

圖1 雙氧水氧化試驗現場圖片

表3 氧化沉淀后液的元素分析

由于碲酸四氫鈉的生成需要濃堿條件下，因此探索試驗采用加入理論量2 倍的雙氧水，在不同堿濃度下對其進行氧化試驗，由表3 可知，氧化沉淀后，在不同堿濃度的溶液中碲的沉淀率普遍很高，都在98%以上，對硒的去除率最高為85.91%，最低為60%，可以有效的分離碲中的硒，對砷的去除效果最佳，可以達95%以上。試驗中得到的白色沉淀如圖2 所示。

圖2 碲酸四氫鈉（說明：A、B、C、D、E 分別表示40、90、140、190g/L 氫氧化鈉濃度下得到的碲酸四氫鈉）

將以上所得沉淀進行元素分析，分析數據見表4：

表4 不同堿濃度下所得碲酸四氫鈉的成分表（%）

由表4 可知，經雙氧水氧化后，生成的碲酸四氫鈉的雜質含量較少，尤其是硒、砷的含量極低（硒0.003%～0.006%，砷0.01%～0.02%），可以有效將硒、砷雜質進行脫除。

3.3 鹽酸浸出及亞硫酸氫鈉還原

將上述所得碲酸四氫鈉150g 置于6mol/L 的高純鹽酸中，常溫溶解過濾，得到碲酸四氫鈉鹽酸浸液。加熱碲酸四氫鈉鹽酸浸液，升溫至85℃，加入過量亞硫酸氫鈉還原4h，抽取少量溶液用亞硫酸氫鈉檢測至無沉淀為止，將所得沉淀過濾、洗滌得金屬碲，照片如圖3 所示。對所得碲粉及還原后液進行化學分析，其成分見表5，表6。

圖3 精碲圖片

表5 碲粉及還原后液成分分析表（%、g/L）

表6 鹽酸浸出及還原收率計算表

由表5、表6 可知，碲酸四氫鈉經鹽酸浸出還原后，所得還原后液中碲濃度低于0.1g/L，鉛離子濃度為0.4g/L 左右，所得碲粉碲品位99%以上，雜質含量鉛低于0.002%，砷低于0.006%，硒低于0.03%，有效實現了鉛、硒、砷雜質與碲的分離脫除。鹽酸浸出及還原過程碲收率大于97%。

4 結論

通過將二氧化碲按照堿溶、氧化、酸溶、還原工藝進行處理，可以有效提取粗二氧化碲中的碲，實現鉛、硒、砷雜質與碲的有效分離，產出品位大于99%的碲粉，碲總收率可達94%以上。