一种从含砷碲烟尘中回收并制备高纯碲的方法技术

一种从含砷碲烟尘中回收并制备高纯碲的方法，涉及从含有砷碲的烟灰中综合回收砷、碲、铅等有价元素的生产，及砷的资源化无害化处理。通过苛性碱氧压浸出，浸出渣为粗焦锑酸钠，浸出液硫酸中和，中和液选择性还原，还原后液为纯亚砷酸钠溶液，用于硫酸锌溶液砷盐净化除钴镍的原料，还原渣和中和渣经氢还原、真空蒸馏获得99.999％以上的高纯碲。本发明专利技术将砷、碲从烟尘中浸出，而使锑、铅、铋、锡等尽可能留在脱砷渣中，浸出液净化获得纯亚砷酸钠溶液并用于湿法炼锌硫酸锌溶液砷盐净化除钴镍原料，实现砷的资源化和无害化，并且回收碲、锑、铅、铋、锡等有价元素。本发明专利技术资源综合利用率高，原料适应范围广，解决了传统工艺提取过程中污染问题。

【技术实现步骤摘要】
一种从含砷碲烟尘中回收并制备高纯碲的方法
本专利技术属于湿法冶金
，具体涉及一种从含砷碲烟尘中回收并制备高纯碲的方法。
技术介绍
碲在太阳能电池、光磁盘记录、温差致冷等方面均有广泛的应用，也越来越受到国内外科技工作者的重视和青睐，碲也被认为21世纪高新
的重要支撑材料之一。但是碲在1942年才开始实行大规模工业化生产，而近年来随着高新产业发展迅速，导致碲的需求量急剧增加。所以在碲储量有限的情况下，从废弃物中综合回收金属碲就具有重大意义。在铅、锌的熔炼和焙烧过程中，产出的高砷锑烟尘不仅含有大量的砷、锑，还含有少量的碲。氧压碱浸处理高砷锑烟尘之后，含砷碱浸液中含有部分的碲，如何使其中的稀散金属碲综合回收是目前未能很好解决的难题。中国专利技术专利公开号CN104762471A，公开了一种含碲物料强化浸出的方法。在高温高压条件下，将含碲物料按照一定的液固体积质量比加入所配制的溶液中，该溶液是硫化钠、亚硫酸钠和硫代硫酸钠中的二种或三种。在氮气为保护气氛下，将难溶的含碲化合物转化成可溶的碲酸钠，并且将含碲物料中的重金属离子生成沉淀，最后真空过滤，将浸出液里的碲回收，同时回收浸出渣中的其他有价金属，采用硫化浸出，成本高。中国专利技术专利授权公开号CN101565174B，公开了一种从含碲冶炼渣中提取精碲的方法。含碲冶炼渣利用无机酸氧化浸出、铜板置换贵金属、硫化钠沉淀铜、中和沉淀碲、粗TeO2的碱性浸出、Na2S除杂、浓缩、电积制备精碲，但是该专利技术含碲冶炼渣提取精碲工艺流程长，流程冗长复杂，且回收周期长。中国专利技术专利公布号CN103468959A，公开了一种氧压处理高砷高硒碲阳极泥的方法，在高温高压碱性条件下通入氧气选择性浸出砷、硒、碲，将硫酸加入到浸出液中，液固分离后，滤液制备臭葱石，硒碲富集在滤渣中。但是，该专利技术没有对滤渣的后续处理工序做进一步说明，并且滤液没有有效利用，而本专利技术对含碲滤渣进行氢还原和真空蒸馏两个工序，能够得到99.999％以上的高纯碲，而且滤液可以制备出纯NaAsO2溶液，用于硫酸锌溶液砷盐净化除钴镍的原料，能够真正做到对有价元素和有害元素的综合利用。
技术实现思路
为了解决含砷碲烟尘回收率低，工艺流程复杂的难题，本专利技术提出一种从含砷碲烟尘中回收并制备高纯碲的方法，包括如下步骤：(1)氧压浸出：将含砷烟尘置于反应釜中，向其中加入苛性碱溶液，通入氧化性气体，于120～300℃，0.1～3.5MPa下进行氧压浸出；氧压浸出结束后，经液固分离，得到含砷浸出液和粗焦锑酸钠；(2)中和：调节步骤(1)所述浸出液的pH值为4-6，液固分离后，得到中和液和中和渣，其中，中和渣进入后续氢还原工序；(3)选择性还原：向步骤(2)所得中和液中通入还原性气体进行还原，还原结束后，液固分离得到还原液和还原渣；所述还原液为纯亚砷酸钠溶液，用作硫酸锌溶液砷盐净化除钴镍的原料；(4)氢还原、真空蒸馏：步骤(3)所得还原渣与步骤(2)所得中和渣进行氢还原后，得到粗碲和铅渣，铅渣作为炼铅原料，粗碲在具有两个冷凝段和一个蒸馏段的真空蒸馏炉中真空蒸馏，得到99.999％以上的高纯碲。本专利技术的方案是通过苛性碱氧压浸出，浸出渣为粗焦锑酸钠，浸出液硫酸中和，中和液选择性还原，还原后液为纯亚砷酸钠溶液，用于硫酸锌溶液砷盐净化除钴镍的原料，还原渣和中和渣经氢还原、真空蒸馏获得99.999％以上的高纯碲。本专利技术将砷、碲从烟尘中浸出，而使锑、铅、铋、锡等尽可能留在浸出渣中，经选择性还原净化获得纯亚砷酸钠溶液并用于湿法炼锌硫酸锌溶液砷盐净化除钴镍原料，实现砷的资源化和无害化，并且回收碲、锑、铅等有价元素。本专利技术资源综合利用率高，原料适应范围广，解决了传统工艺提取过程中污染问题。中和工序的化学方程式如下所示：Na2TeO3+H2SO4＝TeO2↓+Na2SO4+H2OPb2++SO42—＝PbSO4↓这样可以将溶液中的亚碲酸钠转变成二氧化碲从而沉降下来。还原工序的化学方程式如下所示：Na3AsO4+SO2＝NaAsO2+Na2SO4TeOOH++2SO2+2H2O＝Te↓+5H++2SO42-Pb2++SO2+H2O＝PbSO3↓+2H+这样将中和液中微量的Te和Pb等杂质除去，得到纯的亚砷酸钠溶液。接着再将中和渣和还原渣经氢还原和真空蒸馏两个工序得到99.999％的高纯碲。本方法不仅解决了含砷碲烟尘中的碲的回收问题，而且将砷资源化利用。本专利技术的方法特别适宜处理以下含砷烟尘，以质量百分比计，所述含砷烟尘包括以下主要成分：砷1％～60％，锑1％～55％，铅0.1％～35％，锌0.1％～30％，铋0.1％～10％，锡0.1％～5％，碲0.01％～3％，硒0.01％～3％。优选地，步骤(1)中，浸出温度为150-260℃。优选地，步骤(1)中，浸出压力为1.5～2MPa。优选地，步骤(1)中，苛性碱溶液与含砷烟尘的液固体积质量比为3:1～20:1(ml/g)，最优为10:1。优选地，步骤(1)中，浸出时间为30-240min，最优为120-200min。优选地，本专利技术所述氧化性气体选自氧气、空气、富氧空气中的至少一种。作为本专利技术较佳的技术方案，步骤(1)的操作具体为：将含砷烟尘于反应釜中，按照苛性碱溶液与含砷烟尘的液固体积质量比为3:1～20:1，向其中加入苛性碱溶液，向反应釜中通入氧化性气体，于150～260℃，1.5～2MPa下进行氧压浸出，控制浸出时间为120～200min。此种条件可实现砷的充分浸出，实现砷与其他金属的充分分离。优选地，步骤(2)中，中和温度为室温至80℃。优选地，步骤(3)中，所述还原性气体为SO2。优选地，步骤(3)中，在室温至90℃条件下，按照0.5～5L/min的速度，通气0.5～4h。优选地，步骤(4)中所述氢还原的温度为550℃～650℃。优选地，真空蒸馏的两个冷凝段的温度分别为290℃～310℃和310℃～330℃，蒸馏段的温度为500℃～550℃。本专利技术的优点和积极效果：1、本专利技术采用苛性碱溶液氧压浸出的方式，将砷烟尘中的砷转化为砷酸钠，锑转化为焦锑酸钠，通过控制NaOH溶液的浓度、浸出的温度、矿浆液固体积质量比、反应釜内压力以及浸出时间，充分利用烟尘中碲有价元素的存在特性，使得烟尘中碲经苛性碱溶液氧压浸出后，95.0％以上的碲进入浸出液中，从而富集烟灰中的碲于浸出液中；2、在烟尘中的碲得到有效溶解和浸出后，本专利技术选择优先从浸出液中选择性分离出碲、铅，这是基于浸出液中砷、碲、铅、锡等元素的特性，使得碲、铅选择性还原从溶液中脱除，净化渣中Te的含量达55％以上，经氢还原和真空蒸馏得到99.999％以上的高纯碲；3、本专利技术的劳动强度低、处理时间短、操作环境好；4、制备过程无二次污染物生成，并且能将砷富集在浸出液中，且经过还原净化的浸出液可作为硫酸锌溶液净化除钴镍的原料，在环保方面具有重大意义。5、本专利技术碲的浸出率在99％以上，不仅处理了含砷烟尘，而且有价金属均得到回收，特别是碲的回收率高达92％以上。6、本专利技术合理的工序搭配，使得碲、锑、铅、锡等得到回收和有效利用，达到了环保、经济、节能、高资源利用率的目的，实现砷的资源化和无害化，由于砷与其他元素的分离采用的是湿法工艺避免了火法所带来的大规模污染以及资源利用不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含砷碲烟尘中回收并制备高纯碲的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)氧压浸出：将含砷烟尘置于反应釜中，向其中加入苛性碱溶液，通入氧化性气体，于120～300℃，0.1～3.5MPa下进行氧压浸出；氧压浸出结束后，经液固分离，得到含砷浸出液和粗焦锑酸钠；(2)中和：调节步骤(1)所述浸出液的pH值为4‑6，液固分离后，得到中和液和中和渣，其中，中和渣进入后续氢还原工序；(3)选择性还原：向步骤(2)所得中和液中通入还原性气体进行还原，还原结束后，液固分离得到还原液和还原渣；所述还原液为纯亚砷酸钠溶液，用作硫酸锌溶液砷盐净化除钴镍的原料；(4)氢还原、真空蒸馏：步骤(3)所得还原渣与步骤(2)所得中和渣进行氢还原，得到粗碲和铅渣，铅渣作为炼铅原料，粗碲在具有两个冷凝段和一个蒸馏段的真空蒸馏炉中真空蒸馏，得到99.999％以上的高纯碲。

【技术特征摘要】
1.一种从含砷碲烟尘中回收并制备高纯碲的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)氧压浸出：将含砷烟尘置于反应釜中，向其中加入苛性碱溶液，通入氧化性气体，于120～300℃，0.1～3.5MPa下进行氧压浸出；氧压浸出结束后，经液固分离，得到含砷浸出液和粗焦锑酸钠；(2)中和：调节步骤(1)所述浸出液的pH值为4-6，液固分离后，得到中和液和中和渣，其中，中和渣进入后续氢还原工序；(3)选择性还原：向步骤(2)所得中和液中通入还原性气体进行还原，还原结束后，液固分离得到还原液和还原渣；所述还原液为纯亚砷酸钠溶液，用作硫酸锌溶液砷盐净化除钴镍的原料；(4)氢还原、真空蒸馏：步骤(3)所得还原渣与步骤(2)所得中和渣进行氢还原，得到粗碲和铅渣，铅渣作为炼铅原料，粗碲在具有两个冷凝段和一个蒸馏段的真空蒸馏炉中真空蒸馏，得到99.999％以上的高纯碲。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：以质量百分比计，所述含砷碲烟尘中含有如下主要成分：砷1％～60％，锑1％～55％，铅0.1％～35％，锌0.1％～30％，铋0.1％～10％，锡0.1％～5％，碲0.01％～3％，硒0.01％～3％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智勇，刘志宏，李启厚，周亚明，李玉虎，姚伟，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43