阅读说明：本技术 一种外场作用强化铜阳极泥分铜渣中高效浸出碲的方法 (Method for efficiently leaching tellurium from copper separating slag of copper anode slime enhanced by external field effect ) 是由 廖春发 彭珊 邹耕 曾颜亮 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及有色金属湿法冶金技术,具体是一种外场作用强化铜阳极泥分铜渣中高效浸出碲的方法。本发明包括以下步骤：研磨分铜渣原料；以氢氧化钠为浸出液、氯酸钠为氧化剂,与原料混合后制得混合料液；将混合料液置于超声波-微波协同反应工作站上,设置超声波功率及微波功率参数,在超声波或微波或超声-微波协同的外场强化作用下,按一定的液固比并不断搅拌进行浸出反应；取出前一步骤所得溶液于常压下浸出后出料,对所得的溶液进行抽滤,抽滤得到含碲浸出液。本发明利用外场超声波、微波辅助强氧化浸出,具有处理时间短、浸出速度快、能耗低等特点,可破坏分铜渣的结构,实现常压下对碲的高效浸出,碲浸出率提高26—35％。(the invention relates to a non-ferrous metal hydrometallurgy technology, in particular to a method for efficiently leaching tellurium from copper anode slime separated copper slag strengthened by an external field effect. The invention comprises the following steps: grinding the copper slag raw material; mixing sodium hydroxide as leaching agent and sodium chlorate as oxidant with the material to obtain mixed material liquid; placing the mixed material liquid on an ultrasonic-microwave synergistic reaction workstation, setting ultrasonic power and microwave power parameters, and continuously stirring according to a certain liquid-solid ratio under the reinforcing action of ultrasonic waves or microwaves or ultrasonic-microwaves synergistic external fields to carry out leaching reaction; and taking out the solution obtained in the previous step, leaching at normal pressure, discharging, carrying out suction filtration on the obtained solution, and carrying out suction filtration to obtain the tellurium-containing leaching solution. The method utilizes external field ultrasonic waves and microwaves to assist in strong oxidation leaching, has the characteristics of short treatment time, high leaching speed, low energy consumption and the like, can destroy the structure of the copper separating slag, realizes the high-efficiency leaching of tellurium under normal pressure, and improves the tellurium leaching rate by 26-35%.)

一种外场作用强化铜阳极泥分铜渣中高效浸出碲的方法

技术领域

本发明涉及有色金属湿法冶金技术，具体是一种外场作用强化铜阳极泥分铜渣中高效浸出碲的方法，将分铜渣中的有价金属Te高效浸出，从而提高碲的浸出率。

背景技术

碲属于稀散元素，它的丰度是金属及非金属中最小的(平均丰度为6×10^-6％)。在铜阳极泥中碲主要以Cu₂Te、Ag₂Te、Au₂Te、PbTe、TeO₂等化合物形态存在。碲及其化合物广泛地用于：(1)生产碲化镉薄膜太阳能电池；(2)作为合金添加剂改善钢的机械加工性能；(3)作为微量添加剂改善铜合金的可加工性又不降低电导率；(4)作为硫化剂及橡胶加工加速剂以及合成纤维生产的催化剂组份。

世界上大部分可回收碲伴生于铜、金等矿物中，工业上生产碲的主要来源是铜、铅电解精炼过程中产生的阳极泥。在铜电解精炼过程中，阳极上的铜和电位较负的贱金属溶解进入到溶液中，电位更正金属则不溶解落入槽底成为铜阳极泥。湿法冶金技术原理提取Te基本步骤：分铜渣破碎、球磨、浸出、净化、中和、煅烧、碱溶及电积得到高纯碲，在此过程中，使碲进入到溶液，然后从溶液中分离回收碲。

分铜渣中含有大量的稀有元素，现有提取工艺较为复杂，碲浸出率低，浸出率难以高出70％，且反应时间长。

发明内容

本发明的目的是提供一种外场作用强化铜阳极泥分铜渣中高效浸出碲的方法，在碱性条件下，通过三种不同外场强化辅助浸出(超声波浸出、微波浸出及超声-微波协同浸出)，从分铜渣中高效浸出有价金属Te，提高碲浸出率。既能在低温常压下浸出，降低能耗，也能缩短浸出时间，分铜渣的浸出时间由现行的90-120min降低至14min-44min，处理量大，碲浸出率高，且其他有价金属走向集中，有利于综合回收。

本发明包括以下步骤：

步骤1，研磨分铜渣原料；

步骤2，以氢氧化钠为浸出液、氯酸钠为氧化剂，与步骤1的原料混合后制得混合料液；

步骤3，将步骤2的混合料液置于超声波-微波协同反应工作站上(现有设备)，设置超声波功率及微波功率参数，在超声波或微波或超声-微波协同的外场强化作用下，按一定的液固比并不断搅拌进行浸出反应；

步骤4，取出步骤3所得溶液于常压下浸出1-30min后出料，对所得的溶液进行抽滤，抽滤得到含碲浸出液；

步骤2中的氢氧化钠的浓度为0.4-1.4mol/L，氯酸钠的添加量是分铜渣原料实际添加量的0.8-1.5倍；

步骤3中超声波功率为0-500W，微波功率为0-700W，液固比为4-10:1。

步骤1的分铜渣原料研磨至200目以上。

步骤3中搅拌速度为100-300r/min。

步骤1中分铜渣主要成分的质量百分比为：Pb：15-16.06％，Ag：14-14.9％，Ba：14-16.43％，Sn：8-9.02％，Te：3-3.64％，Cu：2-2.88％。

本发明的原理：将混合料液置于超声-微波协同反应工作中，(1)在超声波的作用下，加速传质传热，使分铜渣表面膜得到一定程度的破坏，让其颗粒表面裸露出来，促进固液反应。同时溶液中出现“湍流”现象，产生大量“微气泡”形成空化效应，降低扩散阻力及反应活化能；(2)在微波的作用下，微波加热是将电磁能转化为热能，与分铜渣内部分子的极化性质密切相关，具有正负极的极化分子在磁场中有序的排布，磁场方向改变，极化分子不断高速运转，从而产生热量。可使溶液迅速加热，促进浸出反应的进行，提高冶金过程中碲的浸出率，降低反应时间，且相较于传统湿法冶金，减少了废气废渣及废液量，有利于环境保护。由于微波、超声波的特性，使得此方法比传统湿法冶金具有更高的利用价值。

本发明的主要化学反应方程式如下：

3TeO₂+6OH^-+ClO₃ ^-＝3TeO₄ ^2-+3H₂O+Cl^-；

3Pb₅TeO₇+36OH^-+ClO₃ ^-＝3TeO₄ ^2-+15PbO₂ ^2-+Cl^-+18H₂O。

本发明利用外场超声波、微波辅助强氧化浸出，具有处理时间短、浸出速度快、能耗低等特点，可破坏分铜渣的结构，实现常压下对碲的高效浸出，表2可以看出碲浸出率提高26—35％。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明实例所用的分铜渣化学成分如下表1：

表1分铜渣原料化学组成表

元素

Cu

Ag

Ba

Pb

Te

Sn

含量

2.88％

14.9％

16.43％

16.06％

3.64％

8.83％

。

实施例1：

步骤1，将10g分铜渣原料研磨至200目以上；

步骤2，将浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液、8g氯酸钠混合后制得混合料液；

步骤3，将步骤2的混合料液置于超声波-微波协同反应工作站，设置超声-微波协同反应工作站的基本参数，超声波功率为150W，控制液固比为9:1，开启搅拌器，在150r/min的搅拌速度及反应30min的条件下进行浸出反应。

步骤4，将步骤3所得溶液取出置于常压下浸出20min后出料，抽滤得到含碲浸出液，碲浸出率为87.98％。

实施例2：

步骤1，将10g分铜渣原料研磨至200目以上；

步骤2，将浓度为1.2mol/L的氢氧化钠溶液、12g氯酸钠混合后制得混合料液；

步骤3，将步骤2中所得混合料液置于超声波-微波协同反应工作站，设置超声-微波协同反应工作站的基本参数，微波功率为700W，控制液固比为10:1，开启搅拌器，在300r/min的搅拌速度及反应240s的条件下进行浸出反应。

步骤4，将步骤3所得溶液取出置于常压下浸出20min后出料，抽滤得到含碲浸出液，碲浸出率为91.08％。

实施例3：

步骤1，将10g分铜渣原料研磨至200目以上；

步骤2，将浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液、15g氯酸钠混合后制得混合料液；

步骤3，将步骤2的混合料液置于超声波-微波协同反应工作站，设置超声-微波协同反应工作站的基本参数，超声波功率为300W，微波功率为300W，控制液固比为8:1，开启搅拌器，在300r/min的搅拌速度及反应10min的条件下进行浸出反应。

步骤4，将步骤3所得溶液取出置于常压下浸出20min后出料，抽滤得到含碲浸出液，碲浸出率为90.67％。

实施例4：

步骤1，将10g分铜渣原料研磨至200目以上；

步骤2，将浓度为0.8mol/L的氢氧化钠溶液、10g氯酸钠混合后制得混合料液；

步骤3，将步骤2的混合料液置于超声波-微波协同反应工作站，设置超声-微波协同反应工作站的基本参数，超声波功率为150W，微波功率为450W，控制液固比为9:1，开启搅拌器，在300r/min的搅拌速度及反应5min的条件下进行浸出反应。

步骤4，将步骤3所得溶液取出置于常压下浸出20min后出料，抽滤得到含碲浸出液，碲浸出率为93.29％。

实施例5：

步骤1，将10g分铜渣原料研磨至200目以上；

步骤2，将浓度为1.2mol/L的氢氧化钠溶液、15g氯酸钠混合后制得混合料液；

步骤3，将步骤2中所得混合料液置于超声波-微波协同反应工作站，设置超声-微波协同反应工作站的基本参数，超声波功率为450W，微波功率为150W，控制液固比为9:1，开启搅拌器，在300r/min的搅拌速度及反应15min的条件下进行浸出反应。

步骤4，将步骤3所得溶液取出置于常压下浸出20min后出料，抽滤得到含碲浸出液，碲浸出率为88.3％。

实施例6：

步骤1，将10g分铜渣原料研磨至200目以上；

步骤2，将浓度为0.6mol/L的氢氧化钠溶液、12g氯酸钠混合后制得混合料液；

步骤3，将步骤2中所得混合料液置于超声波-微波协同反应工作站，设置超声-微波协同反应工作站的基本参数，超声波功率为300W，微波功率为300W，控制液固比为7:1，开启搅拌器，在300r/min的搅拌速度及反应18.41min的条件下进行浸出反应。

步骤4，将步骤3所得溶液取出置于常压下浸出20min后出料，抽滤得到含碲浸出液，碲浸出率为86.2％。

实施例7：

步骤1，将10g分铜渣原料研磨至200目以上；

步骤2，将浓度为1.4mol/L的氢氧化钠溶液、15g氯酸钠混合后制得混合料液；

步骤3，将步骤2中所得混合料液置于超声波-微波协同反应工作站，设置超声-微波协同反应工作站的基本参数，超声波功率为150W，微波功率为150W，控制液固比为9:1，开启搅拌器，在300r/min的搅拌速度及反应5min的条件下进行浸出反应。

步骤4，将步骤3所得溶液取出置于常压下浸出20min后出料，抽滤得到含碲浸出液，碲浸出率为95.3％。

实施例8(对比试验)：

取铜阳极泥分铜渣于250mL烧杯中，按9:1液固比(最优)，倒入1.2mol/L氢氧化钠溶液，置于水浴干锅内，开启搅拌后，缓慢加入氧化剂氯酸钠，用塑料薄膜封住烧杯口开始计时，常压下浸出2h,待浸出反应完成后取下薄膜进行过滤，经化学分析碲的浸出率仅为59.98％。

表2本发明实施例与对比例的工艺参数及浸出率对比

实施例	超声波功率/w	微波功率/w	浸出时间/min	碲浸出率/％
					1	150	0	50	88
2	0	700	24	91.1
					3	300	300	30	90.7
4	150	450	25	93.3
					5	450	150	35	88.3
6	300	300	38	86.2
					7	150	150	25	95.3
传统方法	0	0	120	59.9

由表2可知，与传统湿法冶金相比，本发明方法，在碱性条件，通过超声-微波协同强氧化分铜渣中碲的研究，反应时间大大缩短，碲的浸出率显著提高。