從文丘里泥中回收硒、碲工藝研究

胡鵬舉，謝祥添，布金峰

（陽谷祥光銅業有限公司，山東 聊城 252327）

硒和碲屬于稀散金屬[1]，是現代高科技新材料特別是信息材料的重要組成部分。硒和碲一般都不存在獨立的礦床，而是伴生于有色金屬礦產或煤礦中[2]，其中從銅陽極泥中提取硒、碲是生產硒、碲的重要來源[3,4]。在采用卡爾多爐工藝處理銅陽極泥[5]時，硒、碲等有價組分會在壓浸后分流，一部分進入浸出液，一部分存留于脫銅泥中，在不同的陽極泥成分和浸出工況下，進入兩者的比例有較大的差別。文丘里泥作為卡爾多爐處理脫銅泥時的中間物料，約占卡爾多爐處理脫銅泥比重的10%～20%，里面主要包含金、銀、硒、碲以及鉛、鉍等有價元素，目前對文丘里泥的主要處理方法是返爐熔煉，但這必然會造成部分硒碲的損失。通過查閱文獻[6,7]，目前對文丘里泥的主流開路工藝是利用堿法浸出，其中紫金礦業使用兩段堿浸處理文丘里泥制備出了二氧化碲產品[8]，但利用堿法從文丘里泥中浸碲時，不可避免的會引入雜質鉛和硒，再經過后續的凈化除雜等復雜流程，易造成碲的損失，文獻[8]中碲的直收率只有64.78%，所以需要進一步優化從文丘里泥中回收硒碲的工藝。

1 實驗

1.1 實驗原料和輔料

某公司文丘里泥、98%硫酸（分析純，煙臺遠東精細化工有限公司）、無水亞硫酸鈉（分析純，天津市大茂化學試劑廠）、鐵粉（工業級，聊城宏發鐵粉銷售有限公司）。其中某公司的文丘里泥主要化驗元素如下表1所示。

表1 文丘里泥主要元素成分表（%）

1.2 實驗設備

HH-6數顯恒溫水浴鍋（常州博遠實驗分析儀器廠）、JJ-1精密增力電動攪拌器（常州博遠實驗分析儀器廠）、SHZ-D（Ⅲ）循環水式真空泵（鞏義市予華儀器有限責任公司）、iCAP6300等離子體發射光譜儀（美國賽默飛世爾）。

1.3 實驗原理及工藝流程

由于堿浸浸出較多的雜質，本文采用硫酸處理文丘里泥，并通過酸浸→還原沉硒→還原沉碲的工藝對文丘里泥中的硒碲元素進行回收。

1.3.1 酸浸原理

入爐物料中的部分硒碲物質經過卡爾多爐熔煉后轉化為二氧化硒和二氧化碲進入文丘里泥中，使用硫酸處理文丘里泥后，硒、碲分別以亞硒酸和亞碲酸（亞碲酸可溶于強酸中）進入浸出液中，其中涉及的化學反應式如下式1—式3所示：

1.3.2 沉碲原理

金屬鐵的活性強于金屬碲，所以使用鐵粉可以把四價碲還原成單質碲，其中涉及的化學反應如下式4所示：

1.3.3 工藝流程

具體工藝流程如下圖1所示。

對于使用酸浸法從文丘里泥中提取粗硒和粗碲的工藝流程，其中使用二氧化硫沉硒已是比較成熟的工藝[9]，便不再深入研究。對此，本文主要對酸浸條件和沉碲條件進行了較為詳細的研究。

圖1 工藝流程圖

2 實驗結果及討論

2.1 酸浸

對文丘里泥進行酸浸時，主要考察了硫酸濃度、液固比、溫度和時間對酸浸效果的影響。

2.1.1 酸濃對浸出的影響

首先按照100、200、300、400和500g/L的硫酸濃度，分別在液固比L/S=5、80℃下反應1h，得到不同硫酸濃度下的硒、碲浸出率如下圖2所示。由圖2可知，隨著硫酸濃度的增加，硒的浸出率基本不變化，穩定在30%左右；而碲的浸出率先隨著硫酸濃度增加而增加，到達300g/L的酸度后，浸出率保持穩定，其中酸度從100g/L增加至300g/L時，碲的浸出率從60.24%增長至91.34%。

圖2 硫酸濃度對硒、碲浸出率的影響

2.1.2 液固比對浸出的影響

固定硫酸濃度為300g/L，按照體積質量液固比L/S=1、2、3、4、5，分別在80℃下反應1h，得到不同液固比下的硒、碲浸出率如下圖3所示。由圖3可知，隨著液固比的增加，硒的浸出率基本無變化，穩定在30%左右；而碲的浸出率增加不明顯，當液固比為3時，碲的浸出率基本穩定在90%左右，其中液固比L/S從1增加至5時，碲的浸出率從80.24%增長至90.74%。

圖3 液固比對硒、碲浸出率的影響

2.1.3 溫度對浸出的影響

固定硫酸濃度為300g/L，液固比L/S=5，按照酸浸溫度50℃、60℃、70℃、80℃和90℃，分別反應1h，得到不同酸浸溫度下的硒、碲浸出率如下圖4所示。由圖4可知，隨著溫度的增加，硒的浸出率基本不變化，穩定在30%左右；而碲的浸出率開始隨著溫度的增加而增加，當酸浸溫度達到80℃時，碲的浸出率基本穩定在90%左右，其中酸浸溫度從50℃增加至80℃時，碲的浸出率從57.84%增長至91.02%。

圖4 酸浸溫度對硒、碲浸出率的影響

綜上所述，酸浸處理文丘里泥浸出硒、碲時，文丘里泥中30%的硒容易被浸出，而酸濃、液固比和溫度都會影響碲的浸出，最優條件為硫酸濃度300g/L，液固比L/S=5，酸浸溫度80℃。

2.2 沉碲

酸浸液經過沉硒作業后得到沉碲前液，使用鐵粉作為還原劑進行沉碲作業，沉碲時主要考察了鐵粉用量、沉碲溫度和沉碲時間對沉碲效果的影響。

2.2.1 鐵粉系數對沉碲的影響

首先按照1倍、2倍、3倍、4倍和5倍的鐵粉用量，在70℃下分別反應5h，得到不同鐵粉使用量下的沉碲效果如圖5所示。由圖5可得，隨著鐵粉使用量的增加，碲還原率也隨著增加，當鐵粉使用量達到理論量的3倍后，碲還原率基本保持在99.5%以上，其中鐵粉使用量從1倍增加至3倍時，碲還原率從68.96%增長至99.57%。

圖5 鐵粉用量對碲還原效果的影響

2.2.2 溫度對沉碲的影響

固定3倍鐵粉用量，在30℃、40℃、50℃、60℃和70℃下分別反應5h，得到不同沉碲溫度下的沉碲效果如圖6所示。由圖6可知，隨著反應溫度的增加，碲還原率也隨之增加，當沉碲溫度達到60℃后，碲還原率基本保持在99.5%以上，其中反應溫度從30℃增加至60℃時，碲還原率從71.38%增長至99.54%。

圖6 沉碲溫度對碲還原效果的影響

2.2.3 反應時間對沉碲的影響

固定3倍鐵粉用量，反應溫度60℃，分別反應1h、2h、3h、4h和5h，得到不同反應時間下的沉碲效果如圖7所示。由圖7可知，隨著反應時間的增加，碲還原率也隨之增加，當沉碲時間達到4h后，碲還原率基本保持在99.5%以上，其中反應時間從1h增加至4h時，碲還原率從79.36%增長至99.72%。

圖7 沉碲時間對碲還原效果的影響

綜上所述，使用鐵粉沉碲時，最優條件是鐵粉加入量為理論量的3倍，沉碲溫度60℃，反應時間4h。

2.3 產品

粗硒和粗碲成分如下表2和表3所示，由表2和表3可知，粗硒的品位達到99%，粗碲的品位達到93.19%。

表2 粗硒成分表/%

表3 粗碲成分表/%

3 結論

（1）在300g/L硫酸、L/S為5、80℃下處理文丘里泥酸浸1h后，硒和碲的浸出率分別為30.13%和91.34%，在3倍鐵粉用量、60℃下對沉碲前液還原4h后，碲還原率達到99.57%。

（2）從文丘里泥中提取粗碲的整個工藝流程中，碲的直收率可達到89%，得到的粗硒主品位達到99%，得到的粗碲主品位達到93.19%。

（3）對文丘里泥進行硒、碲開路后，不僅提高了硒和碲的回收率，還有利于提升卡爾多爐的物料處理能力。