浮選渣中碲的浸出研究

宋旭俊，施輝獻

(1.昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南 昆明 650051；2.昆明冶金研究院有限公司，云南 昆明 650503)

0 引 言

碲是重要的稀散元素，享有工業味精的美譽。被譽為“現代高新技術材料的維生素”，是“創造人間奇跡的橋梁”，已成為冶金、化工、玻璃陶瓷、橡膠、石油、電子電路、半導體等行業的重要添加劑，其中冶金工業應用約占80 %。通常80 %的碲是從銅電解精煉過程中產生的陽極泥中提取的，且碲常與銅、銀及金呈Cu2Te、Ag2Te、Au2Te等化合物的形式存在。從銅陽極泥中提取碲的主要方法有：焙燒法(蘇打、硫酸化、氧化)，萃取法、還原法、微生物法、氯化法、堿浸法(氧壓、常壓)、酸浸法(常壓、氧壓)。其中，硫酸化焙燒法和氧壓酸浸法，工業上應用較為成熟。

國內外大量學者針對銅陽極直接提取碲，做了大量研究。而銅陽極泥經加壓酸浸脫碲、氯化浸硒、浮選金銀渣提取碲的研究，尚未見報道。文章以浮選渣為原料，采用堿浸工藝，重點研究浸出溫度、時間、液固比、堿濃度、攪拌轉速等參數對碲浸出率的影響，并結合XRD分析，表征出影響碲浸出的關鍵因素。

1 實驗

1.1 實驗原料

實驗以云南某企業銅陽極泥綜合回收過程中脫Te、Se、Ag/Au后的中間品浮選渣為原料，其化學組成見表1。浮選渣主要為含有Au、Ag和Pb、Ba、Sb、Bi、Te化合物的混合物，其中，Pb 37.61 %，Sb 14.07 %，Bi 7.05 %，Ba 16.42 %，Au 3.44 g/t，Ag 468.6 g/t，Te含量為3.76 %。

表1 浮選渣化學組分(%，g/t)Tab.1 Chemical components of the floatation residue(%，g/t)

浮選渣的XRD分析見圖1，浮選渣的物相組成主要為：PbSO4、BaSO4、FeSb2O4、Sb2O3、Bi2O3、AgTe、TeO2、SiO2，其中，碲主要以TeO2和AgTe的形成存在。

圖1 浮選渣XRD分析圖譜Fig.1 XRD analysis on the flotation residue

1.2 反應原理

浮選渣在堿浸出過程中，存在的反應原理主要如下所示：

1.3 實驗方法

由于TeO2可溶于堿，故實驗控制一定反應條件，在堿性體系下浸出浮選渣中的碲。具體實驗方法為：稱取M0g浮選渣于燒杯中，按照一定液固比配入自來水，再稱取一定量的工業堿(新疆中泰集團有限責任公司產，含量99 %)倒入燒杯中，把裝有浸出礦漿的燒杯放入型號為XMTD-4 000的恒溫水浴鍋中進行浸出碲。浸出結束后過濾，濾渣每次用0.5 L熱開水淋洗2次后。把全部濾餅放入150 ℃型號為101A-2B的干燥箱中烘干，直到不再失重為止，稱量此時的干渣重(M1g)，計算渣率。接著取混合均勻的樣分析Te含量，并計算浸出率。渣率計算公式：

P=M1/M0×100 %

式中：

P——渣率(%)；

M0、M1——原料的重量和浸出渣干重(g)。

浸出率計算公式：

式中：

Ρ——浸出率(%)；

C1——浸出渣中Te的含量；

P——渣率。

2 結果與討論

2.1 浸出溫度對碲浸出率的影響

固定液固比6：1，浸出時間3 h，堿濃度150 g/L，攪拌轉速500 r/min，考察不同浸出溫度下的浸出率。浸出溫度對應浸出率實驗結果，見圖2。

由圖2可知，40～50 ℃，隨浸出溫度的提高，碲的浸出率急劇增大，從82.3 %提高到88.6 %，提升了6.3 %。溫度在50～70 ℃時，碲的浸出率在87.8 %～88.6 %間，但溫度升高，浸出率并沒有提高，反而有所降低，可能是漿料過濾時，過濾效果不好導致濾餅含水量高，殘留了一定量的Na2TeO3所致。浸出溫度80 ℃和90 ℃時，碲的浸出率>90 %，2個溫度下浸出率基本一致。整體上而言，溫度提高，碲的浸出率增大，最佳浸出溫度選擇80 ℃較為合適。

圖2 堿浸溫度對碲浸出率的影響圖譜Fig.2 Effect of the leaching temperature on the leaching rate of Te

2.2 堿濃度對浸出率的影響

固定液固比6：1，浸出時間3 h，攪拌轉速500 r/min，考察不同浸出溫度和不同堿濃度下碲的浸出率，結果見圖3。

圖3 不同溫度+堿濃度下碲的浸出率Fig.3 The leaching rates of Te at different temperatures and base concentrations

從圖3可見，堿度為50 g/L時，碲的浸出率低于50 %，溫度為1～5 ℃與80 ℃下的浸出率差距不是很大，約為5 %；堿度為100 g/L時，碲的浸出率都高于50 %，80 ℃時碲的浸出率在88 %左右，溫度為15～20 ℃時的碲浸出率在51 %左右，80 ℃和15～20 ℃下的浸出率差距很大，兩者差距約為37 %。無論是50 g/L還是100 g/L，溫度對碲的浸出率影響很大。從圖3可見，在80 ℃下，隨堿液濃度的提高，碲的浸出率提高，堿濃度100 g/L后碲的浸出率差距較小。

固定浸出溫度80 ℃、液固比4：1，浸出時間3 h，攪拌轉速500 r/min，考察不同堿濃度下碲的浸出率。浸出劑堿濃度對應的浸出率實驗結果見圖4。

圖4 堿濃度對碲浸出率的影響圖譜Fig.4 Diagram of alkali concentrations to leaching rate

從圖4的堿濃度與浸出率關系對應圖可見，在堿液100 g/L以前，堿濃度對碲的浸出率影響很大，當堿濃度在100 g/L以后，堿濃度對碲的浸出率影響很小。當堿濃度為120 g/L后，堿濃度和碲浸出率關系圖線趨于平緩上升。故最佳堿濃度120 g/L以上。

2.3 浸出液固比對碲浸出率的影響

固定浸出溫度80 ℃、浸出時間3 h、攪拌轉速500 r/min，對比考察浸出劑堿濃度120 g/L和150 g/L下的不同液固比對碲浸出率的影響。堿濃度120 g/L和150 g/L下不同液固比對應的碲浸出實驗結果見圖5。

從圖5可見，無論是堿濃度120 g/L還是150 g/L，隨液固比的增大，碲的浸出率增大。在4：1前，液固比對碲浸出率影響很大；在4：1后，液固比對碲浸出率的影響很小。在液固比4：1、5：1、6：1時，120 g/L和150 g/L下的碲浸出率相當，且從側面反應出，最佳浸出堿濃度為120 g/L，浸出液固比為4：1，此時200 g固體干原料對應的堿耗量是最佳的堿用量(堿耗量為480 kg/t-礦)，但對生產來說，還得講究浸出效率對生產帶來的影響。從圖5可知，堿濃度為150 g/L、液固比為7：1時，碲的浸出率有所上升，可能是物料中的AgTe溶解析出部分銀所致。

圖5 120 g/L和150 g/L堿濃度下的不同液固比對碲浸出率的影響圖譜Fig.5 Diagram of liquid-solid ratio to leaching rate at base concentrations of 120 g/l and 150 g/l

對浸出渣進行物相分析，結果見圖6。

圖6 堿浸渣XRD分析圖譜Fig.6 XRD analysis of the alkaline leaching slag

從圖6可見，浮選渣堿浸后，主要物相為PbSO4、BaSO4、FeSb2O4、Sb2O3、Bi2O3、AgTe，其中TeO2和SiO2已全部溶解為Na2TeO3和Na2SiO3進入液相體系。

2.4 浸出時間對碲浸出率的影響

固定浸出溫度80 ℃、堿濃度120 g/L、攪拌轉速500 r/min，對比考察液固比6：1和4：1下的不同浸出時間對碲浸出率的影響。液固比6：1和4：1下不同浸出時間對應的碲堿浸結果見圖7。

圖7 6：1和4：1下的不同浸出時間對碲浸出的影響圖譜Fig.7 Diagram of leaching duration to leaching rate at liquid-solid ratios of 6：1 and 4：1

從圖6可見，當液固比為6：1時，無論浸出時間是多長，碲的浸出率基本一致，此時最佳浸出時間0.5 h；當液固比為4：1時，隨時間的延長，碲的浸出率增大，浸出時間為3 h后，碲的浸出率基本不變化，此液固比下，最佳浸出時間為3 h。2個液固比下，浸出率區別挺大，相同重量浮選渣的浸出，堿用量的多少對浸出效率影響很大。故堿用量是影響碲浸出的核心關鍵因素之一，當堿耗量為480 kg/t-礦時，浸出時間為3 h；當堿耗量為720 kg/t-礦時，浸出時間為0.5 h。

2.5 攪拌轉速對碲浸出率的影響研究

固定浸出溫度80 ℃、堿濃度120 g/L、浸出液固比4：1、浸出時間3 h，攪拌轉速500 r/min，考察不同攪拌轉速對碲浸出率的影響。結果見圖8。

圖8 攪拌轉速對碲浸出率的影響圖譜Fig.8 Diagram of stirring speed to leaching rate

從圖7可知，隨攪拌轉速的提高，碲的浸出率呈上升趨勢。攪拌轉速的提高，有利于提高浮選渣在堿液中的分散性，提高堿液的擴散傳質，增大Te物料與堿液的接觸面，從而提高碲的浸出。當攪拌轉速高于300 r/min時，碲的浸出率上升不明顯，攪拌轉速對碲的浸出影響不在是主要因素。故攪拌轉速最佳條件為300 r/min。

3 結 語

(1)影響浮選渣浸出的關鍵因素主要為浸出溫度和堿耗量(浸出液體積×堿濃度)，其它浸出因素影響較小。

(2)從成本角度考慮，浮選渣堿浸的最佳浸出工藝條件為：浸出溫度80 ℃、液固比為4：1、浸出液濃度120 g/L、浸出時間3 h、攪拌轉速為300 r/min；從生產效率角度考慮，浮選渣堿浸的最佳浸出工藝條件為：浸出溫度80 ℃、液固比為4：1、浸出液濃度150 g/L、浸出時間0.5 h、攪拌轉速為300 r/min。

(3)浮選渣中Te主要以AgTe合金和TeO2形成存在，TeO2堿浸時生成Na2TeO3。