降低4N碲產(chǎn)品鈉含量研究

劉 宏，艾躍宗

（江西銅業(yè)股份有限公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

江西銅業(yè)股份有限公司貴溪冶煉廠新材料車間精碲生產(chǎn)線投產(chǎn)于1992年，主要包括堿浸、凈化、電解、澆鑄等多道工序，主要原料是本廠銅冶煉工藝殘?jiān)?jīng)一車間金、銀提取后產(chǎn)生的粗碲粉。目前作為全國(guó)最大的稀散金屬生產(chǎn)基地，可年產(chǎn)精碲60 t。在資源越來(lái)越緊缺、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的形勢(shì)下，稀散金屬作為一種重要的戰(zhàn)略物資，企業(yè)對(duì)提升冶煉水平、提高產(chǎn)品合格率越來(lái)越重視。

1 工藝流程

2020年貴溪冶煉廠新材料車間精碲生產(chǎn)線生產(chǎn)4N碲共計(jì)62 t，其中因質(zhì)量不合格進(jìn)行返工處理的次品4N碲共計(jì)0.5 t［1］，而這些不合格4N碲產(chǎn)品中，化學(xué)成分鈉含量超標(biāo)占全年次品4N碲的89.8%。精碲生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 精碲生產(chǎn)工藝流程

2 試驗(yàn)探索

為降低4N精碲產(chǎn)品鈉含量［2］，開(kāi)展試驗(yàn)探索，通過(guò)調(diào)節(jié)電解液游離堿度、調(diào)節(jié)析出碲煮洗時(shí)長(zhǎng)、選擇不同除雜劑、調(diào)節(jié)澆鑄溫度，跟蹤各因素對(duì)4N碲產(chǎn)品含鈉的影響［3］。

2.1 電解液游離堿度對(duì)4N碲產(chǎn)品含鈉的影響

在控制析出碲煮洗時(shí)長(zhǎng)為80 h、澆鑄溫度500℃、硼砂作為造渣劑的條件下，跟蹤不同電解液游離堿度的析出碲澆鑄情況，探究不同電解液游離堿度對(duì)4N精碲產(chǎn)品鈉含量的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 電解液游離堿度化驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

由表1可知，在選用除雜劑硼砂，控制煮洗時(shí)長(zhǎng)為80 h、澆鑄溫度500℃，4N碲產(chǎn)品含鈉與電解液游離堿度不存在線性變化，考慮到試劑消耗和電解液成分，電解液游離堿度控制100 g／L為宜。

2.2 析出碲煮洗時(shí)長(zhǎng)對(duì)4N碲產(chǎn)品含鈉的影響

在控制電解液游離堿度為100 g／L、析出碲澆鑄溫度500℃、硼砂作為造渣劑的條件下，考察析出碲煮洗時(shí)長(zhǎng)對(duì)4N碲產(chǎn)品含鈉的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同煮洗時(shí)長(zhǎng)與產(chǎn)品含鈉情況統(tǒng)計(jì)表

在電解過(guò)程中，析出碲表面和內(nèi)部會(huì)夾帶電解液，如煮洗時(shí)間不足，將導(dǎo)致析出碲中鈉鹽含量清洗不徹底。隨著析出碲煮洗時(shí)長(zhǎng)的加大，產(chǎn)品含鈉量在降低，當(dāng)煮洗時(shí)長(zhǎng)大約80 h后，產(chǎn)品含鈉量降低不明顯，為降低蒸汽消耗，選擇煮洗時(shí)長(zhǎng)為80 h。

2.3 不同除雜劑對(duì)4N碲產(chǎn)品含鈉的影響

在控制電解液游離堿度為100 g／L、析出碲煮洗時(shí)長(zhǎng)為80 h、澆鑄溫度500℃、除雜劑添加量2 g／爐的條件下，考察氯化鈣、碳酸氫鈉、碲粉、硼砂等不同除雜劑對(duì)4N碲產(chǎn)品含鈉的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同除雜劑與產(chǎn)品含鈉情況統(tǒng)計(jì)表 mg／L

除雜劑主要作用是改善渣型，提高渣熔點(diǎn)，便于分離。由表3可知，在采用游離堿度為100 g／L的電解液來(lái)進(jìn)行電積、析出碲煮洗時(shí)長(zhǎng)為80 h、澆鑄溫度500℃的條件下，通過(guò)分別采用氯化鈣、碳酸氫鈉、碲粉、硼砂進(jìn)行除雜，不同除雜劑除鈉效果區(qū)別不大。

2.4 澆鑄溫度對(duì)4N碲產(chǎn)品含鈉的影響

在控制電解液游離堿度為100 g／L、析出碲煮洗時(shí)長(zhǎng)為80 h、選用除雜劑硼砂的條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)澆鑄溫度，探究不同澆鑄溫度與產(chǎn)品含鈉情況的變化，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 澆鑄溫度與產(chǎn)品含鈉情況統(tǒng)計(jì)表

由表4可知，在采用游離堿度為100 g／L的電解液來(lái)進(jìn)行電積、析出碲煮洗時(shí)長(zhǎng)為80 h、采用除雜劑硼砂的條件下通過(guò)對(duì)澆鑄溫度與產(chǎn)品含鈉情況進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計(jì)，可以看到隨著澆鑄溫度的上升，產(chǎn)品含鈉也在上升，考慮到澆鑄過(guò)程析出碲流動(dòng)性，澆鑄時(shí)溫度控制在500℃左右為宜。

3 對(duì)策實(shí)施

3.1 降低澆鑄熔化時(shí)溫度

析出碲熔化溫度較高時(shí)，由于碲酸鈉、亞碲酸鈉等鈉鹽熔化，渣呈瀝青狀不易撈出，析出碲中夾帶鈉鹽含量升高。為降低析出碲中鈉鹽含量，析出碲澆鑄時(shí)溫度宜控制在500℃以下，以減少析出碲中鈉鹽融化量，改善渣型，提高撈渣效果。在鑄錠前，增加靜置降溫操作，析出碲熔化后控制碲液溫度在500℃以下，靜置5～10 min，再進(jìn)行攪拌除渣，使其中融化的少量鈉鹽進(jìn)一步析出，澆鑄時(shí)澆鑄渣渣型得到明顯改善。

3.2 設(shè)計(jì)測(cè)溫裝置

精準(zhǔn)控制澆鑄溫度，改造前澆鑄爐設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，澆鑄溫度無(wú)法準(zhǔn)確控制。經(jīng)設(shè)計(jì)測(cè)溫裝置、固定測(cè)溫距離和測(cè)溫點(diǎn)，增加熱電偶測(cè)溫，可實(shí)現(xiàn)精碲澆筑更加精細(xì)化控制，澆鑄時(shí)每爐析出碲熔液溫度都能控制在500℃以下，確保了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性［4］。

4 結(jié) 語(yǔ)

1.降低析出碲熔化時(shí)溫度，將析出碲熔化時(shí)，使?jié)茶T爐內(nèi)溫度由550℃下降至500℃以下，減少析出碲中鈉鹽熔化量，進(jìn)一步改善渣型［5］，提高撈渣效果，降低產(chǎn)品鈉含量。

2.設(shè)計(jì)測(cè)溫裝置，實(shí)現(xiàn)了澆鑄時(shí)每爐析出碲熔液溫度都能控制在500℃以下，確保了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3.控制電解液游離堿度為100 g／L［6］、析出碲煮洗時(shí)長(zhǎng)為80 h、析出碲澆鑄溫度500℃、采用硼砂作為造渣劑為最佳工藝技術(shù)條件。

通過(guò)采取上述措施，4N碲產(chǎn)品雜質(zhì)鈉含量穩(wěn)定受控，平均值由23 mg／L下降至12 mg／L以下。