一种梯级旋流电解深度回收碲的方法技术

本发明专利技术公开了一种梯级旋流电解深度回收碲的方法，包括下述的步骤：将由二氧化碲和无机强碱溶液制备得到的电解液，进行一段旋流电解，当电解液中碲浓度达到一段电解终点时，得到一段电解阴极碲和一段电解后液；将一段电解后液进行二段旋流电解，当一段电解后液中碲浓度降至二段电解终点时，得到二段阴极碲和二段电解后液；将一段阴极碲和二段阴极碲混合均匀并破碎，然后进行超声洗涤除杂，得到4N阴极碲产品。本发明专利技术一段旋流电解采用较大的电流密度，显著缩短了电解周期，提高了碲的电解效率；二段旋流电解采用相对一般的电流密度，严格控制杂质元素Pb、Se的共沉积，极大提高了碲的回收率，有力减少了碲在电解系统里的循环和积压。

A method of deep recovery of Tellurium by cascade cyclone electrolysis

【技术实现步骤摘要】
一种梯级旋流电解深度回收碲的方法
本专利技术属于稀有金属冶金领域，具体涉及一种梯级旋流电解深度回收碲的方法。
技术介绍
碲是一种重要的稀散金属，由于其具有优良的热电和光电性能，被广泛应用于冶金、化工、电子、玻璃、光伏和医药等领域，是当代高新技术的支撑材料。尤其作为碲化镉薄膜太阳能电池的基础材料，碲的需求持续高速增长。碲在地壳中的丰度仅为6×10-6，尚未发现有独立的具有工业开采价值的碲矿。碲主要伴生于铜、铅的硫化矿中。目前，碲主要以副产物的形式从铜阳极泥中回收。碲的主要回收工艺流程为球磨→水浸→净化→中和→造液→电解。其中，电解是从含碲溶液中制备金属碲产品的重要工序。碲电解一般是将煅烧后的二氧化碲溶解于热的氢氧化钠溶液中，制备得到碲浓度为250～300g/L、氢氧化钠浓度为90～100g/L的电解液，然后在室温下进行电解，控制电流密度在40～60A/m2，电解终点碲浓度控制在80g/L左右，阴极即可获得杂质基本达标的阴极碲，最后通过浇铸除去钠、钾等杂质，得到纯度为4N的碲锭产品。经专利技术人研究和分析发现，目前碲电解存在主要的问题是：①对电解液中碲浓度范围要求较高。碲浓度过高会导致亚碲酸根的氧化加剧，电解液变浑浊；碲浓度过低则阴极碲杂质易超标，因此，电解终点碲浓度需要控制在70g/L～80g/L左右。②电解过程电流密度为40～60A/m2，电解速度较低，电解周期较长。②一次直收率较低，仅为50～60％，大量的碲随着电解后液中和、净化、沉淀、造液、电解，在电解系统内循环和积压，导致生产成本比较高，碱耗较大。中国专利技术专利公开号CN107190272B，公开了中南大学李栋等人提出的一种制备碲粉的方法。将二氧化碲溶解于氢氧化钠溶液中，得到碲浓度为10～20g/L的电解液，然后在电流密度为500～800A/m2的条件下进行旋流电解，制备得到3N碲粉。此专利技术专利在低碲浓度和高电流密度下电解，Pb、Se等杂质与碲在阴极上共沉积，导致电流效率低，仅为60～70％；且电解液中碲浓度仅为10～20g/L，导致设备产能和利用率低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种梯级旋流电解深度回收碲的方法，以缩短碲的电解周期，同时提高碲的回收率。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种梯级旋流电解深度回收碲的方法，包括下述的步骤：(1)将由二氧化碲和无机强碱溶液制备得到的电解液，进行一段旋流电解，电流密度为300～400A/m2，当电解液中碲浓度达到一段电解终点时，得到一段电解阴极碲和一段电解后液；(2)将步骤(1)的一段电解后液进行二段旋流电解，电流密度为50～60A/m2，当一段电解后液中碲浓度降至二段电解终点时，得到二段阴极碲和二段电解后液；(3)将一段阴极碲和二段阴极碲破碎并混合均匀，然后进行超声洗涤除杂，得到4N阴极碲产品。进一步的，步骤(1)中所述电解液中碲初始浓度为250～300g/L。进一步的，步骤(1)中所述无机强碱为NaOH，所述电解液中初始NaOH浓度为100～120g/L。进一步的，步骤(1)和步骤(2)中电解温度为40～50℃。进一步的，步骤(1)中控制一段旋流电解终点碲浓度为120～140g/L。进一步的，步骤(2)中控制二段旋流电解终点碲浓度为10～15g/L。进一步的，步骤(3)中将混合后的阴极碲破碎至粒径为0.075～0.125mm。进一步的，步骤(3)中超声洗涤所采用的频率为45kHz-60kHz。进一步的，步骤(3)中超声洗涤时间为3min-5min。进一步的，将步骤(2)的二段电解后液返回步骤(1)，进行二氧化碲的溶解造液。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术通过梯级旋流电解深度回收碲，一段旋流电解采用较大的电流密度，显著缩短了碲的电解周期，提高了碲的电解效率。二段旋流电解采用相对一般的电流密度，严格控制杂质元素Pb、Se等杂质的共沉积，使得电解后液中碲浓度降至10～15g/L，极大提高了碲的回收率，有力减少了碲在电解系统里的循环和积压。(2)本专利技术采用超声洗涤脱除阴极碲中的Na、Se和As等杂质，提高了阴极碲产品品质，降低难除杂质Na、Se和As等对后续高纯化过程的不利影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1超声洗涤后阴极碲产品的XRD图谱。图2为本专利技术实施例1超声洗涤后阴极碲产品靠近电解液一侧的SEM图。图3为本专利技术实施例1超声洗涤后阴极碲产品靠近阴极片一侧的SEM图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。本专利技术一个具体实施方式的梯级旋流电解深度回收碲的方法，包括以下步骤：(1)将精制TeO2加入NaOH溶液中，制备得到一定碲浓度和NaOH浓度的电解液。然后将该电解液加入到旋流电解储液槽，在一定参数条件下，进行一段旋流电解，当电解液中碲浓度达到一段电解终点时，得到一段电解阴极碲和一段电解后液。(2)将步骤(1)的一段电解后液加入二段旋流电解储液槽，在一定参数条件下，进行二段旋流电解，当一段电解后液中碲浓度降至二段电解终点时，得到二段阴极碲和二段电解后液。(3)将一段阴极碲和二段阴极碲混合均匀，并破碎至一定粒度，在一定条件下进行超声洗涤除杂，得到4N碲产品。(4)将二段电解后液返回步骤一，进行二氧化碲的溶解造液，实现碱的循环使用。优选的，所述步骤(1)中，所述的电解液中碲初始浓度为250～300g/L。碲初始浓度过高，①阳极附近亚碲酸钠被氧化为不溶性碲酸钠的副反应加剧，生成大量阳极泥、导致碲的回收率降低，其主要化学反应如式(1)-(2)所示；②阴极片上沉积的阴极碲太厚，导致极距过小，可能致使阴阳极短路，使电流效率下降。碲初始浓度过低，设备产能变小，生产效率变低。4OH--4e-＝2H2O+O2↑(1)优选的，所述步骤(1)中，所述的电解液中初始NaOH浓度为100～120g/L。NaOH浓度过高，阳极析氧反应(1)得到强化，导致副反应(2)加剧，阳极泥增多；NaOH浓度过低，电解液中游离的离子数量减少，溶液导电性下降，导致槽电压升高，进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梯级旋流电解深度回收碲的方法，其特征在于，包括下述的步骤：/n(1)将由二氧化碲和无机强碱溶液制备得到的电解液，进行一段旋流电解，电流密度为300～400A/m

【技术特征摘要】
1.一种梯级旋流电解深度回收碲的方法，其特征在于，包括下述的步骤：
(1)将由二氧化碲和无机强碱溶液制备得到的电解液，进行一段旋流电解，电流密度为300～400A/m2，当电解液中碲浓度达到一段电解终点时，得到一段电解阴极碲和一段电解后液；
(2)将步骤(1)的一段电解后液进行二段旋流电解，电流密度为50～60A/m2，当一段电解后液中碲浓度降至二段电解终点时，得到二段阴极碲和二段电解后液；
(3)将一段阴极碲和二段阴极碲破碎并混合均匀，然后进行超声洗涤除杂，得到4N碲产品。


2.根据权利要求1所述的梯级旋流电解深度回收碲的方法，其特征在于，步骤(1)中所述电解液中碲初始浓度为250～300g/L。


3.根据权利要求1或2所述的梯级旋流电解深度回收碲的方法，其特征在于，步骤(1)中所述无机强碱为NaOH，所述电解液中初始NaOH浓度为100～120g/L。


4.根据权利要求1或2所述的梯级旋流电解深度回收碲的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：许志鹏，郭学益，田庆华，李栋，李俊，黎邹江，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43