一种含碲废料真空分级冷凝回收金属碲的方法技术

本发明专利技术涉及一种含碲废料真空分级冷凝回收金属碲的方法，属于有色金属火法冶炼和资源再生技术领域，本发明专利技术首先将含碲废料置于真空分级冷凝炉内，抽真空，升至一定温度后进行真空热分解，然后调整温度进行分级冷凝，保温一段时间，停止作业，分别得到金属碲和其他有价金属；本方法工艺简单，操作方便，所需设备简单，无废水废气产生，成本低廉，原料的普适性高，能够处理任意成分含碲废料，过程安全可控。

【技术实现步骤摘要】
一种含碲废料真空分级冷凝回收金属碲的方法
本专利技术涉及一种含碲废料真空分级冷凝回收金属碲的方法，属于有色金属火法冶炼和资源再生

技术介绍
碲是一种稀散元素，大陆地壳丰度仅为5×10-7%，被誉为“现代工业、国防与尖端技术的维生素”，是现代高科技领域不可或缺的元素之一。2019年全球碲产量约为470吨，但消费需求量在1000吨以上，供需缺口较大。由于碲资源的独特性，碲的来源途径主要有伴生铜铅锌等金属矿、独立碲矿（主要成分为碲和铋）和废弃碲基材料。近年来，随着碲基化合物在光热、光电等新材料领域的大规模应用，从废旧碲基材料中回收碲已成为碲的重要来源之一。据统计，CdTe和Bi2Te3等碲化物在生产加工过程中碲的利用率约为60%~70%，产生了大量的边角料、切屑等废弃含碲物料，加上结束使用周期的碲基材料，这一行业每年产出的废料中含碲约200吨，若不加以综合回收利用，将造成碲资源的严重浪费。在金属碲提取方法的研究上，因其原料成分复杂，国内外主要围绕化学湿法（氧化浸出-还原-置换、氯化法、氧压浸出法、酸性浸出等）提取工艺展开研究。但湿法提取工艺流程长，生产成本高，对设备要求高，存在废水、废渣等问题。近年来，随着矿产资源的过度开发，品位高、矿物组分相对简单的矿产资源日益缺乏，贫矿、复杂矿及多金属共生矿的低品位矿产资源则逐渐成为冶炼的主要原料，导致碲的提取难度也越来越大。相对于碲矿产资源的匮乏，“城市矿山”中碲资源的开发利用将会是未来的主流发展方向。张伟旗（锑铋碲合金粉提取碲的研究及应用[J].金属世界,2017(2)）在450℃将碲铋锑合金化合物粉末硫酸化中低温焙烧，使焙砂中的碲转型为二氧化碲，获得了92.58%的碲回收率。二氧化碲溶于碱生成亚碲酸钠，含碲溶液通过加稀硫酸分步调pH值中和净化除杂，可得到高含碲净化液，继续加稀硫酸中和得到高品位的提取精碲中间物料的二氧化碲。韩学武（Bi2Te3基制冷晶棒加工废粉料的回收与热电性能的优化[J].粉末冶金材料科学与工程,2017(1)）将碲化铋晶棒废料通过真空煅烧和1次、2次熔炼除去废粉料中的杂质，获得了碲化铋粉料，然后加入适量碲、锑原料，加压烧结制备了性能较优的P型材料，废粉料的回收率达到85.73%以上，但制备这些P型合金材料对回收粉料的混合均匀性要求高，反复熔炼除杂能耗较高，加压烧结设备成本高且粉末冶金制备P型材料产业化技术还不成熟，大都停留在实验室阶段，并且未报道该工艺对N型材料的适用性。李秋旭（从碲锌镉中回收碲工艺研究[J].浙江理工大学学报,2015,33(2):193-196）采用水热氧化-酸浸-还原的方法对碲锌镉中的碲进行回收，通过改变水热温度、硫酸浓度、液固比、亚硫酸钠的加入量来考察碲的回收率。在以往的研究中，金属碲的提取工艺方法主要以湿法为主，火法或物理法为辅，且工艺环节较多，生产成本和环保均存在较大压力。在公布号CN107849783的专利中，以碲化铋为原料，采用氧化浸出、还原、置换、过滤等湿法冶金的方法，实现了碲、铋的分离回收。在公布号CN102953080B的专利中，研究了电解提取碲化镉中的碲。在公布号US7731920的专利中，介绍了一种通过改变浸出液酸碱度、温度、时间等条件，利用酸浸方法实现离子置换，从镉废物中分离碲的系统和方法。在公开号为CN1994869A的专利中，将破碎、研磨的物料加入熔融碱金属氢氧化物或其与碱金属碳酸盐的混合物中，在640-720℃进行碱溶；加入氧化剂；用水一次或二次浸出熔融物；用酸中和浸出液，反应终点pH为5-6，得二氧化碲；用碱溶解二氧化碲造液，制得亚碲酸钠溶液，并电积，最终得到金属碲。在公布号为CN103849783A的专利中，首先提供一定粒径的碲化铋原料，在加热、氧化浸出、过滤、洗涤、还原、二次氧化浸出等步骤后可得到粗铋和粗碲。专利申请号为20111025011.5提出用第一电解质溶液接触含碲化镉组件，用与第一电解质溶液之间由阴离子间隔的第二电解质溶液接触相对电极，在所述含碲化镉组件和所述相对电极之间施加电压差，以使碲从所述含碲化镉的组件移出并沉积在所述相对电极上。专利申请号为201010162679.6提出用pH约为9以上的电解质溶液来接触所述碲化镉组件，用所述电解质溶液接触相对的电极，在所述碲化镉组件和所属相对电极之间添加电压差，以导致碲从所述碲化镉组件当中移出并沉积在所述相对电极上。专利申请号为CN201810716395.3提出真空蒸馏的方法从碲化铋物料中回收碲和铋。专利申请号为CN201810716395.3提出了一种加入硫与碲化镉废料中的镉反应，再通过真空蒸馏获得碲。上述专利在处理含碲物料时均有一定效果，但同时存在产生废液、废渣、提取碲纯度不高、无法彻底分离等问题。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种含碲废料真空分级冷凝回收金属碲的方法。本方法工艺简单，操作方便，所需设备简单，无废水废气产生，成本低廉，原料的普适性高，能够处理任意成分含碲废料，过程安全可控。本专利技术通过以下技术方案实现：首先将含碲废料置于真空分级冷凝炉内，抽真空，升至一定温度后进行真空热分解，然后调整温度进行分级冷凝，保温一段时间，停止作业，分别得到金属碲和其他有价金属。其具体步骤如下：步骤（1）、首先将含碲废料置于真空分级冷凝炉内，抽真空至1~500Pa，升温至400~650℃进行保温，保温时间为30min~120min；步骤（2）、继续升温至700~1000℃，使碲及其他易挥发金属进入气相形成混合金属蒸气，控制碲的冷凝区温度在200~400℃之间，保温30~90min，停止作业，降至室温后，分别得到金属碲和其他有价金属。所述步骤（1）中含碲废料为碲化铅、碲化铋、碲化镉、碲化金废料。所述步骤（1）中真空分级冷凝炉为真空管式炉，炉内具有一定的温度梯度，且各段温度可控。所述步骤（2）中分级冷凝时系统真空度为1~500Pa。所述步骤（2）中混合金属蒸气成分为碲、铅、铋、镉等。所述步骤（2）中得到金属碲含量在99%以上，其他有价金属铅、铋、镉等纯度在90%以上。本专利技术的有益效果是：（1）本方法工艺简单，操作方便，所需设备简单，无废水废气产生，成本低廉，原料的普适性高，能够处理任意成分含碲废料，过程安全可控。（2）由于含碲废料成分复杂，元素赋存状态不易掌握，通过热力学计算，碲化物均较易热分解，在真空条件下又进一步降低了分解反应温度，但同时也会伴生较多中间反应和逆反应，采用本方法则可忽略以上过程，实现碲化物的一步彻底分离，得到纯度较高的金属碲和其他金属，大大提高了碲提取效率，同时也增加了企业的经济效益。附图说明图1是本专利技术工艺流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1：如图1所示，该含碲废料回收金属碲的方法，其具体步骤如下：步骤（1）、首先将100kg含碲废料（主要成分为碲化铋）置于真空分级冷凝炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含碲废料真空分级冷凝回收金属碲的方法，其特征在于，首先将含碲废料置于真空分级冷凝炉内，接着抽真空，升温后进行真空热分解，然后调整温度进行分级冷凝，保温后，停止作业，分别得到金属碲和其他有价金属。/n

【技术特征摘要】
1.一种含碲废料真空分级冷凝回收金属碲的方法，其特征在于，首先将含碲废料置于真空分级冷凝炉内，接着抽真空，升温后进行真空热分解，然后调整温度进行分级冷凝，保温后，停止作业，分别得到金属碲和其他有价金属。


2.根据权利要求1所述的含碲废料真空分级冷凝回收金属碲的方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤（1）、首先将含碲废料置于真空分级冷凝炉内，抽真空至1~500Pa，升温至400~650℃进行保温，保温时间为30min~120min；
步骤（2）、继续升温至700~1000℃，使碲及其他易挥发金属进入气相形成混合金属蒸气，控制碲的冷凝区温度在200~400℃之间，保温30~90min，停止作业，降至室温后，分...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一夫，张环，杨斌，徐宝强，孔令鑫，徐俊杰，师同堂，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53