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《世界有色金屬》雜志論文

含碲冶煉廢渣直接高效回收新工藝

2019-5-29 13:51:26 | 瀏覽978次 | 《世界有色金屬》論文 | 全部雜志
  將碲冶煉渣經過酸浸濕法預處理后轉化為碲金屬的渣料,再將其氧化為二氧化碲,經過堿性造液后返回電積工序,不需要經過火法冶煉工序,實現碲渣的高效回收。
  在碲的濕法冶金過程中,后期產生的渣料含碲較高,通常是返回銀冶煉氧化精煉火法工序進行回收,存在工序長、原材料浪費、回收率低和生產成本高等缺點。為了解決碲冶煉廢渣直接高效回收關鍵技術,組織含碲廢渣直接高效回收工藝試驗,試驗的思路是把碲渣經過酸浸處理,將已經轉化為碲金屬的渣料再氧化成二氧化碲,經過堿性造液后返回電積工序,進行直接回收,無需火法冶煉工序。
  試驗方案
  為了試驗具有代表性和推廣性,筆者的探索試驗共采用三種含碲冶煉渣料:煅燒氧化碲次品、碲電解液濾渣、碲鑄型浮渣,含碲平均為70%左右。其中煅燒氧化碲含碲77.53%,碲電解液濾渣含碲63.02%,碲鑄型浮渣含碲74.32%,平均含碲71.62%。
  試驗工藝流程
  2 反應原理
  利用硝酸的氧化性,將以上三種渣料中已經還原為碲金屬部分重新氧化成為二氧化碲,經過使用氫氧化鈉中和后,再用氫氧化鈉造液,使二氧化碲又變為亞碲酸鈉,以便進入下一步電積工序。為了除去殘留的鉛等重金屬雜質,第二次開始還添加硫化鈉做沉降處理。工藝反應原理如下:
  硝酸氧化:3Te+4HNO3=3TeO2+ 2H2O+4NO↑
  氫氧化鈉造液:TeO2+2NaOH=Na2TeO3+H2O
  硫化鈉除雜:Na2S+Me2+=MeS↓+2Na+
  操作方法及結果
  試驗共分3次,主要是對硝酸氧化工序用的濃硝酸和氫氧化鈉造液工序用的氫氧化鈉數量兩個條件進行調整,另外對造液溫度和時間兩個條件進行變化,以便在造液工序得到最高的碲浸出率(造液渣含碲越低越好)。
  碲渣濕法處理
  1 第一次試驗
  1.1 試驗原料
  試驗原料有三種:煅燒氧化碲次品、電解液濾渣和鑄型浮渣,用量各50g;試驗編號分別為1#、2#、3#。
  表1 第一次氧化、造亞碲酸鈉溶液回收率 /%
  注:表1~3中回收率=100%-表1~2造液渣回收率;表1~2中三種渣料的Cu、Bi化驗均為微量,且渣液未流失、Cu、Bi未揮發,因此對表1~3中三種渣料的亞碲酸鈉溶液中的Cu、Bi回收率視為100%(以下類似)。
  項目名稱批號TePbSbAsCuBi煅燒氧化碲次品7-13-180.9410084.3793.24100100電解液濾渣7-12-385.345.7416.6589.36100100鑄型浮渣7-12-165.5316.6757.0877.65100100
  項目名稱批號TePbSbAsCuBi煅燒氧化碲次品7-17-383.633.7040.6880.12100100電解液濾渣7-17-185.917.2319.4768.32100100鑄型浮渣7-16-191.182.9454.8486.92100100
  項目名稱批號TePbSbAsCuBi煅燒氧化碲次品7-23-195.833.7035.2471.79100100電解液濾渣7-22-390.256.2423.9454.74100100鑄型浮渣
  項目名稱試驗次序濃硝酸用量/ml液固比(濃硝酸∶原料)造液堿用量/g液固比(氫氧化鈉∶原料)碲回收率/%回收率排序煅燒氧化碲次品第一次1002∶1501∶180.94低第二次1002∶1501∶183.63中第三次1503∶1601.2∶195.83高電解液濾渣第一次1002∶1551.1∶185.34低第二次1002∶1501∶185.91中第三次1503∶1601.2∶190.25高鑄型浮渣第一次671.34∶1370.74∶165.53低第二次1002∶1501∶191.18中第三次1503∶1601.2∶191.85高
  1.2 氧化、造液技術條件
  氧化濃硝酸用量分別為100、100和67ml;氧化溫度均為45~65℃;氧化時間分別為1、1和0.5h;氫氧化鈉中和耗堿分別為35、35和30g,中和后pH值分別為6、6.5和6;造液氫氧化鈉用量分別為50、55和37g;造液氫氧化鈉溶液液固比均為5∶1;造液溫度均為45~65℃,造液時間均為1h。
  1.3 第一次氧化、造液技術指標
  1.3.1 1#原料
  含Te77.53%、38.76g;含Pb0.042%、0.021g;含Sb1.36%、0.678g;含As0.86%、0.429g。造液渣含Te91.53%、7.39g,回收率19.06%;含Pb微量、0g;含Sb1.31%、0.106g,回收率15.63%;含As0.36%、0.029g,回收率6.76%。
  1.3.2 2#原料
  含Te63.02%、31.51g;含Pb5.02%、2.509g;含Sb1.60%、0.799g;含As0.19%、0.429g。造液渣含Te29.71%、4.62g,回收率14.66%;含Pb15.20%、2.365g,回收率94.26%;含Sb4.28%、0.666g,回收率83.35%;含As0.39%、0.061g,回收率10.64%。
  1.3.3 3#原料
  含Te74.32%、37.16g;含Pb0.31%、0.156g;含Sb0.95%、0.473g;含As0.51%、0.255g。造液渣含Te85.86%、12.81g,回收率34.47%;含Pb0.87%、0.13g,回收率83.33%;含Sb1.36%、0.203g,回收率42.92%;含As0.38%、0.057g,回收率22.35%。
  2 第二次試驗
  2.1 試驗原料
  煅燒氧化碲次品、電解液濾渣和鑄型浮渣,用量各50g;試驗編號為1#、2#和3#。
  2.2 氧化、造液技術條件
  氧化濃硝酸用量均為100ml;氧化溫度均為45~65℃;氧化時間分別為1、0.5和0.5h;氫氧化鈉中和耗堿分別為36g、35g和37g,中和后pH值均為6;造液氫氧化鈉用量均為50g;造液氫氧化鈉溶液液固比均為5∶1;造液溫度均為75~95℃;造液時間均為8h;造液硫化鈉用量分別為1g、0.5g和1g。
  2.3 第二次氧化、造液技術指標
  2.3.1 1#原料
  含Te77.53%、38.76g;含Pb0.054%、0.027g;含Sb1.47%、0.735g;含As0.64%、0.322g。造液渣:含Te69.48%、6.34g,回收率16.37%;含Pb0.28%、0.026g,回收率96.30%;含Sb4.78%、0.436g,回收率59.32%;含As0.70%、0.064g,回收率19.88%。
  2.3.2 2#原料
  含Te63.02%、31.51g;含Pb4.95%、2.476g;含Sb2.13%、1.063g;As0.40%、0.202g。造液渣含Te27.54%、4.44g,回收率14.09%;含Pb14.25%、2.297g,回收率92.77%;含Sb 5.31%、0.856g,回收率80.53%;含As0.40%、0.064g,回收率31.68%。
  2.2.3 3#原料
  含Te74.32%、37.16g;含Pb0.07%、0.034g;含Sb0.62%、0.31g;As0.43%、0.214g。造液渣含Te66.49%、3.278g,回收率8.82%;含Pb0.67%、0.03g,回收率97.06%;含Sb2.83%、0.140g,回收率45.16%;含As0.57%、0.028g,回收率13.08%。
  3 第三次試驗
  3.1 試驗原料
  試驗原料有三種:煅燒氧化碲次品、電解液濾渣和鑄型浮渣,用量各50g;試驗編號為1#、2#和3#。
  3.2 氧化、造液技術條件
  氧化濃硝酸用量均為150ml;氧化溫度均為70~90℃;氧化時間分別為2、1.67和2.5h;氫氧化鈉中和耗堿分別為44、47和45g,中和后pH值均為6;造液氫氧化鈉用量均為60g;造液氫氧化鈉溶液液固比均為2.5∶1;造液溫度均為75~95℃。造液時間分別為7、8和8h;造液硫化鈉用量分別為1.5、2和1.5g。
  3.3 第三次氧化、造液技術指標
  3.3.1 1#原料
  含Te77.53%、38.76g;含Pb0.054%、0.027g;含Sb1.47%、金屬量0.735g;含As0.86%、0.429g。造液渣含Te 28.47%、1.62g,回收率4.17%;含Pb0.46%、0.026g,回收率96.30%;含Sb8.38%、0.476g,回收率64.76%;含As2.13%、0.121g,回收率28.21%。
  3.3.2 2#原料
  含Te 63.02%、31.51g;含Pb5.55%、2.774g;含Sb2.07%、1.063g;含As0.38%、0.190g。造液渣含Te 16.17%、3.07g,回收率9.75%;含Pb13.69%、2.601g,回收率93.76%;含Sb4.15%、0.788g,回收率76.06%;含As0.45%、0.086g,回收率45.26%。
  3.3.3 3#原料
  含Te74.32%、37.16g;含Pb0.07%、0.034g;含Sb0.95%、0.473g;含As0.43%、0.214g。3#造液渣含Te69.02%、3.030g,回收率8.15%;含Pb0.75%、0.033g,回收率96.66%;含Sb2.47%、0.122g,回收率25.79%;含As2.25%、0.111g,回收率51.87%。
  碲渣濕法處理
  試驗的最佳技術條件
  由表4可知,第三次試驗碲的回收率最高,是最佳條件。其中氧化工序濃硝酸最佳用量為濃硝酸∶原料=3∶1,最佳氧化溫度和時間分別為70~90℃和2h;中和最佳條件為pH為6;造液工序氫氧化鈉最佳用量為氫氧化鈉∶原料=1.2∶1,氫氧化鈉兌水成為稀堿液,兌水比例為堿的2.5倍,最佳造液溫度和時間分別為75~95℃和8h;造液工序用于沉降重金屬雜質的硫化鈉最佳用量為占原料的3%左右,此時鉛等重金屬在亞碲酸鈉溶液中含量最低。
  結論
  (1)探索試驗采用濃硝酸直接浸出碲冶煉渣回收碲的工藝流程短、原料消耗低、無環境污染,碲的直收率可達到90%以上,實現了碲的高效回收。
  (2)本工藝產生的造液渣可以返回銀轉爐繼續造碲渣,因此整個冶煉過程中沒有金屬損失,碲和鉛等重金屬的總回收率接近100%。
  (3)此濕法處理工藝廢水在系統內循環,無廢水外排,沒有火法煙塵對環境污染,是一種清潔生產工藝,具有推廣價值。考慮到有酸霧產生,建議產業化后采用電加熱搪瓷反應釜(1.5m3),在密閉微負壓的搪瓷反應釜中完成氧化、造液濕法工序,對濕法過程中產生的酸霧通過微負壓密閉管道進入三級堿液吸收系統處理。
  作者:作者:張圣南1陳 樸2王雅斌1李 波1雷 丹1石 文1
  單位:1郴州市金貴銀業股份有限公司;2湖南宇騰有色金屬股份有限公司
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