高鉛碲渣中碲的提取新工藝及光譜選擇性碲膜制備的研究.pdf

1、我國(guó)大多數(shù)銅冶煉企業(yè)從處理銅陽(yáng)極泥的副產(chǎn)品一鉛碲渣中提取碲通常采用堿浸-硫化鈉除雜-中和-電解工藝，該工藝的缺點(diǎn)是流程冗長(zhǎng)、碲回收率低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定和對(duì)原料的適應(yīng)能力不強(qiáng)。本課題研究的目的是研究確定一條對(duì)原料成分的變化適應(yīng)性強(qiáng)、工藝流程短、操作簡(jiǎn)單、碲回收率高和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的新工藝流程。 本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算和試驗(yàn)研究確定了硫酸浸出-亞硫酸鈉(或二氧化硫)還原碲-粗碲亞硫酸鈉脫硒-鹽酸除雜-碲粉的新工

2、藝，并在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了擴(kuò)大試驗(yàn)，驗(yàn)證了工藝流程合理可行，工藝條件適當(dāng)。試驗(yàn)確定的最佳浸出條件為：H<,2>SO<,4>濃度5 mol/L，時(shí)間240min，溫度80℃，液固比6：1，鉛碲渣粒度≤0.124mm(-120目)；亞硫酸鈉還原碲的最佳條件是：質(zhì)量比Na<,2>SO<,3>/Te=10，NaCl/Te=4，溫度80℃，時(shí)間60min；或二氧化硫還原碲最佳條件是：SO<,2>/Te=5，NaCl/Te=6，溫度80℃，時(shí)間40mi

3、n。粗碲粉亞硫酸鈉除硒的適宜條件為：液固比10：1，Na2SO。濃度1 mol·L<'-1>，溫度>195℃，反應(yīng)時(shí)間60min。該工藝碲的總回收率>90％，所得碲粉含碲99.669％，達(dá)到商品級(jí)碲粉要求。該工藝從高鉛碲渣中提取碲，具有流程短，對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，工藝條件易于控制，生產(chǎn)成本低，碲產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。 通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算，確定了化學(xué)除雜制取高純碲是可行的，在此基礎(chǔ)上以所得商品級(jí)碲粉為原料，通過(guò)研究確定了碲粉-HNO<,2

4、>氧化除雜-NaOH溶解-Na<,2>S除雜-SO<,2>還原除硒-SO<,2>還原制取99.99～99.999％高純碲的全化學(xué)法工藝流程，試驗(yàn)確定的最佳工藝條件：HNO<,2>氧化碲粉的用量系數(shù)為1.05；硫化鈉除雜pH=11，硫化鈉用量系數(shù)1.05，反應(yīng)溫度90℃；SO<,2>還原除硒鹽酸濃度6mol/L，還原溫度85℃；SO<,2>還原碲鹽酸濃度1.5mol/L，還原溫度85℃。在上述最佳條件下制取得到含碲≥99.9992％，雜質(zhì)

5、含量≤0.0008％的高純碲，該法碲的回收率>90％。 以上述全化學(xué)法工藝制取的高純碲為原料，用自制設(shè)備采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)在聚乙烯箔上沉積得到光譜選擇性碲膜。采用X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能量彌散X-射線儀(EDX)、紫外/可見(jiàn)/近紅外分光光度計(jì)(UV-Vis-NIR)和傅立葉紅外光譜(FTIR)等物理化學(xué)表征手段研究了碲膜的結(jié)構(gòu)、形貌和光學(xué)性能，研究發(fā)現(xiàn)聚乙烯箔(polyethylene)基體

6、高錳酸鉀改性前后，沉積碲膜的速率以及所得碲膜的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能完全不同：改性后聚乙烯箔由疏水性變?yōu)橛H水性，形核率提高，成核密度增加，膜的附著力提高，碲膜沉積速度加快，碲膜由形成(100)織構(gòu)傾向轉(zhuǎn)變?yōu)?011)、(102)和(003)織構(gòu)，但在UV/VIS/NIR光譜范圍的反射率和8-13μm光譜范圍的透過(guò)率降低。碲膜的制取研究表明改性聚乙烯箔基體溫度越高，碲膜沉積速度越快，碲膜晶體粒度越大，膜的附著力降低，基體溫度不能超過(guò)60℃;沉積時(shí)

7、間越長(zhǎng)、碲膜越厚，膜的表面越粗糙，從而降低碲膜在UV/VIS/NIR區(qū)間的反射率和UV/VIS/NIR、IR波長(zhǎng)區(qū)間的透射率；沉積氣體中H<,2>Te濃度越高，沉積速率越大，形核密度越高，碲膜越致密，表面越光滑，顯著提高碲膜在UV/VIS/NIR區(qū)間的反射率，降低在該區(qū)間的吸收率。采用SEM和EDX對(duì)化學(xué)氣相沉積法在聚乙烯箔上沉積制取碲膜的成核和生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了研究，從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度分析了這一過(guò)程，結(jié)果表明：碲在裸聚乙烯基體上形核為自