高铅碲渣中碲的提取新工艺及光谱选择性碲膜制备的研究.docx

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1、高铅碲渣中碲的提取新工艺及光谱选择性碲膜制备的研究我国大多数铜冶炼企业从处理铜阳极泥的副产品—铅碲渣中提取碲通常采用碱浸-硫化钠除杂-中和-电解工艺，该工艺的缺点是流程冗长、碲回收率低、产品质量不稳定和对原料的适应能力不强。本课题研究的目的是研究确定一条对原料成分的变化适应性强、工艺流程短、操作简单、碲回收率高和产品质量稳定的新工艺流程。本文在总结前人研究成果的基础上，通过热力学计算和试验研究确定了硫酸浸出-亚硫酸钠（或二氧化硫）还原碲-粗碲亚硫酸钠脱硒-盐酸除杂-碲粉的新工艺，并在生产现场进行了扩大试验，验证了工艺流程合理可行，

2、工艺条件适当。试验确定的最佳浸出条件为：H₂SO₄浓度5mol／L，时间240min，温度80℃，液固比6∶1，铅碲渣粒度≤0.124mm（-120目）；亚硫酸钠还原碲的最佳条件是：质量比Na₂SO₃／Te＝10，NaCl／Te＝4，温度80℃，时间60min；或二氧化硫还原碲最佳条件是：SO₂／Te＝5，NaCl／Te＝6，温度80℃，时间40min。粗碲粉亚硫酸钠除硒的适宜条件为：液固比10∶1，Na₂

3、ub>SO₃浓度1mol·L^-1，温度≥95℃，反应时间60min。该工艺碲的总回收率＞90％，所得碲粉含碲99.669％，达到商品级碲粉要求。该工艺从高铅碲渣中提取碲，具有流程短，对原料的适应性强，工艺条件易于控制，生产成本低，碲产品质量稳定的优点。通过热力学计算，确定了化学除杂制取高纯碲是可行的，在此基础上以所得商品级碲粉为原料，通过研究确定了碲粉-HNO₃氧化除杂-NaOH溶解-Na₂S除杂-SO₂还原除硒-SO

4、ub>2还原制取99.99～99.999％高纯碲的全化学法工艺流程，试验确定的最佳工艺条件：HNO₃氧化碲粉的用量系数为1.05；硫化钠除杂pH＝11，硫化钠用量系数1.05，反应温度90℃；SO₂还原除硒盐酸浓度6mol／L，还原温度85℃；SO₂还原碲盐酸浓度1.5mol／L，还原温度85℃。在上述最佳条件下制取得到含碲≥99.9992％，杂质含量≤0.0008％的高纯碲，该法碲的回收率＞90％。以上述全化学法工艺制取的高纯碲为原料，用自制设备采用化

5、学气相沉积法（CVD）在聚乙烯箔上沉积得到光谱选择性碲膜。采用X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量弥散X-射线仪（EDX）、紫外／可见／近红外分光光度计（UV-Vis-NIR）和傅立叶红外光谱（FTIR）等物理化学表征手段研究了碲膜的结构、形貌和光学性能，研究发现聚乙烯箔（polyethylene）基体高锰酸钾改性前后，沉积碲膜的速率以及所得碲膜的结构和光学性能完全不同：改性后聚乙烯箔由疏水性变为亲水性，形核率提高，成核密度增加，膜的附着力提高，碲膜沉积速度加快，碲膜由形成（100）织构倾向转变为（011）、（1

6、02）和（003）织构，但在UV／VIS／NIR光谱范围的反射率和8-13μm光谱范围的透过率降低。碲膜的制取研究表明改性聚乙烯箔基体温度越高，碲膜沉积速度越快，碲膜晶体粒度越大，膜的附着力降低，基体温度不能超过60℃；沉积时间越长、碲膜越厚，膜的表面越粗糙，从而降低碲膜在UV／VIS／NIR区间的反射率和UV／VIS／NIR、IR波长区间的透射率；沉积气体中H₂Te浓度越高，沉积速率越大，形核密度越高，碲膜越致密，表面越光滑，显著提高碲膜在UV／VIS／NIR区间的反射率，降低在该区间的吸收率。采用SEM和

7、EDX对化学气相沉积法在聚乙烯箔上沉积制取碲膜的成核和生长过程进行了研究，从热力学和动力学角度分析了这一过程，结果表明：碲在裸聚乙烯基体上形核为自发形核，在高锰酸钾改性聚乙烯基体上形核为非自发形核；在改性聚乙烯基体上碲膜以岛状模式形核，当岛达到临界状态后发生相变形成固体碲膜，在固体碲膜吞并岛后，碲膜进入层状生长期。