本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种从含砷碱浸液中获得高纯碲的方法。
背景技术：
碲在太阳能电池、光磁盘记录、温差致冷等方面均有广泛的应用，也越来越受到国内外科技工作者的重视和青睐，碲也被认为21世纪高新技术领域的重要支撑材料之一。但是碲在1942年才开始实行大规模工业化生产，而近年来随着高新产业发展迅速，导致碲的需求量急剧增加。所以在碲储量有限的情况下，从废弃物中综合回收金属碲就具有重大意义。在铅、锌的熔炼和焙烧过程中，产出的高砷锑烟尘不仅含有大量的砷、锑，还含有少量的碲。氧压碱浸处理高砷锑烟尘之后，含砷碱浸液中含有部分的碲，如何使其中的稀散金属碲综合回收是目前未能很好解决的难题。
中国发明专利公开号CN103264997A，公开了一种从低浓度碲液中提取碲的方法。在低浓度碲液中加入HCl溶液，得到预处理碲液水相，其中HCl浓度为4.5mol/L；按相比1:1加入磷酸三丁醋/煤油有机相，振荡萃取2～4min，萃取级数一级，静置分层后，得到负载有机相；按相比1:1加入NH4Cl溶液水相进行反萃，振荡萃取0.5～2min，萃取级数三级，静置分离水相；将上述反萃后的含碲水相通过蒸发法或沉淀法，制得碲产品。该发明采用萃取→反萃→沉淀工艺流程从含碲溶液中提取碲，工艺流程长，操作复杂，同时试剂消耗大。
中国发明专利公开号CN101844750A，公开了一种含碲物料制备高纯碲的方法。该方法是采用化学方法处理制备得到高纯碲。将含碲物料经过氧化、酸浸、过滤得到粗碲；在氧化剂作用下酸性溶液浸出粗碲，经过滤得到含碲溶液；在含碲溶液中加入还原剂，反应后加热过滤，在滤液中再次加入还原剂，在加热下反应后过滤得到碲粉；在氧化剂作用下酸性溶液溶解碲粉后加入还原剂得到精碲；在200℃～800℃下，氢气处理精碲得到高纯碲。该发明含碲冶炼渣提取精碲工艺流程长，流程冗长复杂，回收周期长。
技术实现要素：
为了解决含碲碱浸液中碲回收率低，工艺流程复杂的难题，本发明提出一种从含砷碱浸液中获得高纯碲的方法，包括如下步骤：
(1)中和：取含砷碱浸液，调节所述含砷碱浸液的pH值为4-6，液固分离后，得中和液和中和渣，其中，中和渣进入后续氢还原工序；
(2)选择性还原：向步骤(1)所得中和液中通入还原性气体进行还原，还原结束后，液固分离后得到还原液和还原渣；所述还原液为纯亚砷酸钠溶液，用作硫酸锌溶液砷盐净化除钴镍的原料；
(3)氢还原、真空蒸馏：步骤(2)所得还原渣与步骤(1)所得中和渣进行氢还原，得到粗碲和铅渣，铅渣作为炼铅原料，粗碲在具有两个冷凝段和一个蒸馏段的真空蒸馏炉中真空蒸馏，得到99.999％以上的高纯碲。
本发明的方案是通过硫酸中和，脱除碱浸液中的铅和一部分的碲，中和液选择性还原，还原后液为纯亚砷酸钠溶液，用于硫酸锌溶液砷盐净化除钴镍的原料，还原渣和中和渣经氢还原、真空蒸馏获得99.999％以上的高纯碲，从而实现了含砷碱浸液中各有价金属之间的分离，并且有效地实现了资源化和无害化。本发明资源综合利用率高，原料适应范围广，解决了传统提取工艺过程中的污染问题。
中和工序的化学方程式如下所示：
Na2TeO3+H2SO4＝TeO2↓+Na2SO4+H2O
Pb2++SO42—＝PbSO4↓
这样可以将溶液中的亚碲酸钠转变成二氧化碲从而沉降下来。
还原工序的化学方程式如下所示：
Na3AsO4+SO2＝NaAsO2+Na2SO4
TeOOH++2SO2+2H2O＝Te↓+5H++2SO42-
Pb2++SO2+H2O＝PbSO3↓+2H+
这样可以获得纯亚砷酸钠溶液，同时回收溶液中以TeOOH+存在的碲。
接着再将中和渣和还原渣经氢还原和真空蒸馏两个工序得到99.999％的高纯碲。本方法不仅解决了含砷碲烟尘中的碲的回收问题，而且将砷资源化利用。
本发明中所用的含砷碱浸液，主要是采用苛性碱溶液处理含砷烟尘得到的浸出液。具体的，所述含砷碱浸液的主要成分为As 1～60g/L，Pb 50ppm～800ppm，Sn 2ppm～200ppm，Te 10～500ppm，NaOH 10～120g/L。
优选地，步骤(1)中，中和的温度为室温至80℃。
具体地，步骤(1)的操作为：于室温至80℃、搅拌速度为100r/min～300r/min条件下，向含砷碱浸液中加入酸(如硫酸)将溶液pH值调制3～6。
优选地，步骤(2)中，所述还原性气体为SO2。
具体地，步骤(2)的操作为：在室温至90℃条件下，按照0.5～5L/min的速度，通气0.5～4h。
优选地，步骤(3)中所述氢还原的温度控制在550℃～650℃。
优选地，步骤(3)中真空蒸馏的两个冷凝段的温度分别为290℃～310℃和310℃～330℃，蒸馏段的温度控制在500℃～550℃。
优选地，步骤(3)中真空度控制为0.1～5Pa。
本发明的优点和积极效果：
1、本发明中所用的含砷碱浸液，主要是采用苛性碱溶液处理含砷烟尘时得到的含砷和碲的溶液。溶液中砷含量高，同时95％以上的碲富集于溶液中，而从高砷溶液中回收碲资源化利用砷的研究未见相关报道。；
2、在烟尘中的碲得到有效溶解和浸出后，本发明选择优先从浸出液中选择性分离出碲、铅，这是基于浸出液中砷、碲、铅、锡元素的特性，使得碲、铅、锡选择性还原从溶液中脱除，净化渣中Te的含量达55％以上；
3、本发明的劳动强度低、处理时间短、操作环境好；
4、制备过程无二次污染物生成，并且能将砷富集在还原后液中，且砷作为硫酸锌溶液净化除钴镍的原料，在环保方面也具有重大意义；
5、本发明碲的脱除率在99％以上，不仅处理了含砷碲碱浸液，而且得到了纯NaAsO2，特别是碲的回收率在高达92％以上。
6、本发明合理的工序搭配、通过严格控制每个工序中的条件参数，使得碲、砷得到回收和有效利用，达到了环保、经济、节能、高资源利用率的目的，实现砷的资源化和无害化，并且整个工艺基本上无三废排放，所有资源得到最大效率利用，所得产物均便于后续的处理和加工，所以本发明具有环保、经济、节能、高资源利用率的优势。
附图说明
图1为从含砷、碲、铅、碲溶液中获得金属碲的流程图。
具体实施方式
以下是本发明的实施例。
实施例1：
以实验中碱浸液为例，其中主要元素浓度为Pb 706.67ppm，Sn 29.02ppm，Te 134.56ppm，As 28.29g/L，采用如下步骤处理：
(1)中和：在温度为40℃、搅拌速度为200r/min的条件下往碱浸液中加入H2SO4将碱浸液的pH调至5，液固分离得到中和液和中和渣；所得中和渣进入后续氢还原工序；
(2)选择性还原：步骤(1)所得中和液进入选择性还原工序，向中和液中通入SO2，控制的条件为气体流量为2L/min、温度为60℃、通气时间为2h。还原结束后得到亚砷酸钠溶液和还原渣；
经检测：还原液中各元素的含量为：Pb 2.86ppm，Sn 0.79ppm，Te 1.08ppm，As 27.01g/L。计算得出Pb和Te的脱除率分别是：Pb 99.59％，Te 99.20％。
(3)氢还原和真空蒸馏：步骤(2)得到的还原渣和步骤(1)的中和渣进入氢还原工序和真空蒸馏工序，于600℃对还原渣进行还原，得到99.9％的Te和铅渣，铅渣作为炼铅原料；然后99.9％的Te在具有两个冷凝段和一个蒸馏段的真空蒸馏炉中真空蒸馏，一段冷凝温度为300℃、二段冷凝温度为320℃、蒸馏段温度为510℃、真空度为2Pa，蒸馏得到99.999％的高纯碲。
实施例2：
以实验中碱浸液为例，其中主要元素浓度为Pb 647.26ppm，Sn 68.59ppm，Te 238.45ppm，As 38.46g/L，采用如下步骤处理：
(1)中和：在温度为80℃、搅拌速度为150r/min的条件下往碱浸液中加入H2SO4将碱浸液的pH调至4，液固分离得到中和液和中和渣；所得中和渣进入后续氢还原工序；
(2)选择性还原：步骤(1)所得中和液进入还原工序，向中和液中通入SO2，控制的条件为气体流量为3L/min、温度为90℃、通气时间为3h。还原结束后得到亚砷酸钠溶液和还原渣；
经检测：还原液中各元素的含量为：Pb 2.43ppm，Sn 0.98ppm，Te 1.45ppm，As 37.89g/L。计算得出Pb和Te的脱除率分别是：Pb 99.62％，Te 99.39％。
(3)氢还原和真空蒸馏：步骤(3)所得还原渣和步骤(1)的中和渣进入氢还原工序和真空蒸馏工序，于650℃对还原渣进行还原，得到99.8％的Te和铅渣，铅渣作为炼铅原料；然后99.7％的Te在具有两个冷凝段和一个蒸馏段的真空蒸馏炉中真空蒸馏，一段冷凝温度为295℃、二段冷凝温度为330℃、蒸馏段温度为530℃、真空度为5Pa，蒸馏得到99.999％以上的高纯碲。
实施例3：
以实验中碱浸液为例，其中主要元素浓度为Pb 547.85ppm，Sn 67.43ppm，Te 164.27ppm，As 19.44g/L，采用如下步骤进行处理：
(1)中和：在温度为40℃、搅拌速度为100r/min的条件下往碱浸液中加入H2SO4将碱浸液的pH调至5，液固分离得到中和液和中和渣；所得中和渣进入后续氢还原工序；
(2)选择性还原：步骤(1)所得中和液进入还原工序，中和渣进入氢还原工序。在中和液中通入SO2，控制的条件为气体流量为5L/min、温度为70℃、通气时间为0.5h。还原结束后得到亚砷酸钠溶液和还原渣；
经检测：还原液中各元素的含量为：Pb 3.04ppm，Sn 1.34ppm，Te 1.12ppm，As 18.51g/L。计算得出Pb和Te的脱除率分别是：Pb 99.45％，Te 99.32％。
(3)氢还原和真空蒸馏：步骤(3)所得还原渣和步骤(1)的中和渣进入氢还原工序和真空蒸馏工序，于620℃对还原渣进行还原，得到99.5％的Te和铅渣，铅渣作为炼铅原料；然后99％的Te在具有两个冷凝段和一个蒸馏段的真空蒸馏炉中真空蒸馏，一段冷凝温度为310℃、二段冷凝温度为315℃、蒸馏段温度为500℃、真空度为3Pa，蒸馏得到99.99％以上的高纯碲。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。