一种含碲溶液旋流电解回收碲的方法
【专利摘要】本发明公开了一种含碲溶液旋流电解回收碲的方法，包括以下步骤：将浓硫酸加入到含碲溶液中至含碲溶液的pH值为5.7～6.5，控制含碲溶液的温度高于90℃并反应2～4h，过滤；将过滤后得到的滤渣用氢氧化钠溶液浸出；对浸出后得到的浸出液进行旋流电解，旋流电解完成后取出阴极；将阴极上的产物依次进行草酸溶液煮洗、水洗、烘干，即得到高纯碲。本发明采用旋流电解回收含碲溶液中的碲，避免了传统电解过程中溶液缓慢流动而导致电流效率降低、浓差极化增大等对电积不利因素的影响，缩短了碲的电解周期，降低了电解液中杂质元素浓度要求，具有高选择性、高电流密度、高产品纯度等多种优势。
【专利说明】
一种含碲溶液旋流电解回收碲的方法
技术领域
[0001]本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种含碲溶液旋流电解回收碲的方法。
【背景技术】
[0002]碲是一种重要的稀散金属，由于其特殊的物理化学性质，被广泛应用于冶金、化工、石油、电子、电气、玻璃陶瓷、颜料和医药等众多领域，高纯碲是制备化合物半导体材料的基础材料，随着电子工业的发展，对高纯碲的需求量与日倶增。
[0003]目前，高纯碲的主要制备方法有电解精炼法，电解精炼法是将经过提纯的二氧化碲溶于氢氧化钠溶液配制成电解液，以普通钢板为阳极，不锈钢板为阴极，在一定的温度、电流和时间下电积，在阴极得到阴极碲。电解精炼法是从阳极泥中回收提纯碲的关键步骤，但存在着以下不足:电解液中的杂质元素如Pb、Se的含量对阴极碲产品纯度影响较大，电解液中Pb的含量必须小于0.003g/L，Se的含量必须小于0.3g/L;电解液中碲的浓度需要控制在180-220g/L，电解液中含Te过高时，阳极上四价碲氧化为六价碲的副反应速度加快，电解液会很快变浑浊，影响电积的正常进行。电解液中Te过低则会造成产能变小，阴极析出物成粉状或海绵状，无法进行剥片和极板的清洗；电解液氢氧化钠浓度需控制在90-100g/L，碱度过低会影响溶液的导电性能，碱度过高则会使得电解过程上部溶液变稠，使得碱吸附在极板上造成洗涤困难和碱损失。电解过程中阳极的析氧反应会导致电解液中碱浓度上升，电解液中碱度过高会导致钠机械夹杂在阴极析出物中，影响其纯度;在电解过程中，电流密度需要控制在50-60A/m2，如果电流密度较低则低价态杂质离子会随碲一起析出，电流密度过高时，其他杂质离子会在阴极析出，同时电流密度增大会促进阳极上四价碲氧化为六价碲。目前碲常规电解过程中，碲电解只能从200g/L电解到80g/L(假如继续往下电的话，电流效率将大大下降，杂质元素放电严重)，然后电解后液需要返回加酸沉碲-除杂-造液-电解工序，这导致了大量的碲一直在系统里滞留，造成了资金的积压严重；另外，碲常规电解过程中，周期约为18天，电解周期长，也造成了电解积压严重。且传统碲电解对电解液中铅、砸等杂质元素的含量要求高，当电解到一定程度之后，由于电解液中碲浓度下降，杂质元素对阴极碲质量影响越来越大，电解效率变低。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种含碲溶液旋流电解回收碲的方法，该方法能克服传统电解过程中随着电解液中碲浓度下降，杂质元素对阴极碲质量影响越来越大，电解效率变低的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
[0006]—种含碲溶液旋流电解回收碲的方法，包括以下步骤:
[0007](I)将浓硫酸加入到含碲溶液中至含碲溶液的pH值为5.7?6.5，控制含碲溶液的温度高于90°C并反应2?4h，过滤；
[0008](2)将步骤(I)过滤后得到的滤渣用氢氧化钠溶液浸出；
[0009](3)对步骤(2)浸出后得到的浸出液进行旋流电解，旋流电解完成后取出阴极；
[0010](4)将步骤(3)得到的阴极上的产物依次进行草酸溶液煮洗、水洗、烘干，即得到高纯碲。
[0011]上述的含碲溶液旋流电解回收碲的方法，优选的，所述旋流电解过程中，浸出液中碲浓度为10?200g/L，循环流量为100?400L/h，电流密度为50?100A/V，电解时间8?24h0
[0012]上述的含碲溶液旋流电解回收碲的方法，优选的，所述步骤(2)中，氢氧化钠溶液的浓度为100?120g/L，浸出温度为60?90 °C，浸出时间为5?8h，浸出过程中液固比为(5:1)?(7:1)，比值单位为L/Kg。
[0013]上述的含碲溶液旋流电解回收碲的方法，优选的，所述步骤(4)中，草酸溶液浓度为0.05?0.lmol/L，煮洗时间为7?I Oh。
[0014]上述的含碲溶液旋流电解回收碲的方法，优选的，所述步骤(I)中，浓硫酸是指浓度为98%的硫酸。
[0015]上述的含碲溶液旋流电解回收碲的方法，优选的，所述步骤(I)中，浓硫酸是指浓度为98%的硫酸。
[0016]本发明的采用旋流电解回收含碲溶液中的碲过程中，主要发生以下化学反应:
[0017]Te032—+2H+—Te02 丄+H2O;
[0018]阴极:Te032—+3Η20+4θ—60Η—+Te；
[0019]阳极:40H+4e—。
[0020]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0021 ] (I)本发明采用旋流电解回收含碲溶液中的碲，通过含碲溶液的高速运动，消除浓差极化，避免了传统电解过程中溶液缓慢流动而导致电流效率降低、浓差极化增大等对电积不利因素的影响，缩短了碲的电解周期，降低了电解液中杂质元素浓度要求，具有高选择性、高电流密度、高产品纯度等多种优势。
[0022](2)本发明利用旋流电解工艺从含碲溶液回收碲，能从200g/L电解到lg/L以下，而电流效率能达到99%以上，杂质元素基本不放电，降低了浓差极化所带来的不利影响，另外电解周期也能进一步缩短。
【附图说明】
[0023 ]图1为本发明实施例1回收得到的阴极碲照片。
[0024]图2为本发明实施例2回收得到的阴极碲照片。
[0025]图3为本发明实施例3回收得到的阴极碲照片。
【具体实施方式】
[0026]为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0027]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
[0028]除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
[0029]实施例1:
[0030]—种本发明的含碲溶液旋流电解回收碲的方法，包括以下步骤:
[0031 ] (I)将浓度为98%的硫酸缓慢加入到含碲溶液中，通过pH计控制溶液的pH值为5.7时，停止加入浓硫酸;然后控制溶液的温度为92 V，进行反应2h后，精密过滤，得到二氧化碲沉淀；
[0032](2)将步骤(I)得到的二氧化碲沉淀用浓度为100g/L的氢氧化钠溶液浸出(氢氧化钠溶液和二氧化碲沉淀的液固比为5:1，比值单位为L/Kg)，控制浸出温度为90 °C，浸出6h，得到碲浸出液；
[0033](3)向循环电解槽中加入200g/L的碲浸出液，调整循环流量为400L/h，电流密度为100A/m2，进行旋流电解;在电解过程中，保持电流密度稳定，电解24h，取出阴极，剥下阴极碲(如图1所示)；
[0034](4)用浓度为0.05moVL的草酸溶液煮洗步骤(3)得到的阴极碲，煮洗1h后取出，用去离子水冲洗，最后烘干，得到高纯阴极碲，其纯度达99.94%,电流效率达98.96%。
[0035]实施例2:
[0036]—种本发明的含碲溶液旋流电解回收碲的方法，包括以下步骤:
[0037](I)将浓度为98%的硫酸缓慢加入到含碲溶液中，通过pH计控制溶液的pH值为6.0时，停止加入浓硫酸;然后控制溶液的温度为95 V，进行反应2h后，精密过滤，得到二氧化碲沉淀；
[0038](2)将步骤(I)得到的二氧化碲沉淀用浓度为100g/L的氢氧化钠溶液浸出(氢氧化钠溶液和二氧化碲沉淀的液固比为6:1，比值单位为L/Kg)，控制浸出温度为80 °C，浸出6h，得到碲浸出液；
[0039](3)向循环电解槽中加入100g/L的碲浸出液，调整循环流量为300L/h，电流密度为80A/m2，进行旋流电解;在电解过程中，保持电流密度稳定，电解15h，取出阴极，剥下阴极碲(如图2所示)；
[0040](4)用浓度为0.08mol/L的草酸溶液煮洗步骤(3)得到的阴极碲，煮洗Sh后取出，用去离子水冲洗，最后烘干，得到高纯阴极碲，其纯度达99.96 %，电流效率达99.13%。
[0041 ] 实施例3:
[0042]—种本发明的含碲溶液旋流电解回收碲的方法，包括以下步骤:
[0043](I)将浓度为98%的硫酸缓慢加入到含碲溶液中，通过pH计控制溶液的pH值为6.5时，停止加入浓硫酸;然后控制溶液的温度为98 V，进行反应2h后，精密过滤，得到二氧化碲沉淀；
[0044](2)将步骤(I)得到的二氧化碲沉淀用浓度为120g/L的氢氧化钠溶液浸出(氢氧化钠溶液和二氧化碲沉淀的液固比为7:1，比值单位为L/Kg)，控制浸出温度为60 °C，浸出6h，得到碲浸出液；
[0045](3)向循环电解槽中加入10g/L的碲浸出液，调整循环流量为100L/h，电流密度为50A/m2，进行旋流电解;在电解过程中，保持电流密度稳定，电解8h，取出阴极，剥下阴极碲(如图3所示)；
[0046](4)用浓度为0.lmol/L的草酸溶液煮洗步骤(3)得到的阴极碲，煮洗7h后取出，用去离子水冲洗，最后烘干，得到高纯阴极碲，其纯度达99.97%,电流效率达99.32 %。
【主权项】
1.一种含碲溶液旋流电解回收碲的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将浓硫酸加入到含碲溶液中至含碲溶液的pH值为5.7?6.5，控制含碲溶液的温度高于90°C并反应2?4h，过滤； (2)将步骤(I)过滤后得到的滤渣用氢氧化钠溶液浸出； (3)对步骤(2)浸出后得到的浸出液进行旋流电解，旋流电解完成后取出阴极； (4)将步骤(3)得到的阴极上的产物依次进行草酸溶液煮洗、水洗、烘干，即得到高纯碲。2.如权利要求1所述的含碲溶液旋流电解回收碲的方法，其特征在于，所述旋流电解过程中，浸出液中碲浓度为10?200g/L，循环流量为100?400L/h，电流密度为50?100A/V，电解时间8?24h。3.如权利要求1所述的含碲溶液旋流电解回收碲的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，氢氧化钠溶液的浓度为100?120g/L，浸出温度为60?90 °C，浸出时间为5?8h，浸出过程中液固比为(5:1)?(7:1)，比值单位为L/Kg。4.如权利要求1所述的含碲溶液旋流电解回收碲的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，草酸溶液浓度为0.05?0.lmol/L，煮洗时间为7?10h。5.如权利要求1?4任一项所述的含碲溶液旋流电解回收碲的方法，其特征在于，所述步骤(I)中，浓硫酸是指浓度为98 %的硫酸。
【文档编号】C25B1/00GK105862059SQ201610317226
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】郭学益, 许志鹏, 李栋, 田庆华
【申请人】中南大学