一種含碲溶液旋流電解回收碲的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含碲溶液旋流電解回收碲的方法，包括以下步驟：將濃硫酸加入到含碲溶液中至含碲溶液的pH值為5.7～6.5，控制含碲溶液的溫度高于90℃并反應(yīng)2～4h，過濾；將過濾后得到的濾渣用氫氧化鈉溶液浸出；對浸出后得到的浸出液進行旋流電解，旋流電解完成后取出陰極；將陰極上的產(chǎn)物依次進行草酸溶液煮洗、水洗、烘干，即得到高純碲。本發(fā)明采用旋流電解回收含碲溶液中的碲，避免了傳統(tǒng)電解過程中溶液緩慢流動而導(dǎo)致電流效率降低、濃差極化增大等對電積不利因素的影響，縮短了碲的電解周期，降低了電解液中雜質(zhì)元素濃度要求，具有高選擇性、高電流密度、高產(chǎn)品純度等多種優(yōu)勢。
【專利說明】
一種含碲溶液旋流電解回收碲的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種含碲溶液旋流電解回收碲的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碲是一種重要的稀散金屬，由于其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、石油、電子、電氣、玻璃陶瓷、顏料和醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域，高純碲是制備化合物半導(dǎo)體材料的基礎(chǔ)材料，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，對高純碲的需求量與日倶增。
[0003]目前，高純碲的主要制備方法有電解精煉法，電解精煉法是將經(jīng)過提純的二氧化碲溶于氫氧化鈉溶液配制成電解液，以普通鋼板為陽極，不銹鋼板為陰極，在一定的溫度、電流和時間下電積，在陰極得到陰極碲。電解精煉法是從陽極泥中回收提純碲的關(guān)鍵步驟，但存在著以下不足:電解液中的雜質(zhì)元素如Pb、Se的含量對陰極碲產(chǎn)品純度影響較大，電解液中Pb的含量必須小于0.003g/L，Se的含量必須小于0.3g/L;電解液中碲的濃度需要控制在180-220g/L，電解液中含Te過高時，陽極上四價碲氧化為六價碲的副反應(yīng)速度加快，電解液會很快變渾濁，影響電積的正常進行。電解液中Te過低則會造成產(chǎn)能變小，陰極析出物成粉狀或海綿狀，無法進行剝片和極板的清洗；電解液氫氧化鈉濃度需控制在90-100g/L，堿度過低會影響溶液的導(dǎo)電性能，堿度過高則會使得電解過程上部溶液變稠，使得堿吸附在極板上造成洗滌困難和堿損失。電解過程中陽極的析氧反應(yīng)會導(dǎo)致電解液中堿濃度上升，電解液中堿度過高會導(dǎo)致鈉機械夾雜在陰極析出物中，影響其純度;在電解過程中，電流密度需要控制在50-60A/m2，如果電流密度較低則低價態(tài)雜質(zhì)離子會隨碲一起析出，電流密度過高時，其他雜質(zhì)離子會在陰極析出，同時電流密度增大會促進陽極上四價碲氧化為六價碲。目前碲常規(guī)電解過程中，碲電解只能從200g/L電解到80g/L(假如繼續(xù)往下電的話，電流效率將大大下降，雜質(zhì)元素放電嚴(yán)重)，然后電解后液需要返回加酸沉碲-除雜-造液-電解工序，這導(dǎo)致了大量的碲一直在系統(tǒng)里滯留，造成了資金的積壓嚴(yán)重；另外，碲常規(guī)電解過程中，周期約為18天，電解周期長，也造成了電解積壓嚴(yán)重。且傳統(tǒng)碲電解對電解液中鉛、砸等雜質(zhì)元素的含量要求高，當(dāng)電解到一定程度之后，由于電解液中碲濃度下降，雜質(zhì)元素對陰極碲質(zhì)量影響越來越大，電解效率變低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種含碲溶液旋流電解回收碲的方法，該方法能克服傳統(tǒng)電解過程中隨著電解液中碲濃度下降，雜質(zhì)元素對陰極碲質(zhì)量影響越來越大，電解效率變低的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
[0006]—種含碲溶液旋流電解回收碲的方法，包括以下步驟:
[0007](I)將濃硫酸加入到含碲溶液中至含碲溶液的pH值為5.7?6.5，控制含碲溶液的溫度高于90°C并反應(yīng)2?4h，過濾；
[0008](2)將步驟(I)過濾后得到的濾渣用氫氧化鈉溶液浸出；
[0009](3)對步驟(2)浸出后得到的浸出液進行旋流電解，旋流電解完成后取出陰極；
[0010](4)將步驟(3)得到的陰極上的產(chǎn)物依次進行草酸溶液煮洗、水洗、烘干，即得到高純碲。
[0011]上述的含碲溶液旋流電解回收碲的方法，優(yōu)選的，所述旋流電解過程中，浸出液中碲濃度為10?200g/L，循環(huán)流量為100?400L/h，電流密度為50?100A/V，電解時間8?24h0
[0012]上述的含碲溶液旋流電解回收碲的方法，優(yōu)選的，所述步驟(2)中，氫氧化鈉溶液的濃度為100?120g/L，浸出溫度為60?90 °C，浸出時間為5?8h，浸出過程中液固比為(5:1)?(7:1)，比值單位為L/Kg。
[0013]上述的含碲溶液旋流電解回收碲的方法，優(yōu)選的，所述步驟(4)中，草酸溶液濃度為0.05?0.lmol/L，煮洗時間為7?I Oh。
[0014]上述的含碲溶液旋流電解回收碲的方法，優(yōu)選的，所述步驟(I)中，濃硫酸是指濃度為98%的硫酸。
[0015]上述的含碲溶液旋流電解回收碲的方法，優(yōu)選的，所述步驟(I)中，濃硫酸是指濃度為98%的硫酸。
[0016]本發(fā)明的采用旋流電解回收含碲溶液中的碲過程中，主要發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng):
[0017]Te032—+2H+—Te02 丄+H2O;
[0018]陰極:Te032—+3Η20+4θ—60Η—+Te；
[0019]陽極:40H+4e—。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0021 ] (I)本發(fā)明采用旋流電解回收含碲溶液中的碲，通過含碲溶液的高速運動，消除濃差極化，避免了傳統(tǒng)電解過程中溶液緩慢流動而導(dǎo)致電流效率降低、濃差極化增大等對電積不利因素的影響，縮短了碲的電解周期，降低了電解液中雜質(zhì)元素濃度要求，具有高選擇性、高電流密度、高產(chǎn)品純度等多種優(yōu)勢。
[0022](2)本發(fā)明利用旋流電解工藝從含碲溶液回收碲，能從200g/L電解到lg/L以下，而電流效率能達到99%以上，雜質(zhì)元素基本不放電，降低了濃差極化所帶來的不利影響，另外電解周期也能進一步縮短。
【附圖說明】
[0023 ]圖1為本發(fā)明實施例1回收得到的陰極碲照片。
[0024]圖2為本發(fā)明實施例2回收得到的陰極碲照片。
[0025]圖3為本發(fā)明實施例3回收得到的陰極碲照片。
【具體實施方式】
[0026]為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合說明書附圖和較佳的實施例對本發(fā)明作更全面、細(xì)致地描述，但本發(fā)明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。
[0027]除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護范圍。
[0028]除有特別說明，本發(fā)明中用到的各種試劑、原料均為可以從市場上購買的商品或者可以通過公知的方法制得的產(chǎn)品。
[0029]實施例1:
[0030]—種本發(fā)明的含碲溶液旋流電解回收碲的方法，包括以下步驟:
[0031 ] (I)將濃度為98%的硫酸緩慢加入到含碲溶液中，通過pH計控制溶液的pH值為5.7時，停止加入濃硫酸;然后控制溶液的溫度為92 V，進行反應(yīng)2h后，精密過濾，得到二氧化碲沉淀；
[0032](2)將步驟(I)得到的二氧化碲沉淀用濃度為100g/L的氫氧化鈉溶液浸出(氫氧化鈉溶液和二氧化碲沉淀的液固比為5:1，比值單位為L/Kg)，控制浸出溫度為90 °C，浸出6h，得到碲浸出液；
[0033](3)向循環(huán)電解槽中加入200g/L的碲浸出液，調(diào)整循環(huán)流量為400L/h，電流密度為100A/m2，進行旋流電解;在電解過程中，保持電流密度穩(wěn)定，電解24h，取出陰極，剝下陰極碲(如圖1所示)；
[0034](4)用濃度為0.05moVL的草酸溶液煮洗步驟(3)得到的陰極碲，煮洗1h后取出，用去離子水沖洗，最后烘干，得到高純陰極碲，其純度達99.94%,電流效率達98.96%。
[0035]實施例2:
[0036]—種本發(fā)明的含碲溶液旋流電解回收碲的方法，包括以下步驟:
[0037](I)將濃度為98%的硫酸緩慢加入到含碲溶液中，通過pH計控制溶液的pH值為6.0時，停止加入濃硫酸;然后控制溶液的溫度為95 V，進行反應(yīng)2h后，精密過濾，得到二氧化碲沉淀；
[0038](2)將步驟(I)得到的二氧化碲沉淀用濃度為100g/L的氫氧化鈉溶液浸出(氫氧化鈉溶液和二氧化碲沉淀的液固比為6:1，比值單位為L/Kg)，控制浸出溫度為80 °C，浸出6h，得到碲浸出液；
[0039](3)向循環(huán)電解槽中加入100g/L的碲浸出液，調(diào)整循環(huán)流量為300L/h，電流密度為80A/m2，進行旋流電解;在電解過程中，保持電流密度穩(wěn)定，電解15h，取出陰極，剝下陰極碲(如圖2所示)；
[0040](4)用濃度為0.08mol/L的草酸溶液煮洗步驟(3)得到的陰極碲，煮洗Sh后取出，用去離子水沖洗，最后烘干，得到高純陰極碲，其純度達99.96 %，電流效率達99.13%。
[0041 ] 實施例3:
[0042]—種本發(fā)明的含碲溶液旋流電解回收碲的方法，包括以下步驟:
[0043](I)將濃度為98%的硫酸緩慢加入到含碲溶液中，通過pH計控制溶液的pH值為6.5時，停止加入濃硫酸;然后控制溶液的溫度為98 V，進行反應(yīng)2h后，精密過濾，得到二氧化碲沉淀；
[0044](2)將步驟(I)得到的二氧化碲沉淀用濃度為120g/L的氫氧化鈉溶液浸出(氫氧化鈉溶液和二氧化碲沉淀的液固比為7:1，比值單位為L/Kg)，控制浸出溫度為60 °C，浸出6h，得到碲浸出液；
[0045](3)向循環(huán)電解槽中加入10g/L的碲浸出液，調(diào)整循環(huán)流量為100L/h，電流密度為50A/m2，進行旋流電解;在電解過程中，保持電流密度穩(wěn)定，電解8h，取出陰極，剝下陰極碲(如圖3所示)；
[0046](4)用濃度為0.lmol/L的草酸溶液煮洗步驟(3)得到的陰極碲，煮洗7h后取出，用去離子水沖洗，最后烘干，得到高純陰極碲，其純度達99.97%,電流效率達99.32 %。
【主權(quán)項】
1.一種含碲溶液旋流電解回收碲的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將濃硫酸加入到含碲溶液中至含碲溶液的pH值為5.7?6.5，控制含碲溶液的溫度高于90°C并反應(yīng)2?4h，過濾； (2)將步驟(I)過濾后得到的濾渣用氫氧化鈉溶液浸出； (3)對步驟(2)浸出后得到的浸出液進行旋流電解，旋流電解完成后取出陰極； (4)將步驟(3)得到的陰極上的產(chǎn)物依次進行草酸溶液煮洗、水洗、烘干，即得到高純碲。2.如權(quán)利要求1所述的含碲溶液旋流電解回收碲的方法，其特征在于，所述旋流電解過程中，浸出液中碲濃度為10?200g/L，循環(huán)流量為100?400L/h，電流密度為50?100A/V，電解時間8?24h。3.如權(quán)利要求1所述的含碲溶液旋流電解回收碲的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，氫氧化鈉溶液的濃度為100?120g/L，浸出溫度為60?90 °C，浸出時間為5?8h，浸出過程中液固比為(5:1)?(7:1)，比值單位為L/Kg。4.如權(quán)利要求1所述的含碲溶液旋流電解回收碲的方法，其特征在于，所述步驟(4)中，草酸溶液濃度為0.05?0.lmol/L，煮洗時間為7?10h。5.如權(quán)利要求1?4任一項所述的含碲溶液旋流電解回收碲的方法，其特征在于，所述步驟(I)中，濃硫酸是指濃度為98 %的硫酸。
【文檔編號】C25B1/00GK105862059SQ201610317226
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】郭學(xué)益, 許志鵬, 李棟, 田慶華
【申請人】中南大學(xué)