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.docx

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1、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我國大多數(shù)銅冶煉企業(yè)從處理銅陽極泥的副產(chǎn)品—鉛碲渣中提取碲通常采用堿浸-硫化鈉除雜-中和-電解工藝，該工藝的缺點是流程冗長、碲回收率低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定和對原料的適應(yīng)能力不強。本課題研究的目的是研究確定一條對原料成分的變化適應(yīng)性強、工藝流程短、操作簡單、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，通過熱力學(xué)計算和試驗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-碲粉的新工藝，并在生產(chǎn)現(xiàn)場進行了擴大試驗，驗證了工藝流程合理可行，

2、工藝條件適當(dāng)。試驗確定的最佳浸出條件為：H₂SO₄濃度5mol／L，時間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Na₂SO₃／Te＝10，NaCl／Te＝4，溫度80℃，時間60min；或二氧化硫還原碲最佳條件是：SO₂／Te＝5，NaCl／Te＝6，溫度80℃，時間40min。粗碲粉亞硫酸鈉除硒的適宜條件為：液固比10∶1，Na₂

3、ub>SO₃濃度1mol·L^-1，溫度≥95℃，反應(yīng)時間60min。該工藝碲的總回收率＞90％，所得碲粉含碲99.669％，達到商品級碲粉要求。該工藝從高鉛碲渣中提取碲，具有流程短，對原料的適應(yīng)性強，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。通過熱力學(xué)計算，確定了化學(xué)除雜制取高純碲是可行的，在此基礎(chǔ)上以所得商品級碲粉為原料，通過研究確定了碲粉-HNO₃氧化除雜-NaOH溶解-Na₂S除雜-SO₂還原除硒-SO

4、ub>2還原制取99.99～99.999％高純碲的全化學(xué)法工藝流程，試驗確定的最佳工藝條件：HNO₃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℃；SO₂還原除硒鹽酸濃度6mol／L，還原溫度85℃；SO₂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)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

5、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／近紅外分光光度計（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)椋?11）、（1

6、02）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60℃；沉積時間越長、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波長區(qū)間的透射率；沉積氣體中H₂Te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

7、EDX對化學(xué)氣相沉積法在聚乙烯箔上沉積制取碲膜的成核和生長過程進行了研究，從熱力學(xué)和動力學(xué)角度分析了這一過程，結(jié)果表明：碲在裸聚乙烯基體上形核為自發(fā)形核，在高錳酸鉀改性聚乙烯基體上形核為非自發(fā)形核；在改性聚乙烯基體上碲膜以島狀模式形核，當(dāng)島達到臨界狀態(tài)后發(fā)生相變形成固體碲膜，在固體碲膜吞并島后，碲膜進入層狀生長期。