金属碲技术工艺发展趋势分析
第一节 产品技术发展现状
采用电化学法从碲溶液中制取高纯碲技术:在一级双池电解槽加工过程中,将重金属混合物清除,得到的碲,送入三池电解槽,控制分离出碲和硒。工业本身环保,无需使用碱和贵重添加剂,纯度可达99.99%。
中国航天新闻网讯陕西中天火箭公司从2006年下半年立项开发的高压真空开关用铜钨铝碲目前获得成都国光电气股份有限公司的认可,已通过型式实验(12KV400A)并分两批6次供货800多对,这标志着中天火箭公司电触头技术开发走上一个新台阶。铜钨铝碲作为高压真空接触器材料,截流值低,接近AgWC,电寿命长,价格便宜,远低于AgWC,是取代银碳化钨的替代材料。
第二节 产品工艺特点或流程
目前蹄的主要来源还是铜精炼厂的阳极泥含蹄高达9%。其它可能来源是硫酸厂的泥浆以及硫酸厂和冶炼厂的静电集尘器中的尘埃。因此,获取啼的途径还是主要从阳极泥中提取,以下着重介绍几种提取磅的方法:
1、纯碱焙烧法
将碳酸钠和水与阳极泥充分混合形成一种浓膏,在530一650℃的温度下进行焙烧,在不考虑蹄挥发的情况将其完全转化为六价状态。焙烧过的球粒或团块经磨细后,用水浸出,由于阳极泥中的另一种元素硒在此过程已形成硒酸钠,同时由于蹄酸钠极难溶解于此种强碱性溶液而残留在渣中。此时脱硒的纯碱浸出渣用稀硫酸处理会使不溶解的蹄酸钠转化为可溶解的蹄酸:
Na2TeO4(不溶)十从S04=姚Te认(可溶)十Na2SO4
啼酸还原为蹄可用盐酸和二氧化硫处理来实现:
H2TeO4+2HC1=H2TeO3+H2O+C12
H2TeO3+H2O+2SO2=2H2S认+Te
在一定的酸性条件下,蹄酸用亚硫酸钠还原成二氧化谛,可从加热的溶液中回收得到致密的、浅黄色的固体。
H2TeO4+Na2S03=TeO2+Na2SO4+H2O
转化为金属碲最好的方法使在氢氧化钠中溶解,用电解蹄酸钠的方法来完成:
Na2TeO3+H2O+4e=Te+2Na20H+O2
再生的碱可返回到溶解二氧化蹄的过程中再利用。
工业上常用氧化加压或氯化加压的方法实现碱性浸出,主要用的几种氧化浸出工艺是用氧或氯的压力浸出或者用氯载体浸出(例如氯化铁),也可以把几个步骤组合,促使反应迅速进行。由于氯化铁和蹄化物的反应速度比氯化铁和硒的反应速度更快些,所以要小心控制,防止不溶性的六价蹄化合物把四价硒分离为可溶性化合物。加压浸出工艺的优点在于可以保证蹄全部转化为六价形态,实现其在碱性浸出液中的完全不溶解。
另外,还可以使介质无腐蚀性,硒无挥发损失,无洗涤或气体净化工序,并且基本上可定量实现啼的提取。但是,其不足之处也很明显,就是整个工艺消耗的氧气和氢氧化钠的量较大。氧化过程不仅要考虑啼的氧化,还要考虑硒的氧化以及精炼铜的过程中使用附加物作为生长调节剂而引人的有机物的氧化。
2、硫酸化焙烧
硫酸化焙烧技术是依据硒和磅的四价氧化物在焙烧温度500-600℃度下其挥发性不同。从阳性泥中选择性提取硒后,由于盐酸可溶解六价和四价蹄,所以直接从剩余的焙渣中用盐酸浸出的方法可回收磅。
酸性焙烧是使用硫酸作为氧化剂使硒或硒化物和蹄或蹄化物转化成他们各自的四价氧化物。
其中蹄的氧化反应是:
Cu2Te+6H2SO4=2CUS04↓+Te02↓+4SO2↑+6H2O↑
工业生产中并不推荐此工艺,这是因为,盐酸浸出会导致阳极泥中的银转化为极难溶的氯化银,使以后的银的回收更加困难,同时如果有六价蹄存在,它可以氧化盐酸而释放出氯气,接着它又会溶解阳极泥中的金,这就会在后续蹄和金的分离方面产生一些实质性的问题。
据工业生产的实际数据表明,包括碱性氧化物压力浸出和含铜、镍、贵金属、硒和蹄阳极泥压力硫化作用在内的完全湿法冶金的工艺过程能够使全部组分良好析出。分离出的硒和磅的纯度可以达90%以上。
3、液膜分离法
液膜分离物质是一种高效、快速、节能的新型高技术分离方法,2003年由王献科提出用伯胺N1923制备乳状液膜,能迅速地迁移富集磅,在回收、处理提取及
分析测定微量啼方面,具有很好的应用前景,也为进一步从复杂组分的料液或低品位蹄矿中富集蹄的开发利用奠定了基础。
液膜富集Te4+是通过流动载体N1923来实现的。根据分离过程和溶剂萃取的原理,N1923以RN表示,用离子缔合原理萃取元素。首先是在膜相外界外相中HC1生成RNH+C1,而外相中Te4+以TeBr62-形式与膜相中RNH+C1反应生成仁[RNH]22+十[TeBr6]2-,溶于有机膜,并穿过液膜扩散内相界面于NaOH水溶液作用、离解,Te–Br62-和H+迁人内相,这是由于Cl-和TeBr62-与N1923互相竞争缔和的结果。
用乳状液膜分离富集蹄的
研究,确定了膜相由7%N1923(伯胺),4%L113B和89%煤油(包括正辛醉)组成,内相为0.3mol/LNaOH水溶液,外相酸度为5mol/LHCl介质,Rol,为1:1,Rcw为20:
50-20:100,室温(15---36℃)条件下,蹄的回收率为99.5%一100%,内相富集了较高浓度的磅。一般常见的阳阴离子,都不被迁移富集,选择性相当高。但此法在工业上还未能得到推广。
4、微生物法
生物冶金以其成本低、无污染,对低品位、难选冶的矿产资源的开发利用有着广阔的工业应用前景。廖梦霞等人在2004年提出在中国首例独立蹄矿床资源的开发战略上走生物冶金的道路。其实在2003年Rajwade等曾应用微生物的连续搅拌,提出了含啼贵液的生物还原工艺,即对含啼10mg/L的溶液中,pH控制在5.5--8.5温度在25--45℃,用微生物吸附一还原沉淀元素啼,可有效代替强还原剂,从而提高效率降低生产成本。这一理论开创了生物冶金在磅的提取工艺上应用的先河。
廖梦霞等人认为石棉大水沟独立蹄秘矿床蹄秘含量0.00X—0.0X%,金银含量0.X-Xg/t的硫化矿贫矿储量大,传统工艺很难有效达到经济开发利用的目的,因此提出微生物提取蹄的方法,并总结了国内外针对硫化矿生物氧化的
研究,主要有浸矿细菌的分离和鉴定、细菌的培养条件和细菌氧化工艺条件
研究、细菌浸出硫化精矿粉过程中细菌浸出的物理因素和化学因素以及细菌浸出的浸出动力学和浸出机理
研究。在面对生物冶金的突出问题生物(氧化周期长导致生产效率低)上,其课题组利用金属离子、表面活化剂催化、磁化强化等方法加快细菌氧化反应速率,使这一问题的解决有了一些新的思路。
1、碲技术趋势
稀散金属蹄以其在现代高科技工业、国防与尖端技术领域中所占有的重要地位,越来越受到人们的重视,应用范围也越来越广。但是由于蹄从发现至今时间较短,同时独立蹄矿的开发也仅仅是近几年的事情,大多数工艺技术仍处于试验
研究阶段,这使得我们很难断言何种工艺为最佳。但随着人们对稀散元素认识的加深以及蹄在各个领域应用的广泛,相信啼的开发将会得到进一步的发展,
研究和开发蹄的分离提取的新工艺也更加具有现实意义。
2、碲化镉薄膜太阳能电池技术趋势
碲化镉薄膜太阳能电池正日益受到国内外的关注。全球最大的碲化镉太阳能电池制造商——美国FirstSolar公司正加速扩大产能,该公司正在德国建设年产量100MW的工厂,该工厂得到欧盟4000万欧元的投资。同时,FirstSolar还计划在美国本土和亚洲分别建设一个100MW的工厂。鉴于碲化镉薄膜太阳能电池的发展前景,日本计划再启动碲化镉薄膜太阳能电池的工业化生产技术
研究,意大利和德国也在进行类似的工作。
国内四川大学的碲化镉薄膜太阳能电池工业化生产技术
研究进展顺利,将推动我国碲化镉薄膜太阳能电池的规模生产。
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