吳 展， 李云峰， 王亞?wèn)|， 胡 琴

(1.大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司， 湖北 黃石 435005; 2.中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司， 江西 南昌 330031；3.大冶有色設(shè)計(jì)研究院有限公司, 湖北 黃石 435005)

銅陽(yáng)極泥為碲的主要來(lái)源之一，大冶有色銅陽(yáng)極泥含碲在1.5%～2.5%。碲在銅陽(yáng)極泥中主要以金屬碲化物形態(tài)存在，如碲化銅、碲化銀、碲化鉛、碲化金等。目前從銅陽(yáng)極泥中回收碲的方法主要有：硫酸化焙燒法、加壓堿浸法、氧化酸浸法、純堿焙燒法、氯化法、銅粉置換法、氫氧化鈉浸出-電積法、選冶聯(lián)合法等[1-2]。

大冶有色金屬公司采用硫酸化焙燒- 濕法聯(lián)合工藝處理陽(yáng)極泥綜合回收金、鉑、鈀、硒、碲等稀貴金屬。通過(guò)硫酸化焙燒、分金兩步操作，陽(yáng)極泥中的金、鉑、鈀、碲進(jìn)入分金液，隨后通過(guò)亞硫酸鈉還原沉淀分離金，鋅粉置換回收鉑鈀，水解沉碲回收碲，產(chǎn)物分別是粗金粉、鉑鈀精礦，碲以碲氧化物的形式進(jìn)入鉑鈀精礦。鉑鈀精礦隨后轉(zhuǎn)入酸浸提碲相關(guān)工序最終得到電積碲[3-4]。

現(xiàn)行的分金液處理工藝簡(jiǎn)單，操作方便。但存在著金、鉑、鈀分散，碲回收流程長(zhǎng)等缺點(diǎn)。碲在回收過(guò)程中首先在分金時(shí)氧化形成高價(jià)態(tài)，沉金、置換過(guò)程中形成低價(jià)態(tài)，鹽酸酸浸還原后形成單質(zhì)，在精制過(guò)程中又必須氧化為二氧化碲，整個(gè)過(guò)程存在價(jià)態(tài)的往復(fù)變化，加工成本偏高[5]。從系統(tǒng)占用、成本優(yōu)化等角度考慮，有必要對(duì)現(xiàn)有的工藝進(jìn)行優(yōu)化。

表1 大冶有色公司分金液中的各元素含量 g/L

注：*元素含量單位為mg/L。

1 工藝路線

1.1 現(xiàn)行的工藝路線

表1為大冶有色公司分金液中的各元素含量。目前分金液一般用亞硫酸鈉、二氧化硫或草酸還原得到金粉，尾液再加入鋅粉置換鉑鈀、水解回收碲，得到含鉑鈀金碲的精礦。精礦一般采用鹽酸溶液的控電位浸出和還原，再分別產(chǎn)出鉑鈀金富集渣、粗碲渣，后分別進(jìn)入各自的精煉提純系統(tǒng)。由于金鉑鈀均可以在此體系下被還原劑還原，因此存在金粉中含鉑鈀、鉑鈀渣中含金的問(wèn)題，導(dǎo)致后續(xù)處理工藝復(fù)雜，同時(shí)鋅粉還原所得鉑鈀金精礦含鋅高，鉑鈀含量低，后續(xù)還需要進(jìn)行鋅和貴金屬的分離，加大了廢水量和生產(chǎn)成本。圖1為現(xiàn)行生產(chǎn)工藝流程。

圖1 現(xiàn)行生產(chǎn)工藝流程

1.2 碲粉工藝路線

碲粉路線是通過(guò)二氧化硫控電位還原，分別產(chǎn)出粗金、粗鉑鈀。沉鉑鈀后液再通過(guò)補(bǔ)充鹽酸調(diào)整體系酸度和氯離子濃度，在Na+-Cl-催化體系下通入二氧化硫氣體還原產(chǎn)出碲粉[6-7]。還原尾液中和生成銅鉍渣外銷。圖2為碲粉路線工藝流程。

圖2 碲粉路線工藝流程

由于碲粉的還原過(guò)程也需要?dú)怏wSO2，故該方案同步采用氣體SO2分步沉金和沉鉑鈀。從試驗(yàn)結(jié)果看，采用氣體SO2沉金和沉鉑鈀的效果與亞硫酸鈉一致，沉碲尾液金、鉑、鈀濃度均低于1 mg/L。在現(xiàn)行生產(chǎn)規(guī)模下進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)優(yōu)化沉碲的工藝參數(shù)，尾液含碲可控制在0.1 g/L以下，指標(biāo)優(yōu)于現(xiàn)行的水解工藝。且后續(xù)碲電積前的生產(chǎn)工序也優(yōu)化成低酸氧化、洗滌和造液三步，取消了現(xiàn)行工藝的鹽酸酸浸和亞鈉二次還原過(guò)程。

1.3 二氧化碲工藝路線

二氧化碲路線是通過(guò)二氧化硫控電位還原，分別產(chǎn)出粗金、粗鉑鈀。沉鉑鈀后液加入片堿調(diào)節(jié)至適當(dāng)?shù)膒H值，再加入一定過(guò)量系數(shù)的亞硫酸鈉，碲大部分還原為二氧化碲進(jìn)入還原渣中[8-9]，隨后再進(jìn)行堿浸使得渣中的銅和鉍與碲分離。含碲堿浸液加入硫酸調(diào)整酸度，二氧化碲隨之沉淀析出，再進(jìn)行造液得到電積液。碲電積前的生產(chǎn)工序調(diào)整為堿浸、中和和造液，取消酸浸、低酸氧化過(guò)程，使工藝進(jìn)一步得到優(yōu)化，工藝流程示于圖3。

圖3 二氧化碲路線工藝流程

由于采用亞硫酸鈉很難實(shí)現(xiàn)金與鉑鈀的分步還原，若先沉金后直接加入亞硫酸鈉和片堿沉碲則鉑鈀會(huì)進(jìn)入粗二氧化碲中，增加了鉑鈀回收的難度?？紤]提升粗金粉品質(zhì)和鉑鈀的回收，在現(xiàn)行生產(chǎn)規(guī)模下進(jìn)行試驗(yàn)。本路線采用二氧化硫分步還原回收金、鉑鈀，同樣與現(xiàn)行的工藝進(jìn)行比較，該工藝路線沉二氧化碲尾液金、鉑、鈀的濃度均低于1 mg/L，碲濃度低于0.1 g/L。

2 成本分析

2.1 現(xiàn)行工藝生產(chǎn)成本

成本計(jì)算需要考慮的主要因素為試劑消耗、廢水處理費(fèi)用，因蒸汽及動(dòng)力消耗在整個(gè)生產(chǎn)成本中的比例較低故未考慮?，F(xiàn)行工藝的生產(chǎn)成本如表2所示。

表2 現(xiàn)行工藝生產(chǎn)成本

2.2 碲粉工藝路線

由于在粗碲粉的氧化酸浸過(guò)程中粗碲不能完全轉(zhuǎn)化為TeO2隨后堿浸造液，部分碲(不超過(guò)10%)被氧化成高價(jià)的TeO3，因不能被浸出而需返回沉鉑鈀后液再處理，考慮該部分碲要額外消耗還原劑和酸、堿，因此計(jì)算該路線成本時(shí)，沉鉑鈀以后工序的試劑消耗均取1.1消耗系數(shù)，得到的成本如表3所示。

2.3 二氧化碲工藝路線

由于粗二氧化碲堿浸過(guò)程部分碲(不超過(guò)20%)未能浸出，而隨堿浸渣酸洗返回沉鉑鈀后液再處理，故還原中和過(guò)程試劑消耗均取1.2消耗系數(shù)，計(jì)算得到的成本如表4所示。

2.3 綜合分析

根據(jù)目前生產(chǎn)及碲粉、二氧化碲工藝路線的成本分析可知，現(xiàn)行工藝路線生產(chǎn)成本總計(jì)545元/m3分金后液，碲粉工藝路線生產(chǎn)成本為554元/m3，二氧化碲工藝路線為459元/m3。二氧化碲工藝路線成本優(yōu)勢(shì)明顯。經(jīng)測(cè)算，按照目前分金后液處理量計(jì)算，改造后的成本節(jié)約、投資收益空間約為64.5萬(wàn)元/a。

表3 碲粉工藝路線生產(chǎn)成本

表4 二氧化碲工藝路線生產(chǎn)成本

通過(guò)工藝對(duì)比，二氧化碲工藝路線同時(shí)具有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

1)中和還原過(guò)程可以優(yōu)化電位控制，使得沉鉑鈀后液中的碲最大程度以TeO2還原出來(lái)，相比現(xiàn)有的80%的轉(zhuǎn)化率有進(jìn)一步優(yōu)化空間，即后續(xù)進(jìn)酸洗液返中和還原的試劑成本可進(jìn)一步降低。

2)相比碲粉工藝路線需要補(bǔ)充鹽酸進(jìn)行催化還原，二氧化碲工藝路線的堿耗及廢水中鹽的濃度大幅降低，降低了廢水處理的難度。

3)由于取消了氧化酸浸工序，生產(chǎn)操作環(huán)境得到改善，同時(shí)可取消之前該工序配套的環(huán)保吸收塔，進(jìn)一步節(jié)約了生產(chǎn)成本。

3 結(jié)論

1)對(duì)現(xiàn)行的分金液回收碲開(kāi)展了優(yōu)化工藝研究，在現(xiàn)行生產(chǎn)規(guī)模下進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及分析，采用碲粉工藝路線和二氧化碲工藝路線均能保證金、鉑、鈀的回收，且沉鉑鈀尾液中金、鉑、鈀的含量均低于1 mg/L。

2)對(duì)現(xiàn)行的分金液回收碲工藝與碲粉工藝路線、二氧化碲工藝路線的成本進(jìn)行了分析，分別為545元/m3分金后液、554元/m3分金后液和459元/ m3分金后液，二氧化碲工藝路線成本優(yōu)勢(shì)明顯。

3)對(duì)二氧化碲工藝路線進(jìn)行了進(jìn)一步分析，后續(xù)還有降低試劑成本、廢水處理成本和環(huán)保支出成本的空間。