吳 展， 李云峰， 王亞東， 胡 琴

(1.大冶有色金屬集團控股有限公司， 湖北 黃石 435005; 2.中國瑞林工程技術股份有限公司， 江西 南昌 330031；3.大冶有色設計研究院有限公司, 湖北 黃石 435005)

銅陽極泥為碲的主要來源之一，大冶有色銅陽極泥含碲在1.5%～2.5%。碲在銅陽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)合工藝處理陽極泥綜合回收金、鉑、鈀、硒、碲等稀貴金屬。通過硫酸化焙燒、分金兩步操作，陽極泥中的金、鉑、鈀、碲進入分金液，隨后通過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，產物分別是粗金粉、鉑鈀精礦，碲以碲氧化物的形式進入鉑鈀精礦。鉑鈀精礦隨后轉入酸浸提碲相關工序最終得到電積碲[3-4]。

現(xiàn)行的分金液處理工藝簡單，操作方便。但存在著金、鉑、鈀分散，碲回收流程長等缺點。碲在回收過程中首先在分金時氧化形成高價態(tài)，沉金、置換過程中形成低價態(tài)，鹽酸酸浸還原后形成單質，在精制過程中又必須氧化為二氧化碲，整個過程存在價態(tài)的往復變化，加工成本偏高[5]。從系統(tǒng)占用、成本優(yōu)化等角度考慮，有必要對現(xiàn)有的工藝進行優(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，再分別產出鉑鈀金富集渣、粗碲渣，后分別進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、鉑鈀渣中含金的問題，導致后續(xù)處理工藝復雜，同時鋅粉還原所得鉑鈀金精礦含鋅高，鉑鈀含量低，后續(xù)還需要進行鋅和貴金屬的分離，加大了廢水量和生產成本。圖1為現(xiàn)行生產工藝流程。

圖1 現(xiàn)行生產工藝流程

1.2 碲粉工藝路線

碲粉路線是通過二氧化硫控電位還原，分別產出粗金、粗鉑鈀。沉鉑鈀后液再通過補充鹽酸調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

由于碲粉的還原過程也需要氣體SO2，故該方案同步采用氣體SO2分步沉金和沉鉑鈀。從試驗結果看，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)行生產規(guī)模下進行試驗，通過優(yōu)化沉碲的工藝參數(shù)，尾液含碲可控制在0.1 g/L以下，指標優(yōu)于現(xiàn)行的水解工藝。且后續(xù)碲電積前的生產工序也優(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程。

1.3 二氧化碲工藝路線

二氧化碲路線是通過二氧化硫控電位還原，分別產出粗金、粗鉑鈀。沉鉑鈀后液加入片堿調節(jié)至適當?shù)膒H值，再加入一定過量系數(shù)的亞硫酸鈉，碲大部分還原為二氧化碲進入還原渣中[8-9]，隨后再進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整酸度，二氧化碲隨之沉淀析出，再進行造液得到電積液。碲電積前的生產工序調整為堿浸、中和和造液，取消酸浸、低酸氧化過程，使工藝進一步得到優(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進入粗二氧化碲中，增加了鉑鈀回收的難度?？紤]提升粗金粉品質和鉑鈀的回收，在現(xiàn)行生產規(guī)模下進行試驗。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)行工藝生產成本

成本計算需要考慮的主要因素為試劑消耗、廢水處理費用，因蒸汽及動力消耗在整個生產成本中的比例較低故未考慮。現(xiàn)行工藝的生產成本如表2所示。

表2 現(xiàn)行工藝生產成本

2.2 碲粉工藝路線

由于在粗碲粉的氧化酸浸過程中粗碲不能完全轉化為TeO2隨后堿浸造液，部分碲(不超過10%)被氧化成高價的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，因此計算該路線成本時，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程部分碲(不超過20%)未能浸出，而隨堿浸渣酸洗返回沉鉑鈀后液再處理，故還原中和過程試劑消耗均取1.2消耗系數(shù)，計算得到的成本如表4所示。

2.3 綜合分析

根據(jù)目前生產及碲粉、二氧化碲工藝路線的成本分析可知，現(xiàn)行工藝路線生產成本總計545元/m3分金后液，碲粉工藝路線生產成本為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)勢明顯。經(jīng)測算，按照目前分金后液處理量計算，改造后的成本節(jié)約、投資收益空間約為64.5萬元/a。

表3 碲粉工藝路線生產成本

表4 二氧化碲工藝路線生產成本

通過工藝對比，二氧化碲工藝路線同時具有如下幾點優(yōu)勢。

1)中和還原過程可以優(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，相比現(xiàn)有的80%的轉化率有進一步優(yōu)化空間，即后續(xù)進酸洗液返中和還原的試劑成本可進一步降低。

2)相比碲粉工藝路線需要補充鹽酸進行催化還原，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，生產操作環(huán)境得到改善，同時可取消之前該工序配套的環(huán)保吸收塔，進一步節(jié)約了生產成本。

3 結論

1)對現(xiàn)行的分金液回收碲開展了優(yōu)化工藝研究，在現(xiàn)行生產規(guī)模下進行試驗，根據(jù)試驗結果及分析，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)勢明顯。

3)對二氧化碲工藝路線進行了進一步分析，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。