优化碲锭工艺的生产实践

宁 瑞，房孟钊

（1.大冶有色金属有限责任公司，湖北黄石 435002；2.有色金属冶金与循环利用湖北省重点实验室，湖北黄石 435002）

大冶有色金属有限责任公司冶炼厂从铜阳极泥中回收碲，生产99.99%的碲锭［1～3］，每年的产量都在逐渐增加，带来的附加值是很大的，但是随着产能的不断释放，碲原料的多样性变化，生产过程中的问题也开始逐渐地增多，直接影响碲锭产品质量的达标［4，5］。目前，在煅烧工序中，设备炉温不均匀，职工未按照要求严格操作，导致TeO2频繁出现过烧与欠烧现象，煅烧物料颜色明显不均匀。在造液工序中，造液澄清速度极慢，上清液黄色浑浊，含有较多的微细不溶物，澄清时间长。过滤时易堵塞滤孔，每批次过滤时间需要5～7 d，延长生产周期，影响碲锭质量，降低碲锭产能。在净化工序中，溶液中的杂质净化不彻底，电积液不清澈，导致最终的产品碲锭中杂质含量Cu、Pb、Bi、Fe等超标，未稳定达到1＃碲锭标准。在电积工序中，电积单批产量低，碲电积直收率低，碲锭产能不能释放，产量压力大。如何有效地彻底解决这些问题，是进一步提升产能，降低生产成本，提高碲锭产品质量达标的重要保证。

1 试 验

1.1 试验原料

目前，该厂稀贵车间生产碲锭的关键中间产物是中和二氧化碲，其主要元素含量见表1。

表1 中和二氧化碲主要元素含量 %

1.2 工艺流程

目前，该厂稀贵车间从中和TeO2到99.99%的碲片的生产工艺流程如图1所示。

图1 碲的生产工艺流程

1.3 工艺的优化

煅烧工艺参数优化：降低煅烧温度至350℃，延长保温时间至8 h以上，提高煅烧TeO2质量。造液工序的优化：加快造液澄清速度，添加1.5 g/L CaCl2强化澄清。净化工序的优化：强化造液净化，加大Na2S添加量，抑制杂质反溶。电积工序的优化：造液中碲的浓度增加，提高电积液浓度，适当提高电积电流，电积终点精确控制，降低尾液碲浓度，提高电积直收率。浇铸造渣的优化：浇铸设备的升级，提高碲锭产品的一次产出率，加强碲锭产品的外观质量，达到产品质量更优，生产周期更短。

2 结果与讨论

2.1 提高二氧化碲煅烧质量

为了降低碲锭杂质含量，提高99.99%Te的合格率，稳定产品品质，消耗积压的TeO2库存，针对生产工艺和设备做出了改进。经过试验研究论证，发现煅烧TeO2质量差是造液澄清过滤困难的关键原因。因此，采取了以下措施：（1）煅烧炉改造升级：炉温更均衡，氧化更充分；（2）优化煅烧工艺参数：明确煅烧温度与保温时间；（3）加强生产管理与职工培训。通过煅烧炉的改造升级，车间将旧煅烧炉更换成炉体更大、自动化程度更高的新煅烧炉，保证了炉温更均衡，氧化更充分。

通过优化煅烧工艺参数，降低煅烧温度至350℃，延长保温时间至8 h以上，加强物料翻动、吊换，二氧化碲造液渣成分见表2，由表2可知，两种二氧化碲造液渣的成分没有明显的差别，说明煅烧时生成的黄色TeO3、重金属氧化物、硅的氧化物等不溶性成分不是主要原因。过烧TeO2颜色很黄，结块，质地坚硬；正常TeO2淡黄色，颗粒均匀，质脆，煅烧TeO2的质量显著提升。正常TeO2造液的澄清速度明显优于过烧TeO2。

表2 二氧化碲造液渣成分 %

通过加强职工的操作培训和工艺管控后，要求进料煅烧不宜满；若有较大结块，需先升温至250℃，翻动破碎；白天升温至350℃，夜间升温至360℃；煅烧时间不能少于8 h，要求连续不间断，期间不能断电；上下、炉门边都变成淡黄色，即可出料。生产上煅烧产出大批的TeO2颜色更加均匀，避免了过烧与欠烧的问题。

2.2 造液工序的改进

造液工序是由碲粗炼过渡到碲精制的关键工序，同时降低溶液中杂质含量，对电积碲片的质量有直接的影响。经过实验探索，提出了三项改进技术。

1.强化澄清技术：增加添加剂氯化钙，加速溶液的澄清。试验过程中分别采用了天然淀粉、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、CaCl2作为添加剂，前三种未见明显效果，但是添加CaCl2的澄清效果远远高于未添加CaCl2的原液。

2.强化除杂技术：添加过量的硫化钠，有效抑制杂质反溶，降低了溶液中Cu、Pb含量。

3.造液增浓技术：在前两项技术的基础上，增加TeO2的配料量，提高了溶液碲浓度，从而提高了电积前液的碲浓度，溶液的澄清度很高。

通过以上改进措施，造液澄清时间由之前的7 d降至2 d，过滤时间由7 d降至2 d，澄清效果显著改善，溶液成分对比见表3。由表3可知，改进后溶液的碲含量明显提高，主要杂质元素Cu、Pb、Bi等含量显著降低，杂质含量都控制在1 mg/L以内。即使其全部电解进入碲锭中，产品碲锭都能达到4N标准。

表3 溶液成分对比 mg/L

现场试验碲锭平均品位统计见表4，由表4可知，通过提高TeO2煅烧质量，造液工艺技术改进，显著缩短了碲锭生产周期，稳定了TeO2品质，从而为提高电积产能，奠定了坚实基础。新的改进措施实施以后，通过统计实际生产上2～5月份期间生产的碲锭平均品位，碲锭质量稳步提升，碲锭质量完全达到Te9999标准。

2.3 电积工艺优化

电流密度低，电积直收率低，是导致碲锭产能偏小的主要原因。因此，对电积工序做了如下改进：（1）在试验论证的基础上，将总电流由80 A提高至100 A；（2）在造液增浓技术的基础上，将电积前液浓度由200 g/L，提高至250 g/L；（3）电积尾液浓度由90 g/L降至60 g/L；（4）更换滤布型号，改进过滤效果，提高电积前液纯度。通过以上改进措施，电积前液纯度更高，更清亮。同时工业生产上的电积周期由25 d降至20 d，电积直收率由55%提升至76%，单批电积碲片产量由800 kg提高至1 300 kg，电积效率显著提升，产能迅速提高。

2.4 浇铸造渣优化

碲锭2018～2019年平均品位对比见表5，优化浇铸造渣工艺，通过表面结晶，有效降低碲锭钠含量。2019年碲锭的品质显著提高。2019年所产碲锭内Cu、Fe、S、Si、Mg等杂质含量明显低于2018年，碲锭杂质含量也在Te9999标准线之内。2019年所产碲锭含Te量均值＞99.99%。

表5 碲锭2018～2019年平均品位对比 %

2018年全年入库16批次碲锭，只有11月、12月两批次碲锭品质达到Te9999产品标准，其它批次主品位及杂质含量均不达标，全年合格率仅为12.5%。2019年全年入库20批次，只有2批次碲锭品质达不到Te9999标准，其中2019年碲锭产量18.388 t，Te9999碲锭的合格率达到90.00%。

2.5 提高产品一次产出率

改进浇铸方式及浇铸模具，对浇铸炉改造升级：（1）每炉次产量由30 kg提高到80～100 kg；炉体可自动倾转，可升降浇铸平台；（2）设备升级后，有效降低了碲损耗，提高了浇铸工序碲直收率。2018年产碲片9.692 t，浇铸碲锭8.516 t，产品一次产出率87.86%；2019年产碲片20.165 t，浇铸碲锭18.388 t，产品一次产出率91.19%。

2.6 提升产品外观质量

碲锭外观存在发白、发黄、夹杂等问题，为了改进产品外观质量，采取了以下措施：（1）浇铸造渣过程取消硝酸钾加入；（2）改进浇铸炉及浇铸车，提高浇铸过程稳定性；（3）提高模具温度，避免碲锭开裂、发脆。对碲锭外观质量进行统计，发现2018年碲锭外观不合格率为25.3%，2019年碲锭外观不合格率降至12.5%，有效减少了产品回炉量及浇铸损耗。

3 结 论

1.煅烧炉的升级改造及参数的优化，保证了炉温更均衡，中和TeO2氧化更充分，煅烧的TeO2颗粒均匀，造液的澄清速度明显优于过烧TeO2。

2.增加氯化钙与过量的硫化钠，可以加速溶液的澄清，有效抑制杂质反溶。造液澄清时间缩短，过滤时间缩短，溶液的碲含量明显提高，主要杂质元素Cu、Pb、Bi等含量显著降低。

3.更换滤布型号，改进过滤效果，提高电积前液纯度；总电流提高至100 A，电积前液碲的浓度提高至250 g/L，电积尾液碲的浓度降至60 g/L。电积周期降至20 d，电积直收率提升至76%，单批电积碲片产量提高至1 300 kg。

4.优化浇铸造渣工艺，99.99%碲锭的合格率达到90.00%，每年产生的经济效益为71.25万元。

5.浇铸方式与浇铸模具的优化，每炉次产量提高到80～100 kg，有效降低了碲损耗，提高了浇铸工序碲直收率，产品一次产出率91.19%。

6.浇铸造渣过程取消硝酸钾加入，改进浇铸炉及浇铸车，提高浇铸过程稳定性，提高模具温度，碲锭外观不合格率降至12.5%，有效减少产品回炉量及浇铸损耗。