碲化镉废料回收碲的方法与流程

961 编辑：中冶有色技术网来源：昆明理工大学

2023-09-25 16:01:39

本发明涉及一种碲化镉废料回收碲的方法，属于火法冶金技术领域。

背景技术：

由于不可再生资源越来越稀缺，利用可再生、可持续的、清洁的、可循环利用的太阳能光伏设备，如碲化镉太阳能电池越来越受到欢迎。如从碲化镉电池废料（例如用过的碲化镉太阳能电池及制造碲化镉太阳能电池过程当中产生的废料）中回收碲是一个越来越受到关注的课题。

碲化镉组件碲化镉的回收的一种技术是用酸液溶解分离半导体薄膜，然后在碱性环境中沉淀。首先拆解组件并回收铅制或铜制公共导线，然后用锤式破碎机粉碎封装半导体薄膜的两层玻璃。cdte和cds薄膜、玻璃碎片、eva等被一同放入硫酸和过氧化氢的混合溶液中，cdte和cds半导体与背电极金属一同溶解在酸液中。反应生成cdso4与te(so4)2的混合溶液。通过沉淀获得cdco3和teo2的沉渣。再氢气炉还原cdco3，teo2泥饼,然后加热合成cdte。这种方式的缺点是各种金属杂质，不能被去除，导致恢复出来的cdte不能直接用于电池组件生产。另一种方式是用naoh或koh浓溶液。这样可以重新溶解其中的碲,使其与其他金属(包括镉)分。可以从得到的碲化钠或碲化钾电解液获得高纯度电解碲锭。

这种回收工艺可以生成高纯度(99.7%)的单质te，并达到80%甚至更高的回收率。而99%以上的镉以沉淀形式被回收，只有少于1%损失在水液中。所以这部分的镉必须再通过离子交换处理来回收。上述方法主要包括压碎碲化镉太阳能电池废料、用无机强酸/或氧化剂与压碎的碲化镉太阳能电池废料发生反应，以及提取和分离碲和镉等步骤。这些多个步骤通常使用方法显得十分复杂。此外将碲化镉太阳能电池压碎，从相对较大的玻璃和塑料当中回收重量小于0.05%的材料，这样做明显不经济。而且，碲化镉太阳能电池当中还含有铜铬等材料，这种方法获得的碲通常与铜和镉等混杂，纯度不够高，必须进行进一步的处理。

专利申请号为20111025011.5提出用第一电解质溶液接触含碲化镉组件，用与第一电解质溶液之间由阴离子间隔的第二电解质溶液接触相对电极，在所述含碲化镉组件和所述相对电极之间施加电压差，以使碲从所述含碲化镉的组件移出并沉积在所述相对电极上。专利申请号为201010162679.6提出用ph约为9以上的电解质溶液来接触所述碲化镉组件，用所述电解质溶液接触相对的电极，在所述碲化镉组件和所属相对电极之间添加电压差，以导致碲从所述碲化镉组件当中移出并沉积在所述相对电极上。上述发明方法会产生大量的含镉废水，需要对废水进行进一步的处理，对镉元素进行回收，并且回收环节对水的循环处理技术的依赖性很高。

据报道硫酸可以作为电化学电池的电解质来从碲化镉废旧电池当中去除碲化镉，并通过调节使用的电压，搅拌速度以及电解质中镉的浓度在一个电极上重新获得镉与碲的比列为1：1到1：6的碲化镉薄膜，该报道没有详细描述该实验如何进行，因此难以复制。但是，模拟实验显示很难得到可以直接用来直接生产碲化镉薄膜的碲化镉。此外，该模拟实验试图单独回收碲时，纯碲只在范围很低的ph下才可以获得，这可能是因为碲和镉在硫酸电解质当中是以离子的形式存在。它们都有在相似条件下沉积到电极上，相互污染。特别是电解质中离子浓度随沉积过程发生变化时污染更为明显。工业应用通常很能将电解质ph维持在很窄的范围，因此很难获得可靠质量的碲。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种碲化镉废料回收碲的方法。本发明通过以下技术方案实现。

一种碲化镉废料回收碲的方法，其包括如下步骤：

步骤1、首先将碲化镉废料破碎成粉末得到碲化镉废料粉末；

步骤2、将步骤1得到的碲化镉废料粉末与硫磺混合均匀，压制成小圆柱；

步骤3、将步骤2得到的小圆柱在密封、充有保护气体条件下，在温度为450～550℃硫化30～45min得到硫化产物；

步骤4、将步骤3得到的硫化产物破碎成小块状，然后真空蒸馏得到含硫化镉的混合料和冷凝盘中碲产物。

所述步骤1中碲化镉废料粉末为80～120目；碲化镉废料破碎时间为15～20min，转速1000～1200r/min。

所述步骤2中碲化镉废料粉末与硫磺摩尔比为1：1.1～1.3。

所述步骤2中小圆柱压制压力为7～9mpa，小圆柱直径为1.2～1.8cm，小圆柱的高度为2～2.5cm。

所述步骤3中保护气体为氮气或者氩气。

所述步骤4中小块状高×直径为0.3cm～0.8cm×0.3cm～0.8cm。

所述步骤4中真空蒸馏的真空度为15～30pa，蒸馏温度为700～780℃，蒸馏的时间为30～50min。

本发明在硫化过程当中的主要反应：2cdte+2s=2cds+te2。

本发明的有益效果是：

本发明为一条全新的工艺流程，采用火法从碲化镉废料当中有效的回收碲，实现碲资源的二次利用。此工艺流程短，技术路线科学合理，生产过程当中无气体排放，废水的产生，环境污染低。此方法回收率高，碲纯度可达99.9%以上。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，该碲化镉废料回收碲的方法，其包括如下步骤：

步骤1、首先将1200g碲化镉废料（碲含量为53.17wt%，镉含量为46.83wt%）破碎成粉末得到碲化镉废料粉末；碲化镉废料粉末为100目；其中碲化镉废料破碎时间为15min，转速1000r/min；

步骤2、将步骤1得到的碲化镉废料粉末与190.44g硫磺按照碲化镉废料粉末与硫磺摩尔比为1：1.2混合均匀，压制成小圆柱；其中小圆柱压制压力为8mpa，小圆柱直径为1.8cm，小圆柱的高度为2.5cm；

步骤3、将步骤2得到的小圆柱在密封、充有保护气体条件下，在温度为500℃硫化30min得到硫化产物；其中护气体为氮气；

步骤4、将步骤3得到的硫化产物破碎成小块状（小块状高×直径为0.8cm×0.5cm），然后真空蒸馏（真空蒸馏的真空度为20pa，蒸馏温度为700℃，蒸馏的时间为30min）得到含硫化镉的混合料和冷凝盘中碲产物。

本实例最终获得625.39g碲产物。碲的回收率达到99.01%。对最终得到的含硫化镉的混合料和冷凝盘中碲产物进行分析，其结果如表1所示：

表1

由表1可知，实施例1中冷凝盘中可得碲产品的纯度达到99.95%，在坩埚的混合料当中硫化镉得到了富集。

实施例2

如图1所示，该碲化镉废料回收碲的方法，其包括如下步骤：

步骤1、首先将1200g碲化镉废料（碲含量为53.17wt%，镉含量为46.83wt%）破碎成粉末得到碲化镉废料粉末；碲化镉废料粉末为100目；其中碲化镉废料破碎时间为15min，转速1000r/min；

步骤2、将步骤1得到的碲化镉废料粉末与190.44g硫磺按照碲化镉废料粉末与硫磺摩尔比为1：1.2混合均匀，压制成小圆柱；其中小圆柱压制压力为8mpa，小圆柱直径为1.8cm，小圆柱的高度为2.5cm；

步骤3、将步骤2得到的小圆柱在密封、充有保护气体条件下，在温度为450℃硫化40min得到硫化产物；其中护气体为氮气；

步骤4、将步骤3得到的硫化产物破碎成小块状（小块状高×直径为0.8cm×0.5cm），然后真空蒸馏（真空蒸馏的真空度为20pa，蒸馏温度为720℃，蒸馏的时间为40min）得到含硫化镉的混合料和冷凝盘中碲产物。

本实例最终获得627.25g碲产物。碲的回收率达到99.31%。对最终得到的含硫化镉的混合料和冷凝盘中碲产物进行分析，其结果如表2所示：

表2

由表2可知，实施例2中冷凝盘中可得碲产品的纯度达到99.97%，在坩埚混合料当中硫化镉得到了富集。

实施例3

如图1所示，该碲化镉废料回收碲的方法，其包括如下步骤：

步骤1、首先将1200g碲化镉废料（碲含量为53.17wt%，镉含量为46.83wt%）破碎成粉末得到碲化镉废料粉末；碲化镉废料粉末为100目；其中碲化镉废料破碎时间为15min，转速1000r/min；

步骤2、将步骤1得到的碲化镉废料粉末与190.44g硫磺按照碲化镉废料粉末与硫磺摩尔比为1：1.2混合均匀，压制成小圆柱；其中小圆柱压制压力为8mpa，小圆柱直径为1.8cm，小圆柱的高度为2.5cm；

步骤3、将步骤2得到的小圆柱在密封、充有保护气体条件下，在温度为550℃硫化40min得到硫化产物；其中护气体为氮气；

步骤4、将步骤3得到的硫化产物破碎成小块状（小块状高×直径为0.8cm×0.5cm），然后真空蒸馏（真空蒸馏的真空度为15pa，蒸馏温度为750℃，蒸馏的时间为40min）得到含硫化镉的混合料和冷凝盘中碲产物。

本实例最终获得628.47g碲产物。碲的回收率达到99.50%。对最终得到的含硫化镉的混合料和冷凝盘中碲产物进行分析，其结果如表3所示：

表3

由表3可知，实施例3中冷凝盘中可得碲产品的纯度达到99.97%，在坩埚混合料当中硫化镉得到了富集。

由实施例1~3可知，本发明提供的火法回收碲化镉薄膜太阳能电池当中的碲回收方法，得到纯度为99.9%以上的纯碲和硫化镉化合物；且碲的回收率达到（99%以上），实现了碲的高效回收。

实施例4

如图1所示，该碲化镉废料回收碲的方法，其包括如下步骤：

步骤1、首先将1200g碲化镉废料（碲含量为53.17wt%，镉含量为46.83wt%）破碎成粉末得到碲化镉废料粉末；碲化镉废料粉末为80目；其中碲化镉废料破碎时间为20min，转速1200r/min；

步骤2、将步骤1得到的碲化镉废料粉末与硫磺按照碲化镉废料粉末与硫磺摩尔比为1：1.1混合均匀，压制成小圆柱；其中小圆柱压制压力为7mpa，小圆柱直径为1.2cm，小圆柱的高度为2cm；

步骤3、将步骤2得到的小圆柱在密封、充有保护气体条件下，在温度为550℃硫化40min得到硫化产物；其中护气体为氩气；

步骤4、将步骤3得到的硫化产物破碎成小块状（小块状高×直径为0.5cm×0.3cm），然后真空蒸馏（真空蒸馏的真空度为30pa，蒸馏温度为780℃，蒸馏的时间为50min）得到含硫化镉的混合料和冷凝盘中碲产物。

实施例5

如图1所示，该碲化镉废料回收碲的方法，其包括如下步骤：

步骤1、首先将1200g碲化镉废料（碲含量为53.17wt%，镉含量为46.83wt%）破碎成粉末得到碲化镉废料粉末；碲化镉废料粉末为120目；其中碲化镉废料破碎时间为18min，转速1100r/min；

步骤2、将步骤1得到的碲化镉废料粉末与硫磺按照碲化镉废料粉末与硫磺摩尔比为1：1.3混合均匀，压制成小圆柱；其中小圆柱压制压力为9mpa，小圆柱直径为1.6cm，小圆柱的高度为2.1cm；

步骤3、将步骤2得到的小圆柱在密封、充有保护气体条件下，在温度为480℃硫化45min得到硫化产物；其中护气体为氩气；

步骤4、将步骤3得到的硫化产物破碎成小块状（小块状高×直径为0.3cm×0.8cm），然后真空蒸馏（真空蒸馏的真空度为25pa，蒸馏温度为760℃，蒸馏的时间为45min）得到含硫化镉的混合料和冷凝盘中碲产物。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

技术特征：

技术总结

本发明涉及一种碲化镉废料回收碲的方法，属于火法冶金技术领域。步首先将碲化镉废料破碎成粉末得到碲化镉废料粉末；将得到的碲化镉废料粉末与硫磺混合均匀，压制成小圆柱；将得到的小圆柱在密封、充有保护气体条件下，在温度为450～550℃硫化30～45min得到硫化产物；将得到的硫化产物破碎成小块状，然后真空蒸馏得到然后真空蒸馏得到含硫化镉的混合料和冷凝盘中碲产物。本发明为一条全新的工艺流程，采用火法从碲化镉废料当中有效的回收碲，实现碲资源的二次利用。此工艺流程短，技术路线科学合理，生产过程当中无气体排放，废水的产生，环境污染低。此方法回收率高，碲纯度可达99.9%以上。

技术研发人员：刘大春;张小峰;蒋文龙;杨斌;查国正;徐宝强;戴卫平;李一夫;郁青春;陈秀敏;田阳;王飞;熊恒;杨佳;曲涛;邓攀;邓聚海;黄大鑫

受保护的技术使用者：昆明理工大学

技术研发日：2018.12.13

技术公布日：2019.03.22

声明：

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我是此专利(论文)的发明人(作者)