本發(fā)明涉及一種碲化鎘廢料回收碲的方法，屬于火法冶金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

由于不可再生資源越來越稀缺，利用可再生、可持續(xù)的、清潔的、可循環(huán)利用的太陽能光伏設(shè)備，如碲化鎘太陽能電池越來越受到歡迎。如從碲化鎘電池廢料（例如用過的碲化鎘太陽能電池及制造碲化鎘太陽能電池過程當(dāng)中產(chǎn)生的廢料）中回收碲是一個(gè)越來越受到關(guān)注的課題。

碲化鎘組件碲化鎘的回收的一種技術(shù)是用酸液溶解分離半導(dǎo)體薄膜，然后在堿性環(huán)境中沉淀。首先拆解組件并回收鉛制或銅制公共導(dǎo)線，然后用錘式破碎機(jī)粉碎封裝半導(dǎo)體薄膜的兩層玻璃。cdte和cds薄膜、玻璃碎片、eva等被一同放入硫酸和過氧化氫的混合溶液中，cdte和cds半導(dǎo)體與背電極金屬一同溶解在酸液中。反應(yīng)生成cdso4與te(so4)2的混合溶液。通過沉淀獲得cdco3和teo2的沉渣。再氫氣爐還原cdco3，teo2泥餅,然后加熱合成cdte。這種方式的缺點(diǎn)是各種金屬雜質(zhì)，不能被去除，導(dǎo)致恢復(fù)出來的cdte不能直接用于電池組件生產(chǎn)。另一種方式是用naoh或koh濃溶液。這樣可以重新溶解其中的碲,使其與其他金屬(包括鎘)分?？梢詮牡玫降捻诨c或碲化鉀電解液獲得高純度電解碲錠。

這種回收工藝可以生成高純度(99.7%)的單質(zhì)te，并達(dá)到80%甚至更高的回收率。而99%以上的鎘以沉淀形式被回收，只有少于1%損失在水液中。所以這部分的鎘必須再通過離子交換處理來回收。上述方法主要包括壓碎碲化鎘太陽能電池廢料、用無機(jī)強(qiáng)酸/或氧化劑與壓碎的碲化鎘太陽能電池廢料發(fā)生反應(yīng)，以及提取和分離碲和鎘等步驟。這些多個(gè)步驟通常使用方法顯得十分復(fù)雜。此外將碲化鎘太陽能電池壓碎，從相對(duì)較大的玻璃和塑料當(dāng)中回收重量小于0.05%的材料，這樣做明顯不經(jīng)濟(jì)。而且，碲化鎘太陽能電池當(dāng)中還含有銅鉻等材料，這種方法獲得的碲通常與銅和鎘等混雜，純度不夠高，必須進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

專利申請(qǐng)?zhí)枮?0111025011.5提出用第一電解質(zhì)溶液接觸含碲化鎘組件，用與第一電解質(zhì)溶液之間由陰離子間隔的第二電解質(zhì)溶液接觸相對(duì)電極，在所述含碲化鎘組件和所述相對(duì)電極之間施加電壓差，以使碲從所述含碲化鎘的組件移出并沉積在所述相對(duì)電極上。專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010162679.6提出用ph約為9以上的電解質(zhì)溶液來接觸所述碲化鎘組件，用所述電解質(zhì)溶液接觸相對(duì)的電極，在所述碲化鎘組件和所屬相對(duì)電極之間添加電壓差，以導(dǎo)致碲從所述碲化鎘組件當(dāng)中移出并沉積在所述相對(duì)電極上。上述發(fā)明方法會(huì)產(chǎn)生大量的含鎘廢水，需要對(duì)廢水進(jìn)行進(jìn)一步的處理，對(duì)鎘元素進(jìn)行回收，并且回收環(huán)節(jié)對(duì)水的循環(huán)處理技術(shù)的依賴性很高。

據(jù)報(bào)道硫酸可以作為電化學(xué)電池的電解質(zhì)來從碲化鎘廢舊電池當(dāng)中去除碲化鎘，并通過調(diào)節(jié)使用的電壓，攪拌速度以及電解質(zhì)中鎘的濃度在一個(gè)電極上重新獲得鎘與碲的比列為1：1到1：6的碲化鎘薄膜，該報(bào)道沒有詳細(xì)描述該實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行，因此難以復(fù)制。但是，模擬實(shí)驗(yàn)顯示很難得到可以直接用來直接生產(chǎn)碲化鎘薄膜的碲化鎘。此外，該模擬實(shí)驗(yàn)試圖單獨(dú)回收碲時(shí)，純碲只在范圍很低的ph下才可以獲得，這可能是因?yàn)轫诤玩k在硫酸電解質(zhì)當(dāng)中是以離子的形式存在。它們都有在相似條件下沉積到電極上，相互污染。特別是電解質(zhì)中離子濃度隨沉積過程發(fā)生變化時(shí)污染更為明顯。工業(yè)應(yīng)用通常很能將電解質(zhì)ph維持在很窄的范圍，因此很難獲得可靠質(zhì)量的碲。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種碲化鎘廢料回收碲的方法。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種碲化鎘廢料回收碲的方法，其包括如下步驟：

步驟1、首先將碲化鎘廢料破碎成粉末得到碲化鎘廢料粉末；

步驟2、將步驟1得到的碲化鎘廢料粉末與硫磺混合均勻，壓制成小圓柱；

步驟3、將步驟2得到的小圓柱在密封、充有保護(hù)氣體條件下，在溫度為450～550℃硫化30～45min得到硫化產(chǎn)物；

步驟4、將步驟3得到的硫化產(chǎn)物破碎成小塊狀，然后真空蒸餾得到含硫化鎘的混合料和冷凝盤中碲產(chǎn)物。

所述步驟1中碲化鎘廢料粉末為80～120目；碲化鎘廢料破碎時(shí)間為15～20min，轉(zhuǎn)速1000～1200r/min。

所述步驟2中碲化鎘廢料粉末與硫磺摩爾比為1：1.1～1.3。

所述步驟2中小圓柱壓制壓力為7～9mpa，小圓柱直徑為1.2～1.8cm，小圓柱的高度為2～2.5cm。

所述步驟3中保護(hù)氣體為氮?dú)饣蛘邭鍤狻?br />
所述步驟4中小塊狀高×直徑為0.3cm～0.8cm×0.3cm～0.8cm。

所述步驟4中真空蒸餾的真空度為15～30pa，蒸餾溫度為700～780℃，蒸餾的時(shí)間為30～50min。

本發(fā)明在硫化過程當(dāng)中的主要反應(yīng)：2cdte+2s=2cds+te2。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明為一條全新的工藝流程，采用火法從碲化鎘廢料當(dāng)中有效的回收碲，實(shí)現(xiàn)碲資源的二次利用。此工藝流程短，技術(shù)路線科學(xué)合理，生產(chǎn)過程當(dāng)中無氣體排放，廢水的產(chǎn)生，環(huán)境污染低。此方法回收率高，碲純度可達(dá)99.9%以上。

附圖說明

圖1是本發(fā)明工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

如圖1所示，該碲化鎘廢料回收碲的方法，其包括如下步驟：

步驟1、首先將1200g碲化鎘廢料（碲含量為53.17wt%，鎘含量為46.83wt%）破碎成粉末得到碲化鎘廢料粉末；碲化鎘廢料粉末為100目；其中碲化鎘廢料破碎時(shí)間為15min，轉(zhuǎn)速1000r/min；

步驟2、將步驟1得到的碲化鎘廢料粉末與190.44g硫磺按照碲化鎘廢料粉末與硫磺摩爾比為1：1.2混合均勻，壓制成小圓柱；其中小圓柱壓制壓力為8mpa，小圓柱直徑為1.8cm，小圓柱的高度為2.5cm；

步驟3、將步驟2得到的小圓柱在密封、充有保護(hù)氣體條件下，在溫度為500℃硫化30min得到硫化產(chǎn)物；其中護(hù)氣體為氮?dú)猓?br />
步驟4、將步驟3得到的硫化產(chǎn)物破碎成小塊狀（小塊狀高×直徑為0.8cm×0.5cm），然后真空蒸餾（真空蒸餾的真空度為20pa，蒸餾溫度為700℃，蒸餾的時(shí)間為30min）得到含硫化鎘的混合料和冷凝盤中碲產(chǎn)物。

本實(shí)例最終獲得625.39g碲產(chǎn)物。碲的回收率達(dá)到99.01%。對(duì)最終得到的含硫化鎘的混合料和冷凝盤中碲產(chǎn)物進(jìn)行分析，其結(jié)果如表1所示：

表1



由表1可知，實(shí)施例1中冷凝盤中可得碲產(chǎn)品的純度達(dá)到99.95%，在坩堝的混合料當(dāng)中硫化鎘得到了富集。

實(shí)施例2

如圖1所示，該碲化鎘廢料回收碲的方法，其包括如下步驟：

步驟1、首先將1200g碲化鎘廢料（碲含量為53.17wt%，鎘含量為46.83wt%）破碎成粉末得到碲化鎘廢料粉末；碲化鎘廢料粉末為100目；其中碲化鎘廢料破碎時(shí)間為15min，轉(zhuǎn)速1000r/min；

步驟2、將步驟1得到的碲化鎘廢料粉末與190.44g硫磺按照碲化鎘廢料粉末與硫磺摩爾比為1：1.2混合均勻，壓制成小圓柱；其中小圓柱壓制壓力為8mpa，小圓柱直徑為1.8cm，小圓柱的高度為2.5cm；

步驟3、將步驟2得到的小圓柱在密封、充有保護(hù)氣體條件下，在溫度為450℃硫化40min得到硫化產(chǎn)物；其中護(hù)氣體為氮?dú)猓?br />
步驟4、將步驟3得到的硫化產(chǎn)物破碎成小塊狀（小塊狀高×直徑為0.8cm×0.5cm），然后真空蒸餾（真空蒸餾的真空度為20pa，蒸餾溫度為720℃，蒸餾的時(shí)間為40min）得到含硫化鎘的混合料和冷凝盤中碲產(chǎn)物。

本實(shí)例最終獲得627.25g碲產(chǎn)物。碲的回收率達(dá)到99.31%。對(duì)最終得到的含硫化鎘的混合料和冷凝盤中碲產(chǎn)物進(jìn)行分析，其結(jié)果如表2所示：

表2



由表2可知，實(shí)施例2中冷凝盤中可得碲產(chǎn)品的純度達(dá)到99.97%，在坩堝混合料當(dāng)中硫化鎘得到了富集。

實(shí)施例3

如圖1所示，該碲化鎘廢料回收碲的方法，其包括如下步驟：

步驟1、首先將1200g碲化鎘廢料（碲含量為53.17wt%，鎘含量為46.83wt%）破碎成粉末得到碲化鎘廢料粉末；碲化鎘廢料粉末為100目；其中碲化鎘廢料破碎時(shí)間為15min，轉(zhuǎn)速1000r/min；

步驟2、將步驟1得到的碲化鎘廢料粉末與190.44g硫磺按照碲化鎘廢料粉末與硫磺摩爾比為1：1.2混合均勻，壓制成小圓柱；其中小圓柱壓制壓力為8mpa，小圓柱直徑為1.8cm，小圓柱的高度為2.5cm；

步驟3、將步驟2得到的小圓柱在密封、充有保護(hù)氣體條件下，在溫度為550℃硫化40min得到硫化產(chǎn)物；其中護(hù)氣體為氮?dú)猓?br />
步驟4、將步驟3得到的硫化產(chǎn)物破碎成小塊狀（小塊狀高×直徑為0.8cm×0.5cm），然后真空蒸餾（真空蒸餾的真空度為15pa，蒸餾溫度為750℃，蒸餾的時(shí)間為40min）得到含硫化鎘的混合料和冷凝盤中碲產(chǎn)物。

本實(shí)例最終獲得628.47g碲產(chǎn)物。碲的回收率達(dá)到99.50%。對(duì)最終得到的含硫化鎘的混合料和冷凝盤中碲產(chǎn)物進(jìn)行分析，其結(jié)果如表3所示：

表3



由表3可知，實(shí)施例3中冷凝盤中可得碲產(chǎn)品的純度達(dá)到99.97%，在坩堝混合料當(dāng)中硫化鎘得到了富集。

由實(shí)施例1~3可知，本發(fā)明提供的火法回收碲化鎘薄膜太陽能電池當(dāng)中的碲回收方法，得到純度為99.9%以上的純碲和硫化鎘化合物；且碲的回收率達(dá)到（99%以上），實(shí)現(xiàn)了碲的高效回收。

實(shí)施例4

如圖1所示，該碲化鎘廢料回收碲的方法，其包括如下步驟：

步驟1、首先將1200g碲化鎘廢料（碲含量為53.17wt%，鎘含量為46.83wt%）破碎成粉末得到碲化鎘廢料粉末；碲化鎘廢料粉末為80目；其中碲化鎘廢料破碎時(shí)間為20min，轉(zhuǎn)速1200r/min；

步驟2、將步驟1得到的碲化鎘廢料粉末與硫磺按照碲化鎘廢料粉末與硫磺摩爾比為1：1.1混合均勻，壓制成小圓柱；其中小圓柱壓制壓力為7mpa，小圓柱直徑為1.2cm，小圓柱的高度為2cm；

步驟3、將步驟2得到的小圓柱在密封、充有保護(hù)氣體條件下，在溫度為550℃硫化40min得到硫化產(chǎn)物；其中護(hù)氣體為氬氣；

步驟4、將步驟3得到的硫化產(chǎn)物破碎成小塊狀（小塊狀高×直徑為0.5cm×0.3cm），然后真空蒸餾（真空蒸餾的真空度為30pa，蒸餾溫度為780℃，蒸餾的時(shí)間為50min）得到含硫化鎘的混合料和冷凝盤中碲產(chǎn)物。

實(shí)施例5

如圖1所示，該碲化鎘廢料回收碲的方法，其包括如下步驟：

步驟1、首先將1200g碲化鎘廢料（碲含量為53.17wt%，鎘含量為46.83wt%）破碎成粉末得到碲化鎘廢料粉末；碲化鎘廢料粉末為120目；其中碲化鎘廢料破碎時(shí)間為18min，轉(zhuǎn)速1100r/min；

步驟2、將步驟1得到的碲化鎘廢料粉末與硫磺按照碲化鎘廢料粉末與硫磺摩爾比為1：1.3混合均勻，壓制成小圓柱；其中小圓柱壓制壓力為9mpa，小圓柱直徑為1.6cm，小圓柱的高度為2.1cm；

步驟3、將步驟2得到的小圓柱在密封、充有保護(hù)氣體條件下，在溫度為480℃硫化45min得到硫化產(chǎn)物；其中護(hù)氣體為氬氣；

步驟4、將步驟3得到的硫化產(chǎn)物破碎成小塊狀（小塊狀高×直徑為0.3cm×0.8cm），然后真空蒸餾（真空蒸餾的真空度為25pa，蒸餾溫度為760℃，蒸餾的時(shí)間為45min）得到含硫化鎘的混合料和冷凝盤中碲產(chǎn)物。

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種碲化鎘廢料回收碲的方法，屬于火法冶金技術(shù)領(lǐng)域。步首先將碲化鎘廢料破碎成粉末得到碲化鎘廢料粉末；將得到的碲化鎘廢料粉末與硫磺混合均勻，壓制成小圓柱；將得到的小圓柱在密封、充有保護(hù)氣體條件下，在溫度為450～550℃硫化30～45min得到硫化產(chǎn)物；將得到的硫化產(chǎn)物破碎成小塊狀，然后真空蒸餾得到然后真空蒸餾得到含硫化鎘的混合料和冷凝盤中碲產(chǎn)物。本發(fā)明為一條全新的工藝流程，采用火法從碲化鎘廢料當(dāng)中有效的回收碲，實(shí)現(xiàn)碲資源的二次利用。此工藝流程短，技術(shù)路線科學(xué)合理，生產(chǎn)過程當(dāng)中無氣體排放，廢水的產(chǎn)生，環(huán)境污染低。此方法回收率高，碲純度可達(dá)99.9%以上。

技術(shù)研發(fā)人員：劉大春;張小峰;蔣文龍;楊斌;查國正;徐寶強(qiáng);戴衛(wèi)平;李一夫;郁青春;陳秀敏;田陽;王飛;熊恒;楊佳;曲濤;鄧攀;鄧聚海;黃大鑫

受保護(hù)的技術(shù)使用者：昆明理工大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2018.12.13

技術(shù)公布日：2019.03.22