vii ABSTRACT In recent years, tellurium has been extensively used

ABSTRACT
In recent years, tellurium has been extensively used in the manufacture of
semiconductor materials. For this type of application, high-purity tellurium is required.
Selenium, lead and silicon are usually the main impurities in tellurium. During the electrolytic
refining of copper, tellurium gold and silver are collected in the anode slimes. A
pyrometallurgical treatment is used to recover gold and silver from the decopperized anode
slimes whereas tellurium is oxidized and skimmed off from the refining furnace as a Na2CO3based slag. In the slag, tellurium is present as sodium tellurite (Na2TeO3), which is further
water-leached from the slag. The first step in the conventional process for tellurium recovery
consists of the precipitation of the tellurium contained in the leaching solution as tellurium
dioxide (TeO2). The solid TeO2 is then dissolved under acidic conditions for its further
reduction with sulfur dioxide gas (SO2). By using this method, a typical tellurium grade of
approximately 97.7% is obtained which is below the accepted commercial requirements.
In this study, an alternative route for tellurium production is investigated in which a
sodium tellurate (Na2TeO4) intermediate is obtained by oxidation of the sodium tellurite using
hydrogen peroxide (H2O2) in an alkaline solution following the tellurium leaching step.
Sodium tellurate is then dissolved in acid media and high-purity tellurium is obtained by
reduction with SO2 gas. Experimental tests under laboratory conditions indicate that the novel
method yields higher precipitation selectivity for tellurium than the conventional process
which results in a grade of approximately 99.5% in the final tellurium product. This result
indicates that commercial purity requirements can be successfully accomplished.
A comparative study of the electrochemical behavior of tellurium contained in alkaline
solutions prepared from both TeO2 and Na2TeO4 intermediates products, was also carried out,
using cyclic voltammetry (CV), chronoamperometry (CA) and lab-scale electrowinning tests
(EW). Different nucleation mechanisms for tellurium electrodeposition from these solutions
are indicated by CV and CA results, and an adsorption step in the nucleation mechanism is
indicated by CA results in experiments with solutions prepared from the TeO2 intermediate.
Higher current levels for tellurium reduction are also indicated by the comparative CV results,
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when the electrolyte is prepared from the Na2TeO4 intermediate. All of these results can be
explained in terms of the different contents of metallic impurities in the used solutions.
Finally, the laboratory electrowinning tests indicate that it is possible to obtain a final
product of 99.95% tellurium grade working at a current density of approximately 300 A-m-2
and with a current efficiency of 98-99%. The observed grade improvement allows meeting the
established commercial requirements.
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RESUMEN
En los años recientes el telurio ha sido utilizado extensivamente en la
manufactura de materiales semiconductores, aplicación en la cual se requiere telurio de alta
pureza, siendo el selenio plomo y silicio las impurezas más importantes. Durante la refinación
electrolítica de cobre, el telurio, oro y plata son colectados en los lodos anódicos. Para
recuperar el oro y la plata de los lodos anódicos decobrizados se utiliza un tratamiento
pirometalúrgico en el cual el telurio es oxidado y eliminado en forma de una escoria alcalina
de basada en Na2CO3. En esta escoria el telurio se encuentra en forma de telurito de sodio
(Na2TeO3) el cual se puede lixiviar con agua. El primer paso en el proceso convencional para
la recuperación del telurio contenido en el licor de lixiviación consiste en la precipitación del
telurio en forma de dióxido de telurio (TeO2). El dióxido de telurio es posteriormente disuelto
en medio ácido y finalmente se obtiene telurio elemental mediante la reducción con dióxido de
azufre (SO2). El producto final de telurio obtenido mediante la utilización de este método tiene
una pureza de aproximadamente 97.7%, la cual es insuficiente para su adecuada
comercialización.
En este trabajo se ha investigado una ruta alternativa para producción de telurio en la
cual se obtiene un producto intermedio de telurato de sodio (Na2TeO4) mediante la oxidación
con peróxido de hidrógeno en un medio alcalino del telurito de sodio contenido en el licor de
lixiviación. El telurato de sodio es posteriormente disuelto en medio ácido y finalmente se
obtiene telurio elemental mediante reducción con SO2. Los resultados de las pruebas
experimentales realizadas a nivel laboratorio, indican que con el nuevo método se obtiene una
mayor selectividad en la precipitación del producto intermedio lo cual permite obtener un
producto final de aproximadamente 99.5% de pureza.
Adicionalmente, en este trabajo se realizó un estudio electroquímico para comparar el
comportamiento del telurio contenido en soluciones alcalinas preparadas a partir de ambos
productos intermedios. Las técnicas utilizadas fueron voltamperometría cíclica, (VC)
cronoamperometría (CA) y electrodeposición a nivel laboratorio (EW). Los resultados de VC
y CA indican diferentes mecanismos de nucleación para la reducción de telurio partir de estas
dos soluciones y la participación de una etapa de adsorción en el mecanismo de nucleación en
experimentos con soluciones preparadas a partir del TeO2 es indicada por los resultados de
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CA. Niveles de corriente más altos en las pruebas con soluciones preparadas con el Na2TeO4
fueron también indicados por los resultados de CV. Todos estos resultados, pueden
relacionarse con el diferente contenido de impurezas metálicas en las soluciones utilizadas.
Finalmente, los resultados de las pruebas de electrodeposición a nivel laboratorio
indican que es posible obtener un producto final con pureza de aproximadamente 99.95%,
trabajando con una densidad de corriente de 300 A-m-2 y con una eficiencia de corriente de
98-99%. La pureza de este producto cumple satisfactoriamente con los requerimientos para su
adecuada comercialización.
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