碲化镉是一种重要的半导体材料,因其具有很高的吸光性能、模块在高温下不易分解等优点被广泛应用于光吸收领域。碲化镉光伏产业发展十分迅速,但碲资源的紧缺成为限制碲化镉光伏技术发展的主要问题。从含碲化镉光伏退役组件中回收碲资源并实现稀有金属再利用可缓解碲资源紧缺问题。目前碲化镉光伏废料处理工艺以湿法冶金工艺为主,不仅流程长,污染大,能耗高,而且会对环境造成危害。本文首次提出采用硫化-多段真空蒸馏技术处理碲化镉光伏废料,旨在高效率的实现碲资源的循环利用。本文对碲资源分布情况和碲化镉废料中碲回收现状进行了综述;在硫化反应和真空蒸馏过程的热力学及动力学方面进行了深入的探讨。硫磺被加入到反应体系中,硫与碲化镉发生置换反应,生成具有高饱和蒸气压的碲单质。硫化产物在真空蒸馏时,碲在气相中富集,硫化镉在残余物中富集。动力学研究表明:硫化反应速率主要影响因素为温度、硫磺浓度、液体流动状态。蒸馏过程元素挥发速率的的主要影响因素是碲浓度差、蒸馏温度、蒸发面积,系统压力。硫化产物中各硫、碲、硫化镉的蒸发顺序为:硫>碲>硫化镉。硫化反应温度为400℃、碲化镉与硫磺的比例为1:1.1,氩气条件下,硫化熔炼产物为碲和硫化镉。硫化产物在700℃、残余压强为15Pa、保温时间为30min的条件下进行真空蒸馏实验。碲的纯度可以达到99.54%,碲中镉和硫的含量为0.047%和0.41%,碲的回收率为98%。两段式真空蒸馏脱出粗碲中的Cd、S实验结果表明:蒸馏温度为450℃,保温时间为20min,残余压强15Pa(空气)时,原料挥发率为97.37%,收集到的冷凝物中硫和镉含量为0.0056%,0.34%。粗碲中镉的去除率为90.82%。蒸馏温度为400℃、保温时间为20min、残余压强15Pa时,残留物中镉和硫的含量分别为0.0061%和0.0194%,硫的去除率为94.29%。本文首次提出了利用置换反应-多段式真空蒸馏技术从碲化镉中回收碲的新工艺,该技术与固体废物的“减少,再利用和再循环”原则高度吻合,可为光伏产业的可持续发展提供理论基础。