一种利用多元含锡物料制备高纯锡酸钠的研究

叶有明 杨育兵 王运龙

(柳州华锡铟锡材料有限公司， 广西 柳州 545005)



试验研究

一种利用多元含锡物料制备高纯锡酸钠的研究

叶有明 杨育兵 王运龙

(柳州华锡铟锡材料有限公司， 广西 柳州 545005)

多元含锡物料； 杂质离子； 去除率； 高纯锡酸钠

随着社会的进步与发展，金属锡被广泛应用于各个领域。金属锡用量的增加，产生的锡渣物料也相应增加。因此，如何回收锡废料中的锡不仅顺应可持续发展国家战略，提高锡资源回收利用率，而且会带来巨大的经济效益和社会效益。

1 试验原料和试剂

1.1 试验原料

试验中所用多元含锡物料包括各种含锡废料，其物料状态为块状。含锡物料化学成分如表1所示：

表1 多元含锡物料的主要成分 %

1.2 试剂

试验中所用的试剂如表2所示。

表2试验试剂

试剂名称化学式级别碳酸钠Na2CO3CP氧化钙CaOCP氢氧化钠NaOHCP硝酸钠NaNO3CP

1.3 工艺流程

该试验所用的工艺流程图如图1所示。

2 试验原理

(1)

2.2 降As原理

图1 锡酸钠生产工艺流程图

利用CaO在碱性条件下与 As5+形成Ca3(AsO4)2沉淀[1-2]，通过浸出反应Ca3(AsO4)2沉淀与锡酸钠溶液进行分离，从而达到去除目的。反应式如下：

2Na2AsO4+N2+2H2O

(2)

(3)

3 结果与分析

图2 碳酸钠溶液浓度对去除率的影响

3.2 Sn/CaO摩尔比对As去除率的影响

保持其他条件不变，在煅烧反应过程中保持焙烧温度为875 ℃，焙烧时间为45 min的条件下，依次改变Sn /CaO摩尔比，研究Sn /CaO摩尔比对As去除率的影响的关系，得出与之相应的相关曲线图，如图3所示：

图3 Sn/CaO摩尔比对As去除率的影响

从图3中分析可知，随着Sn/CaO摩尔比的增加，As去除率先保持小幅上升，然后急剧上升，最后保持平稳趋势。分析认为，当Sn/CaO摩尔比在0.5～1时，此时由于CaO的加入量少，仍有大量的As存在于粗锡酸钠中，因此去除率低；但随着CaO含量的增加，此时在反应过程中大量的As以化合物Ca3(AsO4)2存在于反应物中，使得As的去除率急剧增加，当CaO的加入量继续增加时，As的去除率保持平稳不变。因此，生产工艺中进料Sn/CaO最佳摩尔比定为2。

3.3 碱浓度对Fe3+去除率的影响

保持其他条件不变，在浸出过程中，依次改变NaOH的浓度，得出碱度与Fe3+去除率的关系图，如图4所示：

图4 不同碱度对Fe的去除率的影响

由于物料中含铁量高，因此在浸出过程中，必须控制一定的碱度使得Fe3+变成Fe(OH)3沉淀与溶液分离。从图中可以看出随着碱度的增加，溶液中Fe去除率先上升后下降。当碱度维持在5 g/L～15 g/L时，Fe去除率从70%上升至95%，继续增加碱度，Fe去除率反而下降。分析认为Fe3+变成Fe(OH)3需要维持在一定得pH条件，当pH超过一定的范围时，Fe(OH)3沉淀又发生了可逆反应[3]，因此其去除率反而下降。因此我们选择最佳碱度在～15 g/L。

3.4 焙烧温度对锡浸出率的影响

保持其他条件不变：在Sn/CaO摩尔比为2、焙烧时间为45 min的条件下研究焙烧温度对锡浸出率的影响，得出关系图如图5所示：

图5 焙烧温度对锡浸出率的影响

从图5可以看出，随着焙烧温度的增加，锡浸出率先上升后下降。当温度为775 ℃时，含锡物料与氧化剂反应较少，锡酸钠生成量低，因而锡浸出率低，为26.31%。当温度在825 ℃～875 ℃区间时，随着温度的提高，锡浸出率显著增加；在此温度区间内，焙烧温度升高，反应越容易进行，反应速率增加，含锡物料反应的量多，锡酸钠转化率提高，因而锡浸出率增加。当焙烧温度为875 ℃时，含锡物料焙烧反应速率达最大值，反应趋于平衡，锡酸钠生成率最高，锡浸出率达最大，约90.62%。继续升高温度至925 ℃时，锡浸出率降低。试验过程中发现，锡浸出

率降低可能是由于氧化剂发生熔融，降低氧化剂对含锡物料对焙烧反应的促进作用，导致锡酸钠的生成量有所降低。因此，锡浸出率呈现下降的趋势。综合考虑降低反应能耗方面，将焙烧温度选择为875 ℃。

3.5 焙烧时间对锡浸出率的影响

保持其他条件不变：在Sn/CaO摩尔比为2、焙烧温度为875 ℃的条件下分别在研究焙烧时间对锡浸出率的影响，得出关系图如图6所示：

图6 焙烧时间对锡浸出率的影响

由图6可知，随焙烧时间的增加，锡浸出率先增加后保持不变。当时间小于20 min时，锡浸出率较低。随着焙烧时间的增加，锡浸出率明显增加，继续延长时间，锡浸出率增加的趋势放缓；在含锡物料生成锡酸钠的反应时间段内时，焙烧时间越长，反应越趋近平衡，含锡物料反应越完全，焙烧样中锡残留量越少，锡酸钠生成率越高，锡浸出率越高。焙烧时间为40 min时，焙烧反应趋近平衡，含锡物料反应趋近完全，焙烧样中锡残留量最少，锡酸钠生成率达到最高，相应锡浸出率也达到最大值；继续增加焙烧时间对锡浸出率影响不大，所以焙烧时间>40 min时，锡酸钠生成率不再提高，锡浸出率保持不变。因此，最佳的焙烧时间确定为40 min。

3.6 试验结果

锡酸钠目前执行的国标为GB/T26040—2010，如表3所示：

表3锡酸钠国标GB/T26040—2010

名称牌号化学成分质量分数/%Sn不小于杂质,不大于PbSbAsFe游离碱(NaOH计)硝酸盐(NO-3计)碱不溶物锡酸钠Sn-42420.00200.00250.00100.023.50.10.1

通过以上工艺，我们试验中制备出来的锡酸钠产品检验指标如表4所示。

表4锡酸钠产品各项指标

产品牌号化学成分质量分数/%Sn不小于杂质,不大于PbSbAsFe游离碱(NaOH计)硝酸盐(NO-3计)碱不溶物锡酸钠Sn-4243.160.00130.00210.00080.00363.210.0750.08

从表3、表4中数据对比可知，经过该工艺生产出来的锡酸钠产品在Sn主成分、Fe、As等各项指标明显优于锡酸钠GB/T26040—2010，因此，该工艺是一条适合制备高纯锡酸钠的工业化生产路线。

4 结论

[1] 黄妙珍. 除砷方法的综述[J]. 环境，2008，(1).

[2] 刘琦，王冰， 周华强. 高砷酸性废水除砷的研究[J]. 平顶山师专学报，2004,(5).

[3] 刘辉利，梁美娜，朱义年，等. 氢氧化铁对砷的吸附与沉淀机理[J]. 环境科学学报, 2009，(5).

Study on use of multiple tin materials to prepare high purity sodium stannate

YE You-ming, YANG Yu-bing, WANG Yun-long

multi material containing tin； impurity ion； removal rate； high purity sodium stannate

叶有明(1970—)，男，广西宾阳人，高级工程师，从事锡化工生产工作。

2015-08-06

2015-09-06

TF814

B

1672-6103(2016)03-0067-04