專利名稱：錫酸鉀的生產(chǎn)新方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種無機化合物錫酸鉀的生產(chǎn)工藝，是采用四氯化錫生產(chǎn)錫酸鉀的新方法。
背景技術：
錫酸鉀是一種含錫的堿性無機化合物，產(chǎn)品為白色結晶，易溶于水，溶液呈堿性。錫酸鉀廣泛用于電鍍行業(yè)，主要應用于電子行業(yè)、汽車制造、罐裝食品盒、精密儀器等鍍錫；也應用于織物印染工業(yè)、玻璃、陶瓷、造幣等工業(yè)。錫酸鉀是一種極佳的鍍錫用無機錫鹽，與錫酸鈉相比，具有電鍍速度快、鍍層質(zhì)量高等優(yōu)點；與酸性鍍錫工藝相比，具有鍍液穩(wěn)定性高、電鍍設施簡單等優(yōu)點。
關于錫酸鉀的生產(chǎn)方法，鄭鐵鋒1993年申請的中國專利CN1078444，公開了一種堿金屬錫酸鹽的制備方法，是以金屬錫為原料，直接與濃硝酸和濃鹽酸的混合酸起反應，然后將反應后的澄清液緩慢與濃氨水作用，反應得到的白色沉淀完全溶解于堿溶液中，加入適量過氧化氫，經(jīng)濃縮、結晶、烘干和粉碎可得到純凈的堿金屬錫酸鹽。而顧榴根2003年申請的中國專利CN1546383A中提供了一種錫酸鉀的制備方法，則是采用錫和濃硝酸生成β-錫酸，再將β-錫酸與氫氧化鉀加熱共熔，冷卻，加水溶解，過濾，蒸發(fā)濃縮析出結晶產(chǎn)物錫酸鉀。
根據(jù)我們對錫酸鉀中試生產(chǎn)的研究，上述兩種方法制備錫酸鉀均用濃硝酸為主要原料，反應會產(chǎn)生大量的氮氧化合物如二氧化氮氣體，這是一種非常有害的污染物，需要用堿液吸收處理后才能排放。用濃硝酸、濃鹽酸混合與錫反應，若酸過量，則反應完全，但游離酸高，中和需用堿多；若錫過量，則反應不完全，有大量二價錫存在，若不脫除，電鍍時會對鍍層質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響，反應之后需要用過氧化氫進一步氧化二價錫，造成錫酸鉀轉化率低，生產(chǎn)成本增高，因此，反應終點難控制。用濃硝酸與錫反應，生成的β-錫酸化學活性差，常溫下不能溶解于堿溶液中，需要與濃堿在200℃～300℃共熔，合成條件苛刻，操作困難，增加能耗、設備投資及產(chǎn)品成本；并且共熔過程腐蝕設備產(chǎn)生的雜質(zhì)難以除去，造成產(chǎn)品純度、白度不高，產(chǎn)品在使用時，水溶解后溶液渾濁或帶有顏色，影響電鍍等應用中的使用效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種錫酸鉀的生產(chǎn)新方法，其各步驟反應完全，容易操作，不產(chǎn)生有毒廢氣，洗滌廢水容易處理，設備的防腐要求也降低，錫的轉化率高，反應產(chǎn)物純度高，生產(chǎn)成本低。
解決本發(fā)明的技術問題所采用的技術方案是①金屬錫與氯氣反應，合成四氯化錫；②四氯化錫與堿中和，得到的沉淀經(jīng)過加水洗滌，固液分離，得到正錫酸；③正錫酸與氫氧化鉀合成錫酸鉀，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、干燥后，得到錫酸鉀產(chǎn)品。
在上述技術方案中，將氯氣加入到金屬錫中，反應迅速，常溫即可進行；反應徹底，錫轉化率大于99％；反應產(chǎn)物純度高，四氯化錫含量大于99.5％，重金屬含量小于0.01％；反應原料雖然用到氣體(氯氣)，但是，反應產(chǎn)物四氯化錫是液體，反應過程無氣體產(chǎn)生，所以可以密閉進行，并不需要大量吸收處理。
將四氯化錫(無水或含有水)與水溶液中能提供OH-的堿(如氨、氨水、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉之中的一種或幾種)混合，中和到終點PH值為2～10，較優(yōu)值是PH值為6～7，中和反應溫度10℃～90℃，較優(yōu)值是40℃～60℃，然后加水洗滌，脫除Cl-等雜質(zhì)。此時的洗滌廢水PH值6～7，(主要是含無機鹽如NH4Cl 20～30g/l等)，不需要作太多處理，就可以排放；廢水含錫小于0.01g/l，洗滌作業(yè)錫損失率小于0.1％。沉淀經(jīng)過洗滌，固液分離后得到正錫酸(固體，又叫α-錫酸)。
中和、固液分離所得的正錫酸是一種兩性物質(zhì)，具有純度高、粒度細、化學反應活性高等特點，常溫下就能溶解于氫氧化鉀水溶液中。因此，與其他含錫物料如偏錫酸(又叫β-錫酸)、二氧化錫(人工合成或天然錫石)、金屬錫相比，正錫酸是合成錫酸鉀的極佳中間體。用它與氫氧化鉀合成錫酸鉀，是在常溫、常壓下進行，反應速度很快，一接觸反應就完成；反應徹底，無殘渣，錫轉化率大于99％；反應產(chǎn)物純度高，錫酸鉀含量大于98％(進口產(chǎn)品對錫酸鉀含量要求是大于96％)，重金屬含量小于0.01％。正錫酸與氫氧化鉀在常溫、常壓，氫氧化鉀與正錫酸折算為氫氧化鉀與錫按摩爾比2∶1計量加入，攪拌，完成合成反應。然后加熱，首先將產(chǎn)物中大量的水以水蒸氣的形式脫除，蒸發(fā)濃縮到全部形成固體，再將固體(錫酸鉀結晶體)放入帶有攪拌的干燥機中(如耙式真空干燥機)，進一步脫水，同時將物料攪散，干燥成合格品，產(chǎn)品質(zhì)量符合國內(nèi)、國外標準要求。
由于是采用四氯化錫為原料制備錫酸鉀，無二價錫存在，不需要用氧化劑再氧化，產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)成本低。合成錫酸鉀工序是錫酸鉀生產(chǎn)中的關鍵工序，它決定了錫酸鉀產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)成本等。因此，用四氯化錫制備正錫酸，再由正錫酸合成錫酸鉀，工藝優(yōu)勢明顯?？傊?，本發(fā)明采用四氯化錫為原料生產(chǎn)錫酸鉀，各步驟反應完全，容易操作，不產(chǎn)生有毒廢氣，洗滌廢水容易處理，設備的防腐要求也降低，產(chǎn)品純度、白度、產(chǎn)出率得到提高，生產(chǎn)成本降低，是一種工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)高品質(zhì)錫酸鉀的好方法。
本發(fā)明的整個工藝步驟如以下反應式所示


圖1為本發(fā)明用四氯化錫生產(chǎn)錫酸鉀的工藝流程圖具體實施方式
實例1在密閉條件下將氯氣加入到金屬錫中，氯化反應生成四氯化錫。取碳酸氫銨120Kg、濃氨水240Kg、水600Kg混合，攪拌，緩慢加入無水四氯化錫300Kg，調(diào)節(jié)四氯化錫加入量，控制中和終點PH值為6～7，溫度40℃～60℃。中和操作完成后，加水洗滌沉淀3次，每次加水3000Kg，攪拌10分鐘，澄清8小時后，虹吸上清排放。經(jīng)過洗滌的沉淀用離心機過濾后，得到正錫酸。稱重，取樣化驗錫含量，計算出正錫酸中所含錫的重量，按氫氧化鉀與錫摩爾比2∶1稱取氫氧化鉀，加入正錫酸中，攪拌混合。加熱，蒸發(fā)濃縮，固體加入帶攪拌的干燥機中干燥后得錫酸鉀產(chǎn)品340Kg，錫酸鉀含量98.56％，As 0.0003％，Pb0.002％，F(xiàn)e 0.001％，KCl 0.2％，游離KOH 0.4％，KNO30.01％，水不溶物0.04％，藍光白度值82。水溶解液清亮，噸產(chǎn)品耗錫0.41噸。
實例2將600Kg無水四氯化錫緩慢加入1200Kg水中，再加入約750Kg碳酸氫銨，中和過程不斷攪拌，加熱，保持反應溫度20℃～40℃，調(diào)節(jié)碳酸氫銨加入量，控制中和終點PH值為3.5～5。中和操作完成后，加水洗滌沉淀3次，每次加水6000Kg，攪拌10分鐘，澄清8小時后，虹吸上清排放。沉淀經(jīng)離心過濾后，得到正錫酸。稱重，取樣化驗錫含量，計算出正錫酸中所含錫的重量，按氫氧化鉀與錫摩爾比2∶1稱取氫氧化鉀加入正錫酸中，攪拌混合。加熱，蒸發(fā)濃縮，固體加入帶攪拌的干燥機中，干燥后得錫酸鉀成品670Kg，錫酸鉀含量99.28％，As 0.0005％，Pb 0.002％，F(xiàn)e 0.002％，KCl 0.1％，游離KOH 0.2％，KNO30.01％，水不溶物0.05％，藍光白度值83。水溶解液清亮，噸產(chǎn)品耗錫0.42噸。
實例3將600Kg無水四氯化錫緩慢加入600Kg水中，冷卻到室溫，攪拌，往其中加入約600Kg濃氨水中，中和過程應不斷攪拌，冷卻，保持反應溫度60℃～80℃，調(diào)節(jié)濃氨水的加入量，控制中和終點PH值為7～8。中和操作完成后，加水洗滌沉淀3次，每次加水6000Kg，攪拌10分鐘，澄清8小時后，虹吸上清排放。沉淀經(jīng)離心過濾后，得到正錫酸。稱重，取樣化驗錫含量，計算出正錫酸中所含錫的重量，按氫氧化鉀與錫摩爾比2∶1稱取氫氧化鉀加入正錫酸中，攪拌混合。加熱，蒸發(fā)濃縮，固體加入帶攪拌的干燥機中，干燥后得錫酸鉀成品685Kg，錫酸鉀含量98.35％，As 0.0002％，Pb 0.001％，F(xiàn)e 0.001％，KCl 0.3％，游離KOH 0.4％，KNO30.01％，水不溶物0.03％，藍光白度值81。水溶解液清亮，噸產(chǎn)品耗錫0.41噸。
權利要求
1.一種錫酸鉀的生產(chǎn)新方法，其特征依次由以下步驟組成1.1金屬錫與氯氣反應，合成四氯化錫；1.2四氯化錫與堿中和，得到的沉淀經(jīng)過加水洗滌，固液分離，得到正錫酸；1.3正錫酸與氫氧化鉀合成錫酸鉀，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、干燥后，得到錫酸鉀產(chǎn)品。
2.如權利要求1所述的錫酸鉀生產(chǎn)新方法，其特征在于四氯化錫與堿中和的終點PH值為2～10，中和反應溫度10℃～90℃；在正錫酸與氫氧化鉀合成時，氫氧化鉀與正錫酸折算為氫氧化鉀與錫按摩爾比2∶1計量加入。
3.如權利要求2所述的錫酸鉀生產(chǎn)新方法，其特征在于中和四氯化錫時所用堿為氨水、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉之中的一種或幾種，終點PH值選6～7，中和反應溫度選40℃～60℃。
全文摘要
錫酸鉀的生產(chǎn)新方法。本發(fā)明屬于一種無機化合物錫酸鉀的生產(chǎn)工藝，是采用四氯化錫生產(chǎn)錫酸鉀的新方法。本發(fā)明的工藝步驟是①金屬錫與氯氣反應，合成四氯化錫；②四氯化錫與堿中和，得到的沉淀經(jīng)過加水洗滌，固液分離，得到正錫酸；③正錫酸與氫氧化鉀合成錫酸鉀，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、干燥后，得到錫酸鉀產(chǎn)品。本發(fā)明易操作，不產(chǎn)生有毒廢氣，洗滌廢水容易處理，并且設備的防腐要求也降低。錫酸鉀生產(chǎn)各步驟反應完全，簡化了工藝流程，也使產(chǎn)品純度、白度、產(chǎn)出率得到提高，成本降低，是一種工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)高品質(zhì)錫酸鉀的好方法。
文檔編號C01D13/00GK1872699SQ20061001094
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月9日 優(yōu)先權日2006年6月9日
發(fā)明者陳紹春, 王青, 王煒, 陳學元, 毛銳, 杜鋒 申請人:云南錫業(yè)集團有限責任公司