補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置及其系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置及其系統(tǒng)和方法。電解溶錫裝置(1)為板框式結(jié)構(gòu)，包括陰極板(2)、饋電電極(3)、直流電源(7)、多個(gè)陰極室(20)和多個(gè)陽(yáng)極室(15)；陰極室(20)和陽(yáng)極室(15)交替布置；相鄰的陰極室(20)與陽(yáng)極室(15)之間設(shè)置有離子交換膜(5)；陰極室(20)的頂部設(shè)置有排氫氣口(21)；陽(yáng)極室(15)設(shè)置有錫粒添加口(6)、補(bǔ)充錫液出口(18)和循環(huán)液進(jìn)口(17)。本發(fā)明補(bǔ)充電鍍錫鍍液中的Sn2+離子的同時(shí)，能減少錫泥的產(chǎn)生，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】
補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置及其系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝 置及其系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在不溶性陽(yáng)極電鍍錫工藝應(yīng)用以來，維持電鍍液中二價(jià)錫離子的濃度已經(jīng)是電鍍 錫線多年的挑戰(zhàn)性問題了，在電鍍期間，錫離子在電鍍槽中持續(xù)消耗，因而需要及時(shí)補(bǔ)充以 保持一致的電鍍過程。全球做出了許多努力來解決二價(jià)錫離子的補(bǔ)充問題，就是添加溶錫 裝置，其主要采取的溶錫工藝有三種，分別是傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)溶錫法、充氧溶錫法以及電解 溶錫法。
[0003] 傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)溶錫是不溶性陽(yáng)極電鍍錫工藝中最早的錫離子補(bǔ)充方法。直接加 入金屬錫，依靠化學(xué)反應(yīng)溶解錫，來補(bǔ)充鍍液中的錫離子，其最大的缺點(diǎn)是單純的化學(xué)溶錫 效率很低，不能夠及時(shí)的補(bǔ)充鍍液中已經(jīng)消耗的錫離子，因而不能保證鍍液中錫離子的穩(wěn) 定。
[0004] 充氧法溶錫對(duì)傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)溶錫法進(jìn)行了改進(jìn)，添加了氧補(bǔ)充裝置，在電鍍液 流入溶錫槽之前，向電鍍液中充入飽和的氧氣，將金屬錫粒氧化溶解生成Sn 2+，但是不可避 免地會(huì)有Sn2+氧化生成Sn4+，進(jìn)而產(chǎn)生錫泥。錫泥的產(chǎn)生不僅造成錫損失，還會(huì)影響鍍層質(zhì) 量，因此需要經(jīng)常清除鍍液中的錫泥，造成錫資源的損失。實(shí)際生產(chǎn)過程中錫元素的損失量 約為10%~15%，以年產(chǎn)20萬噸的鍍錫生產(chǎn)線為例，每年錫元素的損失量約為100噸~150 噸，這也成為制約不溶性陽(yáng)極電鍍錫線全球廣泛推廣的重要因素。
[0005] 電解法溶錫通過電化學(xué)方法溶解錫，在電解過程中理論上不會(huì)產(chǎn)生Sn4+，降低了錫 泥產(chǎn)生，進(jìn)而降低了錫的損失率，成為電鍍錫生產(chǎn)線技術(shù)發(fā)展中的新焦點(diǎn)之一。電解法溶錫 的主要反應(yīng)就是陽(yáng)極金屬錫氧化成二價(jià)錫離子，和陰極氫離子還原產(chǎn)生氫氣，但陰極存在 二價(jià)錫時(shí)會(huì)發(fā)生錫還原反應(yīng)，所以為了阻止二價(jià)錫進(jìn)入陰極室被還原，需要在電解溶錫槽 中添加隔膜，阻止錫離子進(jìn)入陰極室。EP2173928B1公開了一種電解溶錫補(bǔ)充二價(jià)錫離子的 方法。在該方法中，采用了圓柱形電解槽及電滲析裝置，其缺點(diǎn)是圓柱形電解槽不適合多套 組合，離子交換膜的固定也較為麻煩，同時(shí)電滲析裝置的添加，增加額外的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置。
[0007] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是，提供一種補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明的第三個(gè)目的是，提供一種補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的方法，及時(shí)補(bǔ)充不 溶性陽(yáng)極電鍍錫液中消耗的二價(jià)錫離子，保證電鍍錫液中二價(jià)錫離子的平衡。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
[0010] 本發(fā)明提供一種補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置，該電解溶錫裝置1為 板框式結(jié)構(gòu)，包括陰極板2、饋電電極3、直流電源7、多個(gè)陰極室20和多個(gè)陽(yáng)極室15;所述陰 極室20和陽(yáng)極室15交替密封布置，經(jīng)直流電源7連接的陰極板2和饋電電極3的分別插入陰 極室20和陽(yáng)極室15中，相鄰的陰極室20與陽(yáng)極室15之間設(shè)置有離子交換膜5;其中：
[0011] 陰極室20的頂部設(shè)置有排氫氣口 21;
[0012] -個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極室15的頂部設(shè)置有錫粒添加口 6;
[0013]陰極室20側(cè)面的上部和下部分別設(shè)置有補(bǔ)充錫液出口 18和循環(huán)液進(jìn)口 17,補(bǔ)充錫 液出口 18和循環(huán)液進(jìn)口 17通過管線8及循環(huán)栗與電解循環(huán)槽10流體連接，實(shí)現(xiàn)電鍍錫液中 二價(jià)錫離子可控制的補(bǔ)充。
[0014] 所述陽(yáng)極室15的內(nèi)部設(shè)置有錫粒支撐板16;錫粒支撐板16的水平位置高于循環(huán)液 進(jìn)口 17;所述錫粒支撐板16的材質(zhì)為以下耐腐蝕性的材料中的一種:有機(jī)玻璃、PTFE、PVC、 PE 或 PP。
[0015] 所述離子交換膜5的兩側(cè)設(shè)置有多孔保護(hù)板19;所述多孔保護(hù)板19的材質(zhì)為以下 耐腐蝕性的材料中的一種:有機(jī)玻璃、PTFE、PVC、PE或PP。
[0016] 所述離子交換膜5與多孔保護(hù)板19之間、多孔保護(hù)板19與陰極室20和陽(yáng)極室15之 間以及擋板14與陰極室20和陽(yáng)極室15之間均設(shè)置有墊片13。
[0017] 所述多孔保護(hù)板19的厚度為2-3mm，其上設(shè)置有多個(gè)孔，孔的直徑為l-2mm，小于金 屬錫粒的直徑。
[0018] 所述陰極室20和陽(yáng)極室15的內(nèi)部溫度為40°C;該裝置進(jìn)行電解溶錫的錫損失率為 5-8wt% 〇
[0019] 所述電解溶錫裝置1包括兩個(gè)陰極室20和三個(gè)陽(yáng)極室15,陰極室20和陽(yáng)極室15交 替布置。
[0020] 所述陰極板2和饋電電極3為鈦板制成的鍍鉑鈦電極;其中，陰極板2上設(shè)置有多個(gè) 分散孔，分散孔的直徑為12 ± 3mm。
[0021] 所述直流電源7采用直流高頻開關(guān)電源，能夠提供大的電解電流。
[0022] 所述電解溶錫裝置1最外側(cè)的陰極室20的外壁和/或最外側(cè)的陽(yáng)極室15的外壁設(shè) 置有擋板14，槽體和擋板14的材質(zhì)為以下耐腐蝕性的材料中的一種:有機(jī)玻璃、PTFE、PVC、 PE 或 PP。
[0023] 所述離子交換膜5為陽(yáng)離子交換膜、質(zhì)子交換膜或氫離子選擇膜。
[0024] 本發(fā)明提供一種包括補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括電解溶錫裝置1、電解循環(huán)槽10、電鍍槽12、管線8和循環(huán)栗;其中：
[0025] 該系統(tǒng)有電解溶錫裝置1-電解循環(huán)槽10,電解循環(huán)槽10-電鍍槽12兩個(gè)液體循環(huán) 如下：電解溶錫裝置1產(chǎn)生的補(bǔ)充錫液進(jìn)入電解循環(huán)槽10與其中的循環(huán)液混合、補(bǔ)充Sn2+離 子后返回電解溶錫裝置1;經(jīng)過鍍錫過程損失了 Sn2+離子的電鍍液，從電鍍槽12排入電解循 環(huán)槽10內(nèi)，與補(bǔ)充錫液混合、補(bǔ)充Sn2+離子后，返回電鍍槽12內(nèi)；
[0026] 通過電解循環(huán)槽10或檢測(cè)電鍍槽12內(nèi)二價(jià)錫離子的濃度，調(diào)節(jié)電解溶錫裝置1中 電解電流的大小。
[0027] 所述電解循環(huán)槽10的頂部設(shè)有蓋子，上部設(shè)置有循環(huán)槽第一入口 23和第二入口 24，下部設(shè)置有循環(huán)槽第一出口 22和第二出口 25;
[0028] 所述電鍍槽12的上部和下部分別設(shè)置有電鍍槽電鍍液出口 26和電鍍槽電鍍液入 □ 27;
[0029] 所述電鍍槽電鍍液出口 26通過管線8與循環(huán)槽第二入口 24連接;循環(huán)槽第一出口 22通過管線8依次與第一循環(huán)栗9和電解溶錫裝置1的循環(huán)液進(jìn)口 17連接;電解溶錫裝置1的 補(bǔ)充錫液出口 18通過管線8與循環(huán)槽第一入口 23連接;循環(huán)槽第二出口 25通過管線8依次與 第二循環(huán)栗11和電鍍槽電鍍液入口 27連接，將循環(huán)液輸入電鍍槽12作為電鍍液。
[0030] 所述電解循環(huán)槽10的材質(zhì)為以下耐腐蝕性的材料中的一種:有機(jī)玻璃、PTFE、PVC、 PE 或 PP。
[0031] 所述管線8具有耐腐蝕性，采用耐強(qiáng)酸的硅膠管或PPH管。
[0032] 本發(fā)明提供一種利用補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的系統(tǒng)的方法，該方法包括電解溶 錫、循環(huán)混合和電鍍步驟，其中：
[0033]在電解溶錫步驟中，電解溶錫裝置1產(chǎn)生的含有大量Sn2+離子的補(bǔ)充液，該補(bǔ)充液 從電解溶錫裝置1的陽(yáng)極室15輸入電解循環(huán)槽10內(nèi)；
[0034] 在循環(huán)混合步驟中，進(jìn)入電解循環(huán)槽10內(nèi)的所述補(bǔ)充錫液，與電解循環(huán)槽10內(nèi)的 循環(huán)液混合，補(bǔ)充循環(huán)液中的Sn2+離子;經(jīng)過鍍錫過程損失了 Sn2+離子的電鍍液，從電鍍槽 12排入電解循環(huán)槽10內(nèi)，與補(bǔ)充錫液混合、補(bǔ)充Sn2+離子后，返回電鍍槽12內(nèi)作為電鍍液；
[0035] 該方法中，通過檢測(cè)電鍍槽12或電解循環(huán)槽10內(nèi)二價(jià)錫離子的濃度，調(diào)節(jié)電解溶 錫裝置1中電解電流的大小。
[0036] 所述補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的方法，包括：
[0037] a、在鍍錫裝置運(yùn)行的同時(shí)，開啟第一循環(huán)栗9、第二循環(huán)栗11和電解溶錫裝置1的 直流電源7，從錫粒添加口 6向電解溶錫裝置1的陽(yáng)極室15內(nèi)添加金屬錫粒4;
[0038] b、電解液在電解溶錫裝置1陽(yáng)極室15內(nèi)與金屬錫粒4發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生Sn2+離子 和H+離子;H+離子透過離子交換膜5進(jìn)入陰極室20,在陰極室20內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)放出氫氣， 氫氣從陰極室20的排氫氣口排出或回收;絕大多數(shù)Sn2+離子留在陽(yáng)極室15的電解液中； [0039] c、含有大量Sn2+離子的電解液從陽(yáng)極室15的補(bǔ)充錫液出口 18,通過管線8經(jīng)循環(huán) 槽第一入口 23進(jìn)入電解循環(huán)槽10內(nèi)，與電解循環(huán)槽10內(nèi)的電解液混合，補(bǔ)充電解液中的Sn2 +離子；
[0040] d、補(bǔ)充了Sn2+離子的電解液從循環(huán)槽第二出口 25,通過管線8和第二循環(huán)栗11經(jīng) 電鍍槽電鍍?nèi)肟?27進(jìn)入電鍍槽12內(nèi)，維持電鍍槽12內(nèi)電解液中Sn2+離子的平衡；
[0041 ] e、經(jīng)過鍍錫過程損失了 Sn2+離子的電解液，從電鍍槽電鍍液出口 26排出，通過管 線8經(jīng)循環(huán)槽第二入口24進(jìn)入電解循環(huán)槽10內(nèi)，然后經(jīng)循環(huán)槽第一出口22、管線8、第一循環(huán) 栗9和循環(huán)液進(jìn)口 17進(jìn)入電解溶錫裝置1陽(yáng)極室15內(nèi)；然后重復(fù)步驟b至步驟e。
[0042] 通過改變電解溶錫裝置1直流電源7的電流大小，控制Sn2+離子的含量在指標(biāo)范圍 內(nèi)。
[0043] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0044] 本發(fā)明的電解溶錫裝置采用板框式結(jié)構(gòu)，制作簡(jiǎn)單、方便，并加壓密封，能夠多個(gè) 陽(yáng)極室和多個(gè)陰極室組合，適用于苯酚磺酸型不溶性陽(yáng)極電鍍錫的二價(jià)錫離子補(bǔ)充系統(tǒng) 中，采用此電解溶錫裝置及其工藝進(jìn)行電解溶解金屬錫粒，能夠緩解、減少錫泥的產(chǎn)生，有 助于降低錫的損失，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0045] 圖1為本發(fā)明電解溶錫裝置1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046] 圖2為本發(fā)明電解溶錫裝置的陰極室20的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047] 圖3為本發(fā)明電解溶錫裝置的陽(yáng)極室15的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048] 圖4為本發(fā)明多個(gè)陰極室和多個(gè)陽(yáng)極室組合的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049] 圖5為本發(fā)明的電解溶錫裝置的陰極板2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050] 圖6為本發(fā)明離子交換膜5的離子迀移過程示意圖；
[0051 ]圖7為本發(fā)明多孔保護(hù)板19的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖8為本發(fā)明補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053]其中的附圖標(biāo)記為：
[0054] 1電解溶錫裝置 2陰極板
[0055] 3饋電電極 4金屬錫粒
[0056] 5離子交換膜 6錫粒添加口
[0057] 7直流電源 8管線
[0058] 9第一循環(huán)栗 10電解循環(huán)槽
[0059] 11第二循環(huán)栗 12電鍍槽
[0060] 13墊片 14擋板
[0061] 15陽(yáng)極室 16錫粒支撐板
[0062] 17循環(huán)液進(jìn)口 18補(bǔ)充錫液出口
[0063] 19多孔保護(hù)板 20陰極室
[0064] 21排氫氣口 22循環(huán)槽第一出口
[0065] 23循環(huán)槽第一入口 24循環(huán)槽第二入口
[0066] 25循環(huán)槽第二出口 26電鍍槽電鍍液出口
[0067] 27電鍍槽電鍍液入口
【具體實(shí)施方式】
[0068] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0069] 本發(fā)明提供一種補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置，如圖1所示，電解溶錫 裝置1為板框式結(jié)構(gòu)，包括陰極板2、饋電電極3、直流電源7、至少一個(gè)陰極室20和至少一個(gè) 陽(yáng)極室15。
[0070] 陰極室20和陽(yáng)極室15交替密封布置，經(jīng)直流電源7連接的陰極板2和饋電電極3的 分別插入陰極室20和陽(yáng)極室15中。
[0071] 相鄰的陰極室20與陽(yáng)極室15之間設(shè)置有離子交換膜5,離子交換膜5的兩側(cè)設(shè)置有 多孔保護(hù)板19。
[0072]最外側(cè)的陰極室20的外壁和/或最外側(cè)的陽(yáng)極室15的外壁設(shè)置有擋板14。
[0073]離子交換膜5與多孔保護(hù)板19之間、多孔保護(hù)板19與陰極室20和陽(yáng)極室15之間以 及擋板14與陰極室20和陽(yáng)極室15之間均設(shè)置有墊片13。
[0074]其中，如圖2所示，陰極室20的頂部設(shè)置有排氫氣口21;如圖3所示，一個(gè)或多個(gè)陽(yáng) 極室15的頂部設(shè)置有錫粒添加口6,側(cè)面的上部和下部分別設(shè)置有補(bǔ)充錫液出口 18和循環(huán) 液進(jìn)口 17,內(nèi)部設(shè)置有錫粒支撐板16;錫粒支撐板16的水平位置高于循環(huán)液進(jìn)口 17。補(bǔ)充錫 液出口 18和循環(huán)液進(jìn)口 17通過管線8及循環(huán)栗與電解循環(huán)槽10流體連接，實(shí)現(xiàn)電鍍錫液中 二價(jià)錫離子可控制的補(bǔ)充。
[0075]陰極室20和陽(yáng)極室15的內(nèi)部溫度為40 °C。
[0076] 如圖4所示，電解溶錫裝置1包括兩個(gè)陰極室20和三個(gè)陽(yáng)極室15,陰極室20和陽(yáng)極 室15交替布置。
[0077] 所述陰極板2和饋電電極3為鈦板制成的鍍鉑鈦電極;其中，如圖5所示，陰極板2上 設(shè)置有多個(gè)分散孔，分散孔的直徑為12 ± 3mm。
[0078] 所述直流電源7采用直流高頻開關(guān)電源，能夠提供大的電解電流。
[0079] 所述電解溶錫裝置1的槽體、多孔保護(hù)板19、錫粒支撐板16和擋板14的材質(zhì)為耐腐 蝕性的材料，如有機(jī)玻璃、PTFE、PVC、PE或PP等。
[0080] 所述饋電電極3用于電源與金屬錫粒之間的連接，金屬錫粒采用純度為99.90%、 直徑為2-3_的錫粒。
[0081] 所述離子交換膜5為陽(yáng)離子交換膜或、質(zhì)子交換膜或氫離子選擇膜。如圖6所示，離 子交換膜5的離子迀移過程示意圖。
[0082]如圖7所示，所述多孔保護(hù)板19的厚度為2-3mm，其上設(shè)置有多個(gè)孔，孔的直徑為1-2mm，小于金屬錫粒的直徑。在保證電解液正常通過的同時(shí)，防止金屬錫粒4通過。
[0083]如圖8所示，本發(fā)明提供一種包括補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置的系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:電解溶錫裝置1、電解循環(huán)槽10、電鍍槽12、第一循環(huán)栗9和第二循環(huán)栗11。 [0084]所述電解循環(huán)槽10的頂部設(shè)有蓋子，上部和下部分別設(shè)置有循環(huán)槽第一入口 23、 循環(huán)槽第二入口 24和循環(huán)槽第一出口 22、循環(huán)槽第二出口 25。
[0085]所述電鍍槽12的上部和下部分別設(shè)置有電鍍槽電鍍液出口 26和電鍍槽電鍍液入 □ 27。
[0086]所述電鍍槽電鍍液出口 26通過管線8與循環(huán)槽第二入口 24連接，將使用過的電鍍 液輸入循環(huán)槽;循環(huán)槽第一出口 22通過管線8依次與第一循環(huán)栗9和電解溶錫裝置1的循環(huán) 液進(jìn)口 17連接，將使用過的循環(huán)液返回電解溶錫裝置1;電解溶錫裝置1的補(bǔ)充錫液出口 18 通過管線8與循環(huán)槽第一入口 23連接，輸入含有大量Sn2+離子的電解液;循環(huán)槽第二出口 25 通過管線8依次與第二循環(huán)栗11和電鍍槽電鍍液入口 27連接，將補(bǔ)充Sn2+離子的循環(huán)液輸入 電鍍槽用于電鍍液。
[0087]所述電解循環(huán)槽10的材質(zhì)為耐腐蝕性的材料，如有機(jī)玻璃、PTFE、PVC、PE或PP等。
[0088] 所述管線8具有耐腐蝕性，采用耐強(qiáng)酸的硅膠管、PPH管等。
[0089] 本發(fā)明提供一種補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的方法，該方法包括如下步驟：
[0090] a、在鍍錫裝置運(yùn)行的同時(shí)，開啟第一循環(huán)栗9、第二循環(huán)栗11和電解溶錫裝置1的 直流電源7，從錫粒添加口 6向電解溶錫裝置1的陽(yáng)極室15內(nèi)添加金屬錫粒4;
[0091] b、電解液在電解溶錫裝置1陽(yáng)極室15內(nèi)與金屬錫粒4發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生Sn2+離子和 H+離子;H+離子透過離子交換膜5進(jìn)入陰極室20,在陰極室20內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)放出氫氣，氫氣 從陰極室20的排氫氣口排出或回收;絕大多數(shù)Sn 2+離子留在陽(yáng)極室15的電解液中；
[0092] c、含有大量Sn2+離子的電解液從陽(yáng)極室15的補(bǔ)充錫液出口 18,通過管線8經(jīng)循環(huán)槽 第一入口 23進(jìn)入電解循環(huán)槽10內(nèi)，與電解循環(huán)槽10內(nèi)的電解液混合，補(bǔ)充電解液中的Sn2+離 子；
[0093] d、補(bǔ)充Sn2+離子的循環(huán)液從循環(huán)槽第二出口 25,通過管線8和第二循環(huán)栗11經(jīng)電鍍 槽電鍍液入口 27進(jìn)入電鍍槽12內(nèi)，維持電鍍槽12內(nèi)電解液中Sn2+離子的平衡；
[0094] e、經(jīng)過鍍錫過程損失了Sn2+離子的電解液，從電鍍槽電鍍液出口 26排出，通過管線 8經(jīng)循環(huán)槽第二入口 24進(jìn)入電解循環(huán)槽10內(nèi)，與循環(huán)液混合，然后經(jīng)循環(huán)槽第一出口 22、管 線8、第一循環(huán)栗9和循環(huán)液進(jìn)口 17進(jìn)入電解溶錫裝置1陽(yáng)極室15內(nèi)；然后重復(fù)步驟b至步驟 e〇
[0095] 苯酚磺酸型電鍍錫法采用的酸性鍍液主要包括符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的苯酚磺酸、光亮劑 ENSA、EN、硫酸亞錫。
[0096] 上述電解溶錫裝置1在電解過程中陽(yáng)極進(jìn)行金屬錫粒的溶解過程，增加錫離子的 含量起到補(bǔ)充二價(jià)錫離子的作用，而陰極進(jìn)行的是析氫過程，在消耗電鍍產(chǎn)生的H+的同時(shí)， 有效抑制了氧氣對(duì)Sn 2+的氧化過程，阻止二價(jià)錫轉(zhuǎn)化成四價(jià)錫，降低鍍錫溶液中錫泥的產(chǎn) 生。
[0097] 由于上述電解溶錫裝置1與電鍍槽12在鍍錫過程中是循環(huán)進(jìn)行的，因此電解溶錫 裝置1的電解過程需要持續(xù)電解，才能更好地補(bǔ)充鍍液中的二價(jià)錫離子，在電鍍槽12中通過 在線或者化學(xué)分析的方法對(duì)二價(jià)錫進(jìn)行分析，通過電解循環(huán)槽10連接電鍍槽12和電解溶錫 裝置1，通過改變電解溶錫裝置1的電流大小，使得二價(jià)錫的含量在指標(biāo)范圍內(nèi)。在電鍍過程 中，電解循環(huán)槽1 〇的補(bǔ)充錫溶液中二價(jià)錫離子不足的時(shí)候，加大電解溶錫裝置1的電流，電 解溶錫裝置1的補(bǔ)充錫溶液通過管線8進(jìn)入到電解循環(huán)槽10中補(bǔ)充錫離子，電解循環(huán)槽10中 的補(bǔ)充錫溶液通過第二循環(huán)栗11及管線8進(jìn)行電鍍槽12中，使鍍液中的二價(jià)錫離子含量達(dá) 到指標(biāo)范圍。
[0098] 實(shí)施例1
[0099]采用本發(fā)明的電解溶錫裝置及其工藝進(jìn)行電解溶錫，采用美國(guó)杜邦N117CS型離子 交換膜，在2A/dm2電解電流下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)如下表1:
[0?00]表1:電解溶錫的各成分含量
[0101]
[0102] 實(shí)施例2
[0103]采用本發(fā)明的電解溶錫裝置及其工藝進(jìn)行電解溶錫，采用日本旭硝子HSF型氫離 子選擇透過膜，在2A/dm2電解電流下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)如下表2:
[0104] 表2:電解溶錫的各成分含量
[0105]
[0106] 實(shí)施例3
[0107] 采用本發(fā)明的電解溶錫裝置及其工藝進(jìn)行電解溶錫，采用國(guó)產(chǎn)科潤(rùn)膜Nepem4110 型離子交換膜，在2A/dm2電解電流下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)如下表3:
[0108] 表3:電解溶錫的各成分含量
[0109]
[0110]從實(shí)施例1、2、3可知:在2A/dm2電流密度下采用三種離子交換膜進(jìn)行電解時(shí)，錫的 損失率均低于10%，降低了錫損失，進(jìn)而能更好地降低生產(chǎn)成本。
[0111] 實(shí)施例4
[0112] 采用本發(fā)明的電解溶錫裝置及其工藝進(jìn)行電解溶錫，采用美國(guó)杜邦N117CS型離子 交換膜，在20A/dm2電解電流下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)如下表4:
[0113] 表4:電解溶錫的各成分含量
[0114]
[0115] 實(shí)施例5
[0116] 采用本發(fā)明的電解溶錫裝置及其工藝進(jìn)行電解溶錫，采用日本旭硝子HSF型氫離 子選擇透過膜，在20A/dm2電解電流下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)如下表5:
[0117] 表5:電解溶錫的各成分含量
[0118]
[0119] 實(shí)施例6
[0120]采用本發(fā)明的電解溶錫裝置及其工藝進(jìn)行電解溶錫，采用國(guó)產(chǎn)科潤(rùn)膜Nepem4110 型離子交換膜，在20A/dm2電解電流下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)如下表6:
[0121] 表6:電解溶錫的各成分含量
[0122]
[0123] 從買施例4、5、6 N知：在20A/dnf電沭嵆度卜米用三柙咼于又狹膜進(jìn)行電解時(shí)，錫 的損失率均低于10%，降低了錫損失，其中采用美國(guó)杜邦N117CS型離子交換膜、日本旭硝子 HSF型氫離子選擇透過膜進(jìn)行電解溶錫，錫的損失率僅為5%~6%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置，其特征在于:該電解溶錫裝置（1)為 板框式結(jié)構(gòu)，包括陰極板(2)、饋電電極(3)、直流電源(7)、多個(gè)陰極室（20)和多個(gè)陽(yáng)極室 (15);所述陰極室(20)和陽(yáng)極室（15)交替密封布置，經(jīng)直流電源(7)連接的陰極板(2)和饋 電電極(3)的分別插入陰極室(20)和陽(yáng)極室（15)中，相鄰的陰極室（20)與陽(yáng)極室（15)之間 設(shè)置有離子交換膜(5);其中： 陰極室(20)的頂部設(shè)置有排氫氣口（21); 一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極室（15)的頂部設(shè)置有錫粒添加口（6); 陰極室(20)側(cè)面的上部和下部分別設(shè)置有補(bǔ)充錫液出口（18)和循環(huán)液進(jìn)口（ 17)，補(bǔ)充 錫液出口（18)和循環(huán)液進(jìn)口（17)通過管線(8)及循環(huán)栗與電解循環(huán)槽（10)流體連接，實(shí)現(xiàn) 電鍍錫液中二價(jià)錫離子可控制的補(bǔ)充。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置，其特征在于:所述 陽(yáng)極室（15)的內(nèi)部設(shè)置有錫粒支撐板（16);錫粒支撐板（16)的水平位置高于循環(huán)液進(jìn)口 (17);所述錫粒支撐板（16)的材質(zhì)為以下耐腐蝕性的材料中的一種:有機(jī)玻璃、PTFE、PVC、 PE 或 PP。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置，其特征在于:所述 離子交換膜(5)的兩側(cè)設(shè)置有多孔保護(hù)板（19);所述多孔保護(hù)板（19)的材質(zhì)為以下耐腐蝕 性的材料中的一種:有機(jī)玻璃、PTFE、PVC、PE或PP。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置，其特征在于:所述 離子交換膜(5)與多孔保護(hù)板（19)之間、多孔保護(hù)板（19)與陰極室（20)和陽(yáng)極室（15)之間 以及擋板(14)與陰極室(20)和陽(yáng)極室（15)之間均設(shè)置有墊片（13)。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置，其特征在于:所述 多孔保護(hù)板19的厚度為2-3mm，其上設(shè)置有多個(gè)孔，孔的直徑為l-2mm，小于金屬錫粒的直 徑。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置，其特征在于:所述 陰極室(20)和陽(yáng)極室（15)的內(nèi)部溫度為40°C;該裝置進(jìn)行電解溶錫的錫損失率為5-8wt%。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置，其特征在于:所述 電解溶錫裝置（1)包括兩個(gè)陰極室(20)和三個(gè)陽(yáng)極室（15)，陰極室（20)和陽(yáng)極室（15)交替 布置。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置，其特征在于:所述 陰極板(2)和饋電電極(3)為鈦板制成的鍍鉑鈦電極;其中，陰極板(2)上設(shè)置有多個(gè)分散 孔，分散孔的直徑為12±3mm。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置，其特征在于:所述 直流電源(7)采用直流高頻開關(guān)電源，能夠提供大的電解電流。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置，其特征在于:所 述電解溶錫裝置（1)最外側(cè)的陰極室(20)的外壁和/或最外側(cè)的陽(yáng)極室（15)的外壁設(shè)置有 擋板（14)，槽體和擋板（14)的材質(zhì)為以下耐腐蝕性的材料中的一種:有機(jī)玻璃、PTFE、PVC、 PE 或 PP。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置，其特征在于:所 述離子交換膜(5)為陽(yáng)離子交換膜、質(zhì)子交換膜或氫離子選擇膜。12. -種包括權(quán)利要求1所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的電解溶錫裝置的系統(tǒng)，其特 征在于:該系統(tǒng)包括電解溶錫裝置(1)、電解循環(huán)槽(10)、電鍍槽(12)、管線(8)和循環(huán)栗;其 中： 該系統(tǒng)有電解溶錫裝置（1)-電解循環(huán)槽（10)，電解循環(huán)槽（10)-電鍍槽（12)兩個(gè)液體 循環(huán)如下：電解溶錫裝置(1)產(chǎn)生的補(bǔ)充錫液進(jìn)入電解循環(huán)槽（10)與其中的循環(huán)液混合、補(bǔ) 充Sn2+離子后返回電解溶錫裝置（1);經(jīng)過鍍錫過程損失了Sn 2+離子的電鍍液，從電鍍槽 (12)排入電解循環(huán)槽(10)內(nèi)，與補(bǔ)充錫液混合、補(bǔ)充Sn2+離子后，返回電鍍槽(12)內(nèi)； 通過電解循環(huán)槽（10)或檢測(cè)電鍍槽（12)內(nèi)二價(jià)錫離子的濃度，調(diào)節(jié)電解溶錫裝置（1) 中電解電流的大小。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的系統(tǒng)，其特征在于： 所述電解循環(huán)槽（10)的頂部設(shè)有蓋子，上部設(shè)置有循環(huán)槽第一入口（23)和第二入口 (24)，下部設(shè)置有循環(huán)槽第一出口（22)和第二出口（25); 所述電鍍槽（12)的上部和下部分別設(shè)置有電鍍槽電鍍液出口（26)和電鍍槽電鍍液入 口（27); 所述電鍍槽電鍍液出口（26)通過管線（8)與循環(huán)槽第二入口（24)連接;循環(huán)槽第一出 口（22)通過管線(8)依次與第一循環(huán)栗(9)和電解溶錫裝置（1)的循環(huán)液進(jìn)口（17)連接；電 解溶錫裝置(1)的補(bǔ)充錫液出口（18)通過管線(8)與循環(huán)槽第一入口（23)連接;循環(huán)槽第二 出口（25)通過管線(8)依次與第二循環(huán)栗（11)和電鍍槽電鍍液入口（27)連接，將循環(huán)液輸 入電鍍槽(12)作為電鍍液。14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的系統(tǒng)，其特征在于:所述電解循 環(huán)槽(1 〇)的材質(zhì)為以下耐腐蝕性的材料中的一種:有機(jī)玻璃、PTFE、PVC、PE或PP。15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的系統(tǒng)，其特征在于：所述管線 (8)具有耐腐蝕性，采用耐強(qiáng)酸的硅膠管或PPH管。16. -種利用權(quán)利要求12所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的系統(tǒng)的方法，其特征在于： 該方法包括電解溶錫、循環(huán)混合和電鍍步驟，其中： 在電解溶錫步驟中，電解溶錫裝置（1)產(chǎn)生的含有大量Sn2+離子的補(bǔ)充液，該補(bǔ)充液從 電解溶錫裝置(1)的陽(yáng)極室（15)輸入電解循環(huán)槽(10)內(nèi)； 在循環(huán)混合步驟中，進(jìn)入電解循環(huán)槽（10)內(nèi)的所述補(bǔ)充錫液，與電解循環(huán)槽（10)內(nèi)的 循環(huán)液混合，補(bǔ)充循環(huán)液中的Sn2+離子;經(jīng)過鍍錫過程損失了 Sn2+離子的電鍍液，從電鍍槽 (12)排入電解循環(huán)槽（10)內(nèi)，與補(bǔ)充錫液混合、補(bǔ)充Sn2+離子后，返回電鍍槽（12)內(nèi)作為電 鍍液； 該方法中，通過檢測(cè)電鍍槽（12)或電解循環(huán)槽（I0)內(nèi)二價(jià)錫離子的濃度，調(diào)節(jié)電解溶 錫裝置(1)中電解電流的大小。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的方法，其特征在于： a、 在鍍錫裝置運(yùn)行的同時(shí)，開啟第一循環(huán)栗(9)、第二循環(huán)栗（11)和電解溶錫裝置（1) 的直流電源(7)，從錫粒添加口（6)向電解溶錫裝置(1)的陽(yáng)極室（15)內(nèi)添加金屬錫粒(4); b、 電解液在電解溶錫裝置（1)陽(yáng)極室（15)內(nèi)與金屬錫粒(4)發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生Sn2+離子 和H+離子;H +離子透過離子交換膜(5)進(jìn)入陰極室（20 )，在陰極室（20)內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)放出 氫氣，氫氣從陰極室(20)的排氫氣口排出或回收;絕大多數(shù)Sn2+離子留在陽(yáng)極室（15)的電解 液中； C、含有大量Sn2+離子的電解液從陽(yáng)極室（15)的補(bǔ)充錫液出口（18)，通過管線(8)經(jīng)循環(huán) 槽第一入口（23)進(jìn)入電解循環(huán)槽（IO)內(nèi)，與電解循環(huán)槽（IO)內(nèi)的電解液混合，補(bǔ)充電解液 中的Sn2+離子； d、 補(bǔ)充了Sn2+離子的電解液從循環(huán)槽第二出口（25)，通過管線(8)和第二循環(huán)栗（11)經(jīng) 電鍍槽電鍍?nèi)肟冢?27)進(jìn)入電鍍槽(12)內(nèi)，維持電鍍槽(12)內(nèi)電解液中Sn2+離子的平衡； e、 經(jīng)過鍍錫過程損失了Sn2+離子的電解液，從電鍍槽電鍍液出口（26)排出，通過管線 (8)經(jīng)循環(huán)槽第二入口（24)進(jìn)入電解循環(huán)槽(10)內(nèi)，然后經(jīng)循環(huán)槽第一出口（22)、管線(8)、 第一循環(huán)栗(9)和循環(huán)液進(jìn)口（17)進(jìn)入電解溶錫裝置（1)陽(yáng)極室（15)內(nèi)；然后重復(fù)步驟b至 步驟e。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的補(bǔ)充電鍍錫液二價(jià)錫離子的方法，其特征在于:通過改變電 解溶錫裝置(1)直流電源(7)的電流大小，控制Sn2+離子的含量在指標(biāo)范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】C25D21/18GK105908247SQ201610323518
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】劉軍梅, 郭振英, 楊綠
【申請(qǐng)人】中國(guó)鋼研科技集團(tuán)有限公司, 新冶高科技集團(tuán)有限公司