葉有明 楊育兵 王運龍

(柳州華錫銦錫材料有限公司， 廣西 柳州 545005)

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試驗研究

一種利用多元含錫物料制備高純錫酸鈉的研究

葉有明 楊育兵 王運龍

(柳州華錫銦錫材料有限公司， 廣西 柳州 545005)

多元含錫物料； 雜質(zhì)離子； 去除率； 高純錫酸鈉

隨著社會的進步與發(fā)展，金屬錫被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。金屬錫用量的增加，產(chǎn)生的錫渣物料也相應(yīng)增加。因此，如何回收錫廢料中的錫不僅順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展國家戰(zhàn)略，提高錫資源回收利用率，而且會帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 試驗原料和試劑

1.1 試驗原料

試驗中所用多元含錫物料包括各種含錫廢料，其物料狀態(tài)為塊狀。含錫物料化學(xué)成分如表1所示：

表1 多元含錫物料的主要成分 %

1.2 試劑

試驗中所用的試劑如表2所示。

表2試驗試劑

試劑名稱化學(xué)式級別碳酸鈉Na2CO3CP氧化鈣CaOCP氫氧化鈉NaOHCP硝酸鈉NaNO3CP

1.3 工藝流程

該試驗所用的工藝流程圖如圖1所示。

2 試驗原理

(1)

2.2 降A(chǔ)s原理

圖1 錫酸鈉生產(chǎn)工藝流程圖

利用CaO在堿性條件下與 As5+形成Ca3(AsO4)2沉淀[1-2]，通過浸出反應(yīng)Ca3(AsO4)2沉淀與錫酸鈉溶液進行分離，從而達到去除目的。反應(yīng)式如下：

2Na2AsO4+N2+2H2O

(2)

(3)

3 結(jié)果與分析

圖2 碳酸鈉溶液濃度對去除率的影響

3.2 Sn/CaO摩爾比對As去除率的影響

保持其他條件不變，在煅燒反應(yīng)過程中保持焙燒溫度為875 ℃，焙燒時間為45 min的條件下，依次改變Sn /CaO摩爾比，研究Sn /CaO摩爾比對As去除率的影響的關(guān)系，得出與之相應(yīng)的相關(guān)曲線圖，如圖3所示：

圖3 Sn/CaO摩爾比對As去除率的影響

從圖3中分析可知，隨著Sn/CaO摩爾比的增加，As去除率先保持小幅上升，然后急劇上升，最后保持平穩(wěn)趨勢。分析認為，當Sn/CaO摩爾比在0.5～1時，此時由于CaO的加入量少，仍有大量的As存在于粗錫酸鈉中，因此去除率低；但隨著CaO含量的增加，此時在反應(yīng)過程中大量的As以化合物Ca3(AsO4)2存在于反應(yīng)物中，使得As的去除率急劇增加，當CaO的加入量繼續(xù)增加時，As的去除率保持平穩(wěn)不變。因此，生產(chǎn)工藝中進料Sn/CaO最佳摩爾比定為2。

3.3 堿濃度對Fe3+去除率的影響

保持其他條件不變，在浸出過程中，依次改變NaOH的濃度，得出堿度與Fe3+去除率的關(guān)系圖，如圖4所示：

圖4 不同堿度對Fe的去除率的影響

由于物料中含鐵量高，因此在浸出過程中，必須控制一定的堿度使得Fe3+變成Fe(OH)3沉淀與溶液分離。從圖中可以看出隨著堿度的增加，溶液中Fe去除率先上升后下降。當堿度維持在5 g/L～15 g/L時，F(xiàn)e去除率從70%上升至95%，繼續(xù)增加堿度，F(xiàn)e去除率反而下降。分析認為Fe3+變成Fe(OH)3需要維持在一定得pH條件，當pH超過一定的范圍時，F(xiàn)e(OH)3沉淀又發(fā)生了可逆反應(yīng)[3]，因此其去除率反而下降。因此我們選擇最佳堿度在～15 g/L。

3.4 焙燒溫度對錫浸出率的影響

保持其他條件不變：在Sn/CaO摩爾比為2、焙燒時間為45 min的條件下研究焙燒溫度對錫浸出率的影響，得出關(guān)系圖如圖5所示：

圖5 焙燒溫度對錫浸出率的影響

從圖5可以看出，隨著焙燒溫度的增加，錫浸出率先上升后下降。當溫度為775 ℃時，含錫物料與氧化劑反應(yīng)較少，錫酸鈉生成量低，因而錫浸出率低，為26.31%。當溫度在825 ℃～875 ℃區(qū)間時，隨著溫度的提高，錫浸出率顯著增加；在此溫度區(qū)間內(nèi)，焙燒溫度升高，反應(yīng)越容易進行，反應(yīng)速率增加，含錫物料反應(yīng)的量多，錫酸鈉轉(zhuǎn)化率提高，因而錫浸出率增加。當焙燒溫度為875 ℃時，含錫物料焙燒反應(yīng)速率達最大值，反應(yīng)趨于平衡，錫酸鈉生成率最高，錫浸出率達最大，約90.62%。繼續(xù)升高溫度至925 ℃時，錫浸出率降低。試驗過程中發(fā)現(xiàn)，錫浸出

率降低可能是由于氧化劑發(fā)生熔融，降低氧化劑對含錫物料對焙燒反應(yīng)的促進作用，導(dǎo)致錫酸鈉的生成量有所降低。因此，錫浸出率呈現(xiàn)下降的趨勢。綜合考慮降低反應(yīng)能耗方面，將焙燒溫度選擇為875 ℃。

3.5 焙燒時間對錫浸出率的影響

保持其他條件不變：在Sn/CaO摩爾比為2、焙燒溫度為875 ℃的條件下分別在研究焙燒時間對錫浸出率的影響，得出關(guān)系圖如圖6所示：

圖6 焙燒時間對錫浸出率的影響

由圖6可知，隨焙燒時間的增加，錫浸出率先增加后保持不變。當時間小于20 min時，錫浸出率較低。隨著焙燒時間的增加，錫浸出率明顯增加，繼續(xù)延長時間，錫浸出率增加的趨勢放緩；在含錫物料生成錫酸鈉的反應(yīng)時間段內(nèi)時，焙燒時間越長，反應(yīng)越趨近平衡，含錫物料反應(yīng)越完全，焙燒樣中錫殘留量越少，錫酸鈉生成率越高，錫浸出率越高。焙燒時間為40 min時，焙燒反應(yīng)趨近平衡，含錫物料反應(yīng)趨近完全，焙燒樣中錫殘留量最少，錫酸鈉生成率達到最高，相應(yīng)錫浸出率也達到最大值；繼續(xù)增加焙燒時間對錫浸出率影響不大，所以焙燒時間>40 min時，錫酸鈉生成率不再提高，錫浸出率保持不變。因此，最佳的焙燒時間確定為40 min。

3.6 試驗結(jié)果

錫酸鈉目前執(zhí)行的國標為GB/T26040—2010，如表3所示：

表3錫酸鈉國標GB/T26040—2010

名稱牌號化學(xué)成分質(zhì)量分數(shù)/%Sn不小于雜質(zhì),不大于PbSbAsFe游離堿(NaOH計)硝酸鹽(NO-3計)堿不溶物錫酸鈉Sn-42420.00200.00250.00100.023.50.10.1

通過以上工藝，我們試驗中制備出來的錫酸鈉產(chǎn)品檢驗指標如表4所示。

表4錫酸鈉產(chǎn)品各項指標

產(chǎn)品牌號化學(xué)成分質(zhì)量分數(shù)/%Sn不小于雜質(zhì),不大于PbSbAsFe游離堿(NaOH計)硝酸鹽(NO-3計)堿不溶物錫酸鈉Sn-4243.160.00130.00210.00080.00363.210.0750.08

從表3、表4中數(shù)據(jù)對比可知，經(jīng)過該工藝生產(chǎn)出來的錫酸鈉產(chǎn)品在Sn主成分、Fe、As等各項指標明顯優(yōu)于錫酸鈉GB/T26040—2010，因此，該工藝是一條適合制備高純錫酸鈉的工業(yè)化生產(chǎn)路線。

4 結(jié)論

[1] 黃妙珍. 除砷方法的綜述[J]. 環(huán)境，2008，(1).

[2] 劉琦，王冰， 周華強. 高砷酸性廢水除砷的研究[J]. 平頂山師專學(xué)報，2004,(5).

[3] 劉輝利，梁美娜，朱義年，等. 氫氧化鐵對砷的吸附與沉淀機理[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 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

葉有明(1970—)，男，廣西賓陽人，高級工程師，從事錫化工生產(chǎn)工作。

2015-08-06

2015-09-06

TF814

B

1672-6103(2016)03-0067-04