CN109266858B - 一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，包括以下步骤：(1)向待处理的含锡碱液中加入添加剂酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解；(2)将步骤(1)的溶液进行水浴加热搅拌，加热温度为80～90℃，搅拌转速为400～600r/min，待温度稳定后向溶液中投加金属锌粉，继续搅拌反应，金属锌粉投加量是含锡碱液中锡摩尔量的2.6～3倍；(3)反应结束后停止搅拌，过滤，依次利用无水乙醇和去离子水洗涤滤饼至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得产品锡粉。本发明方法步骤简单，易于操作，制得的锡粉粒径小，质量稳定，纯度达到了97％～99％。

Description

一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物回收领域，涉及一种从含锡废物中回收金属锡的方法，具体涉及一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法。
背景技术
金属锡主要用于制造焊锡、生产锡箔、镀锡板、合金、化工制品等，广泛应用于机械制造行业、电子行业、冶金化工行业、食品包装行业等，在光伏发电领域，其核心光伏焊带的生产对锡的需求量也日益加大。近年来，随着经济的快速发展，逐年增加的锡矿砂进口量、金属锡消耗量以及我国含锡矿藏的枯竭、开采品味的不断下降，使得锡的战略意义显得更加重要，因此，从含锡废物中回收再生锡已经成为锡工业的重要发展方向。
目前，含锡废物中锡的回收主要有火法回收和湿法回收(酸法和碱法)，火法的典型工艺是反射炉还原熔炼，在高温(＞1000℃)下高价态锡被还原成金属锡加以回收。关于含锡废物酸法处理的研究较多，目前主要集中于以金属锡、氯化亚锡等形态回收锡，而碱法回收锡目前研究较少。火法回收金属锡能耗大，具有二次污染，直收率较低，而酸法回收锡需要去除大量的杂质离子，且酸性条件下溶液中进入的阴离子(F-，Cl-等)会严重腐蚀设备造成不必要的经济损失，而采用碱法置换回收金属锡不仅引入较少的杂质离子，而且还能回收高纯度高价值的金属锡。
中国专利申请CN105483385A公开了一种从锡碱溶液中回收锡的方法，虽说添加铜的氧化物和锑的氯化物能一定程度上提高了锌粉置换回收锡的速率，但是产物锡易团聚，导致纯度较低，仅能得到纯度不高的粗锡(≥85％)。
发明内容
本发明的目的是提供一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，不仅能加快锡的反应速率，而且能提高产物纯度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，包括以下步骤：
(1)向待处理的含锡碱液中加入添加剂酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解；
(2)将步骤(1)的溶液进行水浴加热搅拌，加热温度为80～90℃，搅拌转速为400～600r/min，待温度稳定后向溶液中投加金属锌粉，继续搅拌反应，金属锌粉投加量是含锡碱液中锡摩尔量的2.6～3倍；
(3)反应结束后停止搅拌，过滤，依次利用无水乙醇和去离子水洗涤滤饼至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得产品锡粉。
优选的，步骤(1)中所述添加剂投加量为50～200mg/L。
优选的，步骤(1)中所述含锡碱液中的锡含量为15～25g/L，碱浓度为100～140g/L。由于锡的溶解度随碱浓度上升而下降，锌的溶解度随碱浓度上升而上升，因此选择最佳碱浓度和锡浓度，使锡、锌的溶解度均较大。
优选的，步骤(2)中所述金属锌粉为过200目筛的锌粉。
优选的，步骤(3)中投加金属锌粉后的搅拌反应时间为30～90min。
优选的，步骤(3)中真空干燥温度为50～80℃，时间为2～3h。
进一步地，还包括金属锌粉的电解回收。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明方法步骤简单，易于操作，通过投加极少量的添加剂酒石酸锑钾，实现反应过程中锡粉的分散以及提高反应产物锡的纯度；
2.本发明提供的方法制得锡粉粒径小，质量稳定，纯度达到了97％～99％，极大的提高了锡粉的品味保证，且产物形貌粒径更小，更有利于进一步机械磨细步骤。
附图说明
图1为对比例无添加剂存在条件下回收的锡粉的形貌图，
图2为本发明实施例2添加酒石酸锑钾之后回收的锡粉形貌图，
图3为对比例和本发明实施例2分别回收的锡粉的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
对比例
一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，包括以下步骤：
(1)利用去离子水、氢氧化钠和锡酸钠混合制成含锡碱液，其中锡含量为20g/L，碱浓度为120g/L；
(2)将含锡碱液置于水浴锅中，加热到90℃，转速设置为500r/min，待温度稳定后向溶液中投加过200目筛的金属锌粉，继续搅拌反应45min，金属锌粉投加量是含锡碱液中锡摩尔量的2.6倍；
(3)反应结束后停止搅拌，过滤，依次利用无水乙醇和去离子水洗涤滤饼，至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得产品锡粉，测得其纯度为86.23％。
实施例1
一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，包括以下步骤：
(1)利用去离子水、氢氧化钠和锡酸钠混合制成含锡碱液，其中锡含量为20g/L，氢氧化钠浓度为120g/L；
(2)在配制好的含锡碱液中加入添加剂酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解，酒石酸锑钾投加量为50mg/L；
(3)将步骤(2)的溶液置于水浴锅中，加热到90℃，转速设置为500r/min，待温度稳定后向溶液中投加过200目筛的金属锌粉，继续搅拌反应45min，金属锌粉投加量是含锡碱液中锡摩尔量的2.6倍；
(4)反应结束后停止搅拌，过滤，依次利用无水乙醇和去离子水洗涤滤饼至清洗液pH呈中性，80℃真空干燥2h后即得产品锡粉，测得其纯度为98.87％。
实施例2
一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，包括以下步骤：
(1)利用去离子水、氢氧化钠和锡酸钠混合制成含锡碱液，其中锡含量为20g/L，氢氧化钠浓度为120g/L；
(2)在配制好的含锡碱液中加入添加剂酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解，酒石酸锑钾投加量为100mg/L；
(3)将步骤(2)的溶液置于水浴锅中，加热到90℃，转速设置为500r/min，待温度稳定后向溶液中投加过200目筛的金属锌粉，继续搅拌反应45min，金属锌粉投加量是含锡碱液中锡摩尔量的2.6倍；
(4)反应结束后停止搅拌，过滤，依次利用无水乙醇和去离子水洗涤滤饼至清洗液pH呈中性，60℃真空干燥2.5h后即得产品锡粉，测得其纯度为98.56％。
对比例制得的锡粉的外观形貌图如图1所示。实施例2制得的锡粉的外观形貌图如图2所示。从图1和图2中对比看到，在添加剂酒石酸锑钾存在条件下所获得锡粉晶粒更细。其反应机理是由于添加酒石酸锑钾后，锌粉先将碱液中锑置换出来与锡形成SnSb合金，SnSb合金为锡沉积提供一个基质，同时加强了反应过程中析氢副反应
Figure BDA0001825447340000041
生成的大量氢气会不断在溶液中起到鼓泡搅拌作用，因此不断的会分散沉积下来的锡，使得锡晶粒更加细化，同时由于锡不会胶结而使得锡晶粒纯度较高。
将对比例和实施例2制得的锡粉分别置于X射线衍射仪中检测，结果如图3所示，从图3的XRD图谱可看到添加酒石酸锑钾之后，产物锡中没有检测到锌粉的存在，因此可证明添加剂酒石酸锑钾后可极大提高产物锡的纯度。
实施例3
一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，包括以下步骤：
(1)利用去离子水、氢氧化钠和锡酸钠混合制成含锡碱液，其中锡含量为20g/L，氢氧化钠浓度为120g/L；
(2)在配制好的含锡碱液中加入添加剂酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解，酒石酸锑钾投加量为200mg/L；
(3)将步骤(2)的溶液置于水浴锅中，加热到90℃，转速设置为500r/min，待温度稳定后向溶液中投加过200目筛的金属锌粉，继续搅拌反应45min，金属锌粉投加量是含锡碱液中锡摩尔量的2.6倍；
(4)反应结束后停止搅拌，过滤，依次利用无水乙醇和去离子水洗涤滤饼，至清洗液pH呈中性，50℃真空干燥3h后即得产品锡粉，测得其纯度为98.13％。
实施例4
一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，包括以下步骤：
(1)利用去离子水、氢氧化钠和锡酸钠混合制成含锡碱液，其中锡含量为15g/L，氢氧化钠浓度为100g/L；
(2)在配制好的含锡碱液中加入添加剂酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解，酒石酸锑钾投加量为50mg/L；
(3)将步骤(2)的溶液置于水浴锅中，加热到80℃，转速设置为600r/min，待温度稳定后向溶液中投加过200目筛的金属锌粉，继续搅拌反应30min，金属锌粉投加量是含锡碱液中锡摩尔量的2.6倍；
(4)反应结束后停止搅拌，过滤，依次利用无水乙醇和去离子水洗涤滤饼，至清洗液pH呈中性，50℃真空干燥3h后即得产品锡粉，测得其纯度为98.96％。
实施例5
一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，包括以下步骤：
(1)利用去离子水、氢氧化钠和锡酸钠混合制成含锡碱液，其中锡含量为20g/L，氢氧化钠浓度为120g/L；
(2)在配制好的含锡碱液中加入添加剂酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解，酒石酸锑钾投加量为100mg/L；
(3)将步骤(2)的溶液置于水浴锅中，加热到80℃，转速设置为500r/min，待温度稳定后向溶液中投加过200目筛的金属锌粉，继续搅拌反应60min，金属锌粉投加量是含锡碱液中锡摩尔量的2.6倍；
(4)反应结束后停止搅拌，过滤，依次利用无水乙醇和去离子水洗涤滤饼，至清洗液pH呈中性，60℃真空干燥3h后即得产品锡粉，测得其纯度为98.45％。
实施例6
一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，包括以下步骤：
(1)利用去离子水、氢氧化钠和锡酸钠混合制成含锡碱液，其中锡含量为25g/L，氢氧化钠浓度为140g/L；
(2)在配制好的含锡碱液中加入添加剂酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解，酒石酸锑钾投加量为200mg/L；
(3)将步骤(2)的溶液置于水浴锅中，加热到85℃，转速设置为400r/min，待温度稳定后向溶液中投加过200目筛的金属锌粉，继续搅拌反应90min，金属锌粉投加量是含锡碱液中锡摩尔量的3倍；
(4)反应结束后停止搅拌，过滤，依次利用无水乙醇和去离子水洗涤滤饼，至清洗液pH呈中性，60℃真空干燥3h后即得产品锡粉，测得其纯度为98.21％。
实施例7
一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，包括以下步骤：
(1)将海南某电镀厂含锡废渣(锡含量为36％～40％之间)进行碱浸处理(浸出温度90℃，碱浸时间1.5h，NaOH浓度200g/L，液固比10，搅拌速度500r/min)得到含锡溶液，其中锡含量为20g/L，碱浓度为140g/L；
(2)然后在实际含锡碱溶液中加入添加剂酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解，酒石酸锑钾投加量为50mg/L；
(3)将步骤(2)的溶液置于水浴锅中，加热到90℃，转速设置为500r/min，待温度稳定后向溶液中投加过200目筛的金属锌粉，继续搅拌反应60min，金属锌粉投加量是含锡碱液中锡摩尔量的3倍；
(4)反应结束后停止搅拌，过滤，依次利用无水乙醇和去离子水洗涤滤饼至清洗液pH呈中性，50℃真空干燥3h后即得产品锡粉，测得其纯度为97.96％；
(5)滤液直接进行电解回收锌粉(回收步骤参考中国专利申请CN105483385A公开的技术方案)。
实施例8
一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，包括以下步骤：
(1)将海南某电镀厂含锡废渣(锡含量为36％～40％之间)进行碱浸处理(浸出温度90℃，碱浸时间1.5h，NaOH浓度200g/L，液固比10，搅拌速度500r/min)得到含锡溶液，其中锡含量为20g/L，碱浓度为140g/L；
(2)然后在实际含锡碱溶液中加入添加剂酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解，酒石酸锑钾投加量为100mg/L；
(3)将步骤(2)的溶液置于水浴锅中，加热到90℃，转速设置为500r/min，待温度稳定后向溶液中投加过200目筛的金属锌粉，继续搅拌反应60min，金属锌粉投加量是含锡碱液中锡摩尔量的3倍；
(4)反应结束后停止搅拌，过滤，依次利用无水乙醇和去离子水洗涤滤饼至清洗液pH呈中性，60℃真空干燥2.5h后即得产品锡粉，测得其纯度为97.78％；
(5)滤液直接进行电解回收锌粉(回收步骤参考中国专利申请CN105483385A公开的技术方案)。
实施例9
一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，包括以下步骤：
(1)将海南某电镀厂含锡废渣(锡含量为36％～40％之间)进行碱浸处理(浸出温度90℃，碱浸时间1.5h，NaOH浓度200g/L，液固比10，搅拌速度500r/min)得到含锡溶液，其中锡含量为20g/L，碱浓度为140g/L；
(2)然后在实际含锡碱溶液中加入添加剂酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解，酒石酸锑钾投加量为200mg/L；
(3)将步骤(2)的溶液置于水浴锅中，加热到90℃，转速设置为500r/min，待温度稳定后向溶液中投加过200目筛的金属锌粉，继续搅拌反应60min，金属锌粉投加量是含锡碱液中锡摩尔量的3倍；
(4)反应结束后停止搅拌，过滤，依次利用无水乙醇和去离子水洗涤滤饼至清洗液pH呈中性，80℃真空干燥2h后即得产品锡粉，测得其纯度为97.74％；
(5)滤液直接进行电解回收锌粉(回收步骤参考中国专利申请CN105483385A公开的技术方案)。

Claims (5)

1.一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）向待处理的含锡碱液中加入添加剂酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解；所述含锡碱液中的锡含量为15~25g/L，碱浓度为100~140g/L，所述添加剂投加量为50~200mg/L；
（2）将步骤（1）的溶液进行水浴加热搅拌，加热温度为80~90℃，搅拌转速为400~600r/min，待温度稳定后向溶液中投加金属锌粉，继续搅拌反应，金属锌粉投加量是含锡碱液中锡摩尔量的2.6~3倍；
（3）反应结束后停止搅拌，过滤，依次利用无水乙醇和去离子水洗涤滤饼至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得产品锡粉。
2.根据权利要求1所述的一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，其特征在于，步骤（2）中所述金属锌粉为过200目筛的锌粉。
3.根据权利要求1所述的一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，其特征在于，步骤（2）中投加金属锌粉后的搅拌反应时间为30~90min。
4.根据权利要求1所述的一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，其特征在于，步骤（3）中真空干燥温度为50~80℃，时间为2~3h。
5.根据权利要求1所述的一种从含锡碱液中锌粉置换回收锡的方法，其特征在于，还包括金属锌粉的电解回收。
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电镀工业含锡泥渣碱浸-锌粉置换回收锡的研究;田源;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20180331;B023-68 *

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