专利名称：锡酸钾的生产新方法
技术领域：
本发明属于一种无机化合物锡酸钾的生产工艺，是采用四氯化锡生产锡酸钾的新方法。
背景技术：
锡酸钾是一种含锡的碱性无机化合物，产品为白色结晶，易溶于水，溶液呈碱性。锡酸钾广泛用于电镀行业，主要应用于电子行业、汽车制造、罐装食品盒、精密仪器等镀锡；也应用于织物印染工业、玻璃、陶瓷、造币等工业。锡酸钾是一种极佳的镀锡用无机锡盐，与锡酸钠相比，具有电镀速度快、镀层质量高等优点；与酸性镀锡工艺相比，具有镀液稳定性高、电镀设施简单等优点。
关于锡酸钾的生产方法，郑铁锋1993年申请的中国专利CN1078444，公开了一种碱金属锡酸盐的制备方法，是以金属锡为原料，直接与浓硝酸和浓盐酸的混合酸起反应，然后将反应后的澄清液缓慢与浓氨水作用，反应得到的白色沉淀完全溶解于碱溶液中，加入适量过氧化氢，经浓缩、结晶、烘干和粉碎可得到纯净的碱金属锡酸盐。而顾榴根2003年申请的中国专利CN1546383A中提供了一种锡酸钾的制备方法，则是采用锡和浓硝酸生成β-锡酸，再将β-锡酸与氢氧化钾加热共熔，冷却，加水溶解，过滤，蒸发浓缩析出结晶产物锡酸钾。
根据我们对锡酸钾中试生产的研究，上述两种方法制备锡酸钾均用浓硝酸为主要原料，反应会产生大量的氮氧化合物如二氧化氮气体，这是一种非常有害的污染物，需要用碱液吸收处理后才能排放。用浓硝酸、浓盐酸混合与锡反应，若酸过量，则反应完全，但游离酸高，中和需用碱多；若锡过量，则反应不完全，有大量二价锡存在，若不脱除，电镀时会对镀层质量产生严重影响，反应之后需要用过氧化氢进一步氧化二价锡，造成锡酸钾转化率低，生产成本增高，因此，反应终点难控制。用浓硝酸与锡反应，生成的β-锡酸化学活性差，常温下不能溶解于碱溶液中，需要与浓碱在200℃～300℃共熔，合成条件苛刻，操作困难，增加能耗、设备投资及产品成本；并且共熔过程腐蚀设备产生的杂质难以除去，造成产品纯度、白度不高，产品在使用时，水溶解后溶液浑浊或带有颜色，影响电镀等应用中的使用效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种锡酸钾的生产新方法，其各步骤反应完全，容易操作，不产生有毒废气，洗涤废水容易处理，设备的防腐要求也降低，锡的转化率高，反应产物纯度高，生产成本低。
解决本发明的技术问题所采用的技术方案是①金属锡与氯气反应，合成四氯化锡；②四氯化锡与碱中和，得到的沉淀经过加水洗涤，固液分离，得到正锡酸；③正锡酸与氢氧化钾合成锡酸钾，经过蒸发浓缩、干燥后，得到锡酸钾产品。
在上述技术方案中，将氯气加入到金属锡中，反应迅速，常温即可进行；反应彻底，锡转化率大于99％；反应产物纯度高，四氯化锡含量大于99.5％，重金属含量小于0.01％；反应原料虽然用到气体(氯气)，但是，反应产物四氯化锡是液体，反应过程无气体产生，所以可以密闭进行，并不需要大量吸收处理。
将四氯化锡(无水或含有水)与水溶液中能提供OH-的碱(如氨、氨水、碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠之中的一种或几种)混合，中和到终点PH值为2～10，较优值是PH值为6～7，中和反应温度10℃～90℃，较优值是40℃～60℃，然后加水洗涤，脱除Cl-等杂质。此时的洗涤废水PH值6～7，(主要是含无机盐如NH4Cl 20～30g/l等)，不需要作太多处理，就可以排放；废水含锡小于0.01g/l，洗涤作业锡损失率小于0.1％。沉淀经过洗涤，固液分离后得到正锡酸(固体，又叫α-锡酸)。
中和、固液分离所得的正锡酸是一种两性物质，具有纯度高、粒度细、化学反应活性高等特点，常温下就能溶解于氢氧化钾水溶液中。因此，与其他含锡物料如偏锡酸(又叫β-锡酸)、二氧化锡(人工合成或天然锡石)、金属锡相比，正锡酸是合成锡酸钾的极佳中间体。用它与氢氧化钾合成锡酸钾，是在常温、常压下进行，反应速度很快，一接触反应就完成；反应彻底，无残渣，锡转化率大于99％；反应产物纯度高，锡酸钾含量大于98％(进口产品对锡酸钾含量要求是大于96％)，重金属含量小于0.01％。正锡酸与氢氧化钾在常温、常压，氢氧化钾与正锡酸折算为氢氧化钾与锡按摩尔比2∶1计量加入，搅拌，完成合成反应。然后加热，首先将产物中大量的水以水蒸气的形式脱除，蒸发浓缩到全部形成固体，再将固体(锡酸钾结晶体)放入带有搅拌的干燥机中(如耙式真空干燥机)，进一步脱水，同时将物料搅散，干燥成合格品，产品质量符合国内、国外标准要求。
由于是采用四氯化锡为原料制备锡酸钾，无二价锡存在，不需要用氧化剂再氧化，产品质量高，生产成本低。合成锡酸钾工序是锡酸钾生产中的关键工序，它决定了锡酸钾产品的质量、生产成本等。因此，用四氯化锡制备正锡酸，再由正锡酸合成锡酸钾，工艺优势明显。总之，本发明采用四氯化锡为原料生产锡酸钾，各步骤反应完全，容易操作，不产生有毒废气，洗涤废水容易处理，设备的防腐要求也降低，产品纯度、白度、产出率得到提高，生产成本降低，是一种工业化规模生产高品质锡酸钾的好方法。
本发明的整个工艺步骤如以下反应式所示
图1为本发明用四氯化锡生产锡酸钾的工艺流程图具体实施方式
实例1在密闭条件下将氯气加入到金属锡中，氯化反应生成四氯化锡。取碳酸氢铵120Kg、浓氨水240Kg、水600Kg混合，搅拌，缓慢加入无水四氯化锡300Kg，调节四氯化锡加入量，控制中和终点PH值为6～7，温度40℃～60℃。中和操作完成后，加水洗涤沉淀3次，每次加水3000Kg，搅拌10分钟，澄清8小时后，虹吸上清排放。经过洗涤的沉淀用离心机过滤后，得到正锡酸。称重，取样化验锡含量，计算出正锡酸中所含锡的重量，按氢氧化钾与锡摩尔比2∶1称取氢氧化钾，加入正锡酸中，搅拌混合。加热，蒸发浓缩，固体加入带搅拌的干燥机中干燥后得锡酸钾产品340Kg，锡酸钾含量98.56％，As 0.0003％，Pb0.002％，Fe 0.001％，KCl 0.2％，游离KOH 0.4％，KNO30.01％，水不溶物0.04％，蓝光白度值82。水溶解液清亮，吨产品耗锡0.41吨。
实例2将600Kg无水四氯化锡缓慢加入1200Kg水中，再加入约750Kg碳酸氢铵，中和过程不断搅拌，加热，保持反应温度20℃～40℃，调节碳酸氢铵加入量，控制中和终点PH值为3.5～5。中和操作完成后，加水洗涤沉淀3次，每次加水6000Kg，搅拌10分钟，澄清8小时后，虹吸上清排放。沉淀经离心过滤后，得到正锡酸。称重，取样化验锡含量，计算出正锡酸中所含锡的重量，按氢氧化钾与锡摩尔比2∶1称取氢氧化钾加入正锡酸中，搅拌混合。加热，蒸发浓缩，固体加入带搅拌的干燥机中，干燥后得锡酸钾成品670Kg，锡酸钾含量99.28％，As 0.0005％，Pb 0.002％，Fe 0.002％，KCl 0.1％，游离KOH 0.2％，KNO30.01％，水不溶物0.05％，蓝光白度值83。水溶解液清亮，吨产品耗锡0.42吨。
实例3将600Kg无水四氯化锡缓慢加入600Kg水中，冷却到室温，搅拌，往其中加入约600Kg浓氨水中，中和过程应不断搅拌，冷却，保持反应温度60℃～80℃，调节浓氨水的加入量，控制中和终点PH值为7～8。中和操作完成后，加水洗涤沉淀3次，每次加水6000Kg，搅拌10分钟，澄清8小时后，虹吸上清排放。沉淀经离心过滤后，得到正锡酸。称重，取样化验锡含量，计算出正锡酸中所含锡的重量，按氢氧化钾与锡摩尔比2∶1称取氢氧化钾加入正锡酸中，搅拌混合。加热，蒸发浓缩，固体加入带搅拌的干燥机中，干燥后得锡酸钾成品685Kg，锡酸钾含量98.35％，As 0.0002％，Pb 0.001％，Fe 0.001％，KCl 0.3％，游离KOH 0.4％，KNO30.01％，水不溶物0.03％，蓝光白度值81。水溶解液清亮，吨产品耗锡0.41吨。
权利要求
1.一种锡酸钾的生产新方法，其特征依次由以下步骤组成1.1金属锡与氯气反应，合成四氯化锡；1.2四氯化锡与碱中和，得到的沉淀经过加水洗涤，固液分离，得到正锡酸；1.3正锡酸与氢氧化钾合成锡酸钾，经过蒸发浓缩、干燥后，得到锡酸钾产品。
2.如权利要求1所述的锡酸钾生产新方法，其特征在于四氯化锡与碱中和的终点PH值为2～10，中和反应温度10℃～90℃；在正锡酸与氢氧化钾合成时，氢氧化钾与正锡酸折算为氢氧化钾与锡按摩尔比2∶1计量加入。
3.如权利要求2所述的锡酸钾生产新方法，其特征在于中和四氯化锡时所用碱为氨水、碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠之中的一种或几种，终点PH值选6～7，中和反应温度选40℃～60℃。
全文摘要
锡酸钾的生产新方法。本发明属于一种无机化合物锡酸钾的生产工艺，是采用四氯化锡生产锡酸钾的新方法。本发明的工艺步骤是①金属锡与氯气反应，合成四氯化锡；②四氯化锡与碱中和，得到的沉淀经过加水洗涤，固液分离，得到正锡酸；③正锡酸与氢氧化钾合成锡酸钾，经过蒸发浓缩、干燥后，得到锡酸钾产品。本发明易操作，不产生有毒废气，洗涤废水容易处理，并且设备的防腐要求也降低。锡酸钾生产各步骤反应完全，简化了工艺流程，也使产品纯度、白度、产出率得到提高，成本降低，是一种工业化规模生产高品质锡酸钾的好方法。
文档编号C01D13/00GK1872699SQ20061001094
公开日2006年12月6日 申请日期2006年6月9日 优先权日2006年6月9日
发明者陈绍春, 王青, 王炜, 陈学元, 毛锐, 杜锋 申请人:云南锡业集团有限责任公司