錫酸鈉工業(yè)生產(chǎn)結(jié)晶工藝的研究

謝雪珍

(柳州華錫銦錫材料有限公司, 廣西 柳州 545005)

錫酸鈉工業(yè)生產(chǎn)結(jié)晶工藝的研究

謝雪珍

(柳州華錫銦錫材料有限公司, 廣西 柳州 545005)

在錫酸鈉結(jié)晶過程中加入超細(xì)晶種誘導(dǎo)可以生產(chǎn)出大顆粒晶狀產(chǎn)品，外觀得到了改善，保質(zhì)期延長。最佳晶種制備工藝：真空度為-0.09 MPa，濃縮波美度為1.15°Be′，攪拌速度為90 r/min，結(jié)晶時間1 h，結(jié)晶溫度為130 ℃。最佳結(jié)晶工藝：在1.10～1.1°Be′溶液波美度下加入晶種，真空度為-0.08 MPa，晶種加入速度為14 g/s，攪拌速度為50 r/min，結(jié)晶時間6 h，結(jié)晶溫度為80 ℃。此條件下得到的產(chǎn)品晶體均勻，光澤度好，粒度在220～250 μm，保質(zhì)期由192 d延長至250 d。

錫酸鈉； 晶種； 結(jié)晶； 濃縮

錫酸鈉是較早應(yīng)用的錫化工產(chǎn)品，主要用于堿性鍍錫及錫合金生產(chǎn)中，錫酸鈉電鍍液能在不需要加入添加劑的情況下，在適當(dāng)處理的基體表面鍍上無光澤、平滑的鍍錫層，鍍錫層經(jīng)“流動熔化”處理后，可變得光亮，以錫酸鈉為基礎(chǔ)的電鍍液具有性能可靠、鍍層質(zhì)量高、易于操作、對電解槽要求低、對鋼無腐蝕性等優(yōu)點，如今仍廣泛用于精加工的鋼鐵零部件電鍍中。因鍍錫層與基體金屬的結(jié)合力較好，鍍液的分散能力強，且不需要添加劑，對鍍前的清洗工作要求不高。

在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)傳統(tǒng)連續(xù)濃縮結(jié)晶、烘干、破碎出來的錫酸鈉產(chǎn)品為粉末狀[1-2]，存在以下幾個弊端：一是粉末狀產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，容易造成物料流失；二是粉末狀錫酸鈉產(chǎn)品在儲存過程中，由于顆粒細(xì)小，容易吸收空氣中的水分和二氧化碳，影響產(chǎn)品的澄清度，從而對其使用性能也造成了一定的影響；三是粉末狀錫酸鈉產(chǎn)品造成生產(chǎn)車間粉塵飛揚，給工人的身體健康帶來影響。

結(jié)晶狀錫酸鈉[3]與粉末狀錫酸鈉相比，晶體產(chǎn)品更方便客戶儲存和使用，保質(zhì)期更長，溶解速度更快。本文擬通過在錫酸鈉間歇式濃縮結(jié)晶時加入晶種，以找到生產(chǎn)晶狀錫酸鈉產(chǎn)品的最佳工藝參數(shù)。

1 試驗部分

1.1 儀器及試劑

原子吸收分光光度計(TAS—990F)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司?？梢姽夥止夤舛扔?721)，上海菁華科技儀器有限公司。

1.2 試驗步驟

按圖1步驟進行生產(chǎn)，試驗研究重點在于晶種的制備和濃縮結(jié)晶工藝條件的確定。產(chǎn)品按GB/T 26040—2010要求進行化驗分析。

圖1 錫酸鈉生產(chǎn)步驟

1.3 結(jié)果與討論

1.3.1 晶種的制備

經(jīng)初步研究表明，晶種越細(xì)，結(jié)晶誘導(dǎo)效果越好。為了得到制備超細(xì)晶種的最佳工藝參數(shù)，采用正交試驗法進行了小試，確定的因素位級如表1。

根據(jù)因素位級表，選用L16 (45)試驗表進行試驗研究，結(jié)果見表2。

由表2結(jié)果可以看出，制備超細(xì)晶種的最佳工藝參數(shù)為A4B2C3D1E4，即真空度為-0.09 MPa，濃縮波美度為1.15°Be′，攪拌速度為90 r/min，結(jié)晶時間1 h，結(jié)晶溫度為130 ℃。在此最佳工藝條件下制備得到的錫酸鈉產(chǎn)品顆粒細(xì)且均勻。

表1 因素位級表

注：錫酸鈉溶液中，Sn4+濃度為60～70 g/L，游離氫氧化鈉濃度為50～80 g/L。

1.3.2 結(jié)晶工藝條件的確定

通過在結(jié)晶過程中加入晶種誘發(fā)結(jié)晶，嚴(yán)格控制結(jié)晶條件，以得到粒度均勻，晶體粒度大的結(jié)晶狀產(chǎn)品。

1.3.2.1 晶種加入量對產(chǎn)品的影響

表3為晶種加入量對產(chǎn)品的影響。由表3可以看出，當(dāng)晶種加入量是溶液中產(chǎn)品的4%時，得到的晶體晶體均勻，光澤度好，為180～250 μm，繼續(xù)增加晶種加入量也可得到均勻、光澤度好的產(chǎn)品，但生產(chǎn)成本會增加，因此最佳的晶種加入量為4%。

表2 L16 (45)正交試驗表

1.3.2.2 晶種加入時機的確定

本文通過在溶液不同的波美度下加入晶種，以確定晶種的最佳加入時機。表4為晶種加入的時機對產(chǎn)品的影響。

由表4可以看出，在1.10～1.15°Be′溶液波美度下加入晶種最為合適，此條件下得到的產(chǎn)品晶體均勻，光澤度好，粒度在180～250 μm。

1.3.2.3 結(jié)晶工藝條件的確定

為了得到最佳結(jié)晶工藝條件，用正交試驗進行了小試，確定的因素位級如表5。

表3 晶種加入量對產(chǎn)品的影響

表4 晶種加入時機對產(chǎn)品的影響

表5 因素位級表

注：錫酸鈉溶液中，Sn4+濃度為60～70 g/L，游離氫氧化鈉濃度為50～80 g/L；終點控制波美度在1.30～1.35°Be′。

根據(jù)因素位級表5，選用L16 (45)試驗表進行

試驗，結(jié)果見表6。

由表6試驗結(jié)果可以看出，錫酸鈉濃縮結(jié)晶的最佳工藝參數(shù)為A4B3C2D4E1，即真空度為-0.08 MPa，晶種加入速度為14 g/s，攪拌速度為50 r/min，結(jié)晶時間6 h，結(jié)晶溫度為80 ℃。在此最佳工藝條件下得到的錫酸鈉產(chǎn)品顆粒大、均勻、光澤度好。

1.3.3 晶種在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

將晶種制備工藝和濃縮結(jié)晶工藝應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)錫酸鈉，共生產(chǎn)了4批產(chǎn)品，產(chǎn)品的結(jié)果及保質(zhì)期跟蹤結(jié)果如表7。

表6 L16 (45)正交試驗表

表7 車間生產(chǎn)產(chǎn)品的各項指標(biāo)

結(jié)果表明，在最佳結(jié)晶工藝條件下，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品各項指標(biāo)達到了GB/T 26040—2010的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 結(jié)論

研究表明，錫酸鈉產(chǎn)品在濃縮結(jié)晶過程中加入超細(xì)晶種誘導(dǎo)可以生產(chǎn)出大顆粒的晶狀產(chǎn)品，產(chǎn)品外觀得到了改善，保質(zhì)期得到了延長。得到的最佳晶種制備工藝是：真空度為-0.09 MPa，濃縮波美度為1.15°Be′，攪拌速度為90 r/min，結(jié)晶時間1 h，結(jié)晶溫度為130 ℃。利用晶種誘導(dǎo)生產(chǎn)錫酸鈉產(chǎn)品的最佳結(jié)晶工藝參數(shù)是：真空度為-0.08 MPa，晶種加入速度為14 g/s，攪拌速度為50 r/min，結(jié)晶時間6 h，結(jié)晶溫度為80 ℃，在1.10～1.15°Be′溶液波美度下加入晶種最為合適，此條件下得到的產(chǎn)品晶體均勻，光澤度好，粒度在220～250 μm，保質(zhì)期由原來的192 d延長至250 d左右。

[1] 李祥彥,黃蕭,何興等. 同離子效應(yīng)在錫酸鈉結(jié)晶中的應(yīng)用[J]. 電子技術(shù)論壇, 2014, (3) :163-164.

[2] 李祥彥,段富良,黃蕭等. 一種錫酸鈉制備結(jié)晶方法[P]. 中國：103964493A,2014-08-06.

[3] 謝雪珍,葉有明,農(nóng)永萍等. 大顆粒錫酸鈉晶體的生產(chǎn)方法[P]. 中國：104973620A,2015-10-14

Study on crystallization process of sodium stannate industrial production

XIE Xue-zhen

Ultra-fine crystal seed is added to sodium stannate crystallization process to produce large-particle crystalline product, so that the product appearance is improved and expiration date extended. The optimum crystal seed preparation process: vacuum degree is -0.09 MPa, concentration Baume degree is 1.15, agitation speed is 90 r/min, crystallization time is 1 h, and crystallization temperature is 130 ℃. The optimum crystallization process: the crystal seed is added at Baume degree of 1.10～1.15 and vacuum degree -0.08 MPa, crystal seed addition speed is 14 g/s, agitation speed is 50 r/min, crystallization time is 6 h, crystallization temperature is 80 ℃. Under such conditions, the obtained crystalline product is even with good glossiness, the particle size is 220～250 μm and expiration date extended from 192 d to 250 d.

sodium stannate; crystal seed; crystallization; concentration

謝雪珍(1983—)，女，工程師，主要從事有色金屬深加工產(chǎn)品的生產(chǎn)和開發(fā)。

TQ134.32

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