盐酸浸出热镀锡烟尘的研究

张 宝，史 威，李 倩，王健龙，刘 益

(中南大学冶金与环境学院，湖南长沙 410083)

锡是银白色金属，熔点为231.96℃，具有良好的延展性［1］，能与许多金属形成无毒、耐腐蚀的合金，主要应用于制造合金和包装材料等［2～4］。锡最重要的用途之一是用于金属表面镀锡，以起保护或装饰作用，并在防腐、防污剂、催化剂和阻燃剂等方面广为应用［5～7］。

在热镀锡过程中，因助焊剂与高温锡液接触气化，产生大量刺激性气味烟尘，其主要成分包括锡的化合物粉尘、氯化物和碳氢化合物等。目前对该类烟尘无有效的处理方法，只能直接外排［8～10］。而从二次资源中回收锡的方法主要有氧化熔炼［11］、碱浸出［12，13］、电解精炼［14］等，但存在锡的综合利用率低、成本高、设备复杂等问题。在此，试验采用盐酸浸出热镀锡烟尘，系统研究了盐酸浓度、浸出温度、液固比和浸出时间对金属浸出率的影响。

1 实验

1.1 实验原料

实验原料为某冶炼厂提供的热镀锡烟尘，其主要化学物相含量见表1。

表1 热镀锡烟尘的化学物相含量 %

化学物相含量分析结果表明:热镀锡烟尘中Sn的主要物相是(NH4)2SnCl6、SnO、Sn和SnO2，含量分别为16.34%、20.06%、1.26%和3.11%，Cu和Zn的主要物相是水溶盐化合物，含量分别为0.761 6%和4.94%。

1.2 实验方法

试剂:HCl及蒸馏水;仪器:电子恒速搅拌机、601超级恒温水浴、pH计。在浸出过程中，热镀锡烟尘中元素的浸出率通过以下两个公式计算:

式中η为元素浸出率/%;W1为浸出液中元素质量/ g;W2为浸出渣中元素质量/g;W0为热镀锡烟尘中元素质量/g。根据元素在盐酸浸出过程中的质量守恒，采用上述两种方式分别计算实验中元素的浸出率(两种方式计算的浸出率之间不超过5%即可接受)。固定热镀锡烟尘原料为10 g。

2 结果与讨论

2.1 盐酸浓度对金属浸出率的影响

在浸出温度为90℃、浸出时间为2 h、液固比为6∶1的条件下，考察盐酸浓度对金属浸出率的影响，结果如图1所示。

图1 盐酸浓度对金属浸出率的影响

由图1可知:盐酸浓度是浸出过程中重要的影响因素，直接影响着金属浸出率的大小。随着盐酸浓度的增大，Sn、Zn和Cu的浸出率也随之增加。其原因是在液固比一定的条件下，盐酸浓度的增加，实质是盐酸用量的增加，最终导致Sn、Zn和Cu的浸出率也随之增加。当盐酸浓度达到125 g/L时，Sn的浸出率达到最大值并基本平衡，而Zn、Cu的浸出率保持不变，综合考虑适宜的盐酸浓度为125 g/L。

2.2 浸出温度对金属浸出率的影响

在盐酸浓度为125 g/L、浸出时间为2 h、液固比为6∶1的条件下，考察浸出温度对金属浸出率的影响，结果如图2所示。

图2 浸出温度对金属浸出率的影响

图2表明:随着浸出温度的增加，Sn、Zn和Cu的浸出率随之增加，其中Sn的浸出率明显增加，Zn和Cu的浸出率变化幅度不大。原因为提高浸出温度，溶液粘度减小，反应速率增加。当温度达到75℃时，Sn的浸出率达到最大值并基本稳定，Zn和Cu的浸出率仅有小幅度增加;考虑到温度过高，盐酸挥发加速，选择适宜的浸出温度为75℃。

2.3 液固比对金属浸出率的影响

在盐酸浓度为125 g/L、浸出温度为75℃、浸出时间为2 h的条件下，考察液固比对金属浸出率的影响，结果如图3所示。

图3 液固比对金属浸出率的影响

图3表明，随着液固比的增加，Sn、Zn和Cu的浸出率随之增加。这主要是由于增加液固比可降低溶液粘度，改善扩散条件，使液固两相充分接触，提高浸出的传质速度，酸浸反应进行充分，从而使各金属浸出率提高;同时，较大的液固比能溶解更多的金属离子也可使浸出率提高。当液固比大于5∶1时，Sn的浸出率变化不大，Zn、Cu的浸出率几乎不变。选择液固比为5∶1。

2.4 浸出时间对金属浸出率的影响

在盐酸浓度为125 g/L、浸出温度为75℃、液固比为5∶1的条件下，考察浸出时间对金属浸出率的影响，结果如图4所示。

图4 浸出时间对金属浸出率的影响

图4表明，随着浸出时间的延长，Sn、Zn和Cu的浸出率随之增加。当浸出时间达到100 min时，Sn、Zn和Cu已基本完全浸出。热镀锡烟尘与盐酸的反应已达到平衡，延长反应时间对浸出率无明显影响。故选择浸出时间为100 min。

2.5 优化条件实验

在盐酸浓度为125 g/L、浸出温度为75℃、液固比为5∶1、浸出时间为100 min的条件下进行实验，得到553 mL浸出液和3.64 g浸出渣进行分析，结果如表2所示。

表2 实验分析结果

由表2可知:浸出液中Sn、Zn和Cu的质量浓度为71.80 g/L、9.80 g/L和1.57 g/L;Sn、Zn和Cu的浸出率分别为97.36%、99.03%和99.98%，浸出效果较好。

3 结论

1.采用盐酸浸出的方法处理热镀锡烟尘是可行的，通过控制盐酸浓度、浸出温度、液固比和浸出时间，可将Sn、Zn和Cu等有效浸出。

2.在优化条件:盐酸浓度为125 g/L、浸出温度为75℃、液固比为5∶1、浸出时间为100 min，Sn、Zn、Cu的浸出率分别为97.36%、99.03%、99.98%。

［1］ 彭容秋.锡冶金［M］.长沙:中南大学出版社，2005.

［2］ 黄位森.锡［M］.北京:冶金工业出版社，2000.

［3］ Blunden S J，Cusack P A，Hill R.The industrial uses of tin chemicals［M］.London:Royal Society of Chemistry Publication，1985.

［4］ Nincevic G A，Grabaric Z，Pezzani A，et al.Influence of essential onion oil on tin and chromium dissolution from tinplate［J］.Food and Chemical Toxicology，2009，47(7):1 556－1 561.

［5］ Karpel S.用途广泛的锡化合物［J］.国外锡工业，1989，17(3): 53－57.

［6］ Shadreck C，Robert B H，David K.The technology of tin smelting in the Rooiberg Valley，Limpopo Province，South Africa，ca.1650－1850 CE［J］.Journal of Archaeological Science，2010，37(7): 1 656－1 669.

［7］ Govett M H，Robinson H A.The world tin industry:supply and demand［M］.Sydney:Australian Mineral Economics Pty Ltd，1980.

［8］ 孔霞.锡废料综合利用的研究进展［J］.化工科技，2011，19 (2):59－63.

［9］ Gudorf M，Lazarova Z，Schugerl K.Removal of tin from metal-containing industrial dusts［J］.Hydrometallurgy，1996，42(1):125－130.

［10］ 殷德洪.从含锡废料中回收锡［J］.有色金属(冶炼部分)，1986，(4):43－46.

［11］ 黄书泽.改革开放以来云锡公司锡冶炼科技工作的回顾与今后工作的设想［J］.云锡科技，1995，22(2):1－4.

［12］ Jun W S，Yun P S，Lee E C.Leaching behavior of tin from Sn-Fe alloys in sodium hydroxide solutions［J］.Hydrometallurgy，2004，73(1－2):71－80.

［13］ Surdia N M，Sugijanto J.Identification of tin from tin-smelting refractory-waste after alkaline solvation［J］.Studier in Environmental Science，1984，23:427－435.

［14］ Garcia G M，Perez H V，Garcia A J，et al.Electrochemical recovery of tin and palladium from the activating solutions of the electroless plating of polymers:potentiostatic operation［J］.Separation and Purification Technology，2005，45(3):183－191.