高純錫生產(productionof

highpuritytin)

進一步除去精錫中的雜質，產出高純錫產品的過196程。高純錫一般是指純度在99.999％以上的錫，它在半導體器件、超導材料和工程物理等部門有著廣泛用途。生產高純錫一般用普通精錫為原料，生產的方法有電解提純法，電解一真空揮發(fā)提純法和電解一區(qū)域熔煉提純法三種。

高純錫生產的研究始于2O世紀5O年代。蘇聯(lián)于6O年代初期采用電化溶解一化學凈化一電解一區(qū)域熔煉法生產高純錫，197O年經過改進采用真空揮發(fā)一電解一區(qū)域熔煉法。中國于1969年開始生產高純錫，首先是用電解法，后來改為電解一真空揮發(fā)提純法。日本用區(qū)域熔煉再結晶法生產高純錫。

電解提純法

包括配制電解液和電解提純兩個過程。

配制電解液

有電化溶解和化學溶解兩種方法。電化溶解以精錫為陽極，套上滌綸袋，陰極為高純錫片，套上陰離子交換膜，在含硫酸11O～13Og/L溶液中通電溶解。錫在陽極上失去電子變成離子進入溶液，而錫離子不能在陰極析出，結果得到含錫8O～11Og/L的溶液。化學溶解是用鹽酸溶液直接溶解精錫，用NaOH或NH₄OH兩次中和溶液至pH2沉淀除去部分雜質，然后在pH為3～4.5時沉淀出Sn(OH)₂，作為配制電解液的原料。

電解提純

在聚氯乙烯塑料電解槽中進行。陽極為特號錫，套上滌綸袋，陰極為高純錫始極片。電解液含Sn²⁺7O～8Og/t，、H₂SO₄15O～16Og/L、膠1g/L、β萘酚1mg/L、Cl-2.5mg/L，在電流密度8O～1OOA/m²、槽電壓O.O8～O.15V、293～313K溫度條件下進行電解，產出的陰極錫經洗滌后熔鑄成高純錫錠。

電解一真空揮發(fā)提純法

由電解提純和真空揮發(fā)提純兩個過程組成。

電解提純

用特號錫作陽極，套上滌綸袋，陰極為高純錫。電解液用含H₂SO₄5O％的溶液直接溶解精錫配制而成，成分(質量濃度ρ/g•L^-1)為Sn²⁺4O～6O、總酸12O、Na₂SO₄3O～4O、膠l，β萘酚O.5mg/L，在室溫和1OOA/m²電流密度下電解得到陰極錫。陰極錫含鉛(3～5)×1O^-4％。

真空揮發(fā)提純

主要目的是除鉛，并同時除去砷、銻、鉍等雜質。真空揮發(fā)提純在真空感應電爐內進行，將電解陰極錫置于電爐石墨坩堝中，開始抽真空至0.67Pa，通電升溫，在1423～1473K和0.13Pa條件下保溫1.5～2h，最后澆注成錠。錫中含鉛可降到(O.4～O.5)×1O^-4％。

真空揮發(fā)-電解-區(qū)域熔煉提純法分為真空揮發(fā)、電解和區(qū)域熔煉提純三個過程。

真空揮發(fā)提純與粗錫真空蒸餾除鉛鉍基本相同，主要目的是除去特號錫中的鉛、鉍等雜質。

電解提純與粗錫電解精煉基本相同，進一步脫除真空揮發(fā)提純后錫中的雜質。電解重復進行兩次。

區(qū)域熔煉提純與一般區(qū)域熔煉大同小異，采用電磁攪拌的環(huán)型區(qū)域熔煉設備，產出高純錫。

方法比較

高純錫的生產方法各有特點。電解提純法具有生產流程短、設備簡單、材料消耗少、產品質量穩(wěn)定等優(yōu)點；缺點是除鉛效果差，產品含鉛在2×1O。％以上，適用于生產對含鉛要求不嚴格的高純錫。電解一真空揮發(fā)提純法的優(yōu)點是生產流程短、試劑消耗少、質量穩(wěn)定、錫回收率高，缺點是難以產出較高級的高純錫。真空揮發(fā)一電解一區(qū)域熔煉提純法生產流程長，操作要求嚴格，能生產較高級的高純錫(99.999％以上)。中國工廠生產的高純錫的純度在99.999％以上，典型的雜質含量(質量分數(shù)ω/％)為：Pb<1.2×1O^-4，F(xiàn)e<O.4×1O^-4，Ga<O.1×1O^-4，Ti<O.2×1O^-4，As<O.2×1O^-4，Au<O.1×1O^-4，In<O.1×1O^-4，Al<O.1×1O^-4，Sb<O.32×1O^-4，Ag<O.1×1O^-4，Mn<O.1×1O^-4，Ca<O.4×1O^-4，Cu<O.4×1O^-4，Cd<O.1×1O^-4，Mg<O.3×1O^-4，Tl<O.2×1O^-4，Bi<O.2×1O^-4，Co<O.1×1O^-4，Ni<O.1×1O^-4，Zn<O.1×1O^-4。