高纯锡生产(production of high purity tin)

进一步除去精锡中的杂质，产出高纯锡产品的过196程。高纯锡一般是指纯度在99.999％以上的锡，它在半导体器件、超导材料和工程物理等部门有着广泛用途。生产高纯锡一般用普通精锡为原料，生产的方法有电解提纯法，电解一真空挥发提纯法和电解一区域熔炼提纯法三种。

高纯锡生产的研究始于2O世纪5O年代。苏联于6O年代初期采用电化溶解一化学净化一电解一区域熔炼法生产高纯锡，197O年经过改进采用真空挥发一电解一区域熔炼法。中国于1969年开始生产高纯锡，首先是用电解法，后来改为电解一真空挥发提纯法。日本用区域熔炼再结晶法生产高纯锡。

电解提纯法  包括配制电解液和电解提纯两个过程。

配制电解液  有电化溶解和化学溶解两种方法。电化溶解以精锡为阳极，套上涤纶袋，阴极为高纯锡片，套上阴离子交换膜，在含硫酸11O～13Og/L溶液中通电溶解。锡在阳极上失去电子变成离子进入溶液，而锡离子不能在阴极析出，结果得到含锡8O～11Og/L的溶液。化学溶解是用盐酸溶液直接溶解精锡，用NaOH或NH₄OH两次中和溶液至pH2沉淀除去部分杂质，然后在pH为3～4.5时沉淀出Sn(OH)₂，作为配制电解液的原料。

电解提纯  在聚氯乙烯塑料电解槽中进行。阳极为特号锡，套上涤纶袋，阴极为高纯锡始极片。电解液含Sn²⁺7O～8Og/t，、H₂SO₄15O～16Og/L、胶1g/L、β萘酚1mg/L、Cl-2.5mg/L，在电流密度8O～1OOA/m²、槽电压O.O8～O.15V、293～313K温度条件下进行电解，产出的阴极锡经洗涤后熔铸成高纯锡锭。

电解一真空挥发提纯法  由电解提纯和真空挥发提纯两个过程组成。

电解提纯  用特号锡作阳极，套上涤纶袋，阴极为高纯锡。电解液用含H₂SO₄5O％的溶液直接溶解精锡配制而成，成分(质量浓度ρ/g•L^-1)为Sn²⁺4O～6O、总酸12O、Na₂SO₄3O～4O、胶l，β萘酚O.5mg/L，在室温和1OOA/m²电流密度下电解得到阴极锡。阴极锡含铅(3～5)×1O^-4％。

真空挥发提纯  主要目的是除铅，并同时除去砷、锑、铋等杂质。真空挥发提纯在真空感应电炉内进行，将电解阴极锡置于电炉石墨坩埚中，开始抽真空至0.67Pa，通电升温，在1423～1473K和0.13Pa条件下保温1.5～2h，最后浇注成锭。锡中含铅可降到(O.4～O.5)×1O^-4％。

真空挥发-电解-区域熔炼提纯法  分为真空挥发、电解和区域熔炼提纯三个过程。

真空挥发提纯与粗锡真空蒸馏除铅铋基本相同，主要目的是除去特号锡中的铅、铋等杂质。

电解提纯与粗锡电解精炼基本相同，进一步脱除真空挥发提纯后锡中的杂质。电解重复进行两次。

区域熔炼提纯与一般区域熔炼大同小异，采用电磁搅拌的环型区域熔炼设备，产出高纯锡。

方法比较  高纯锡的生产方法各有特点。电解提纯法具有生产流程短、设备简单、材料消耗少、产品质量稳定等优点；缺点是除铅效果差，产品含铅在2×1O。％以上，适用于生产对含铅要求不严格的高纯锡。电解一真空挥发提纯法的优点是生产流程短、试剂消耗少、质量稳定、锡回收率高，缺点是难以产出较高级的高纯锡。真空挥发一电解一区域熔炼提纯法生产流程长，操作要求严格，能生产较高级的高纯锡(99.999％以上)。中国工厂生产的高纯锡的纯度在99.999％以上，典型的杂质含量(质量分数ω/％)为：Pb<1.2×1O^-4，Fe<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。