微波真空干燥法生產(chǎn)無水氯化亞錫的研究

龍在創(chuàng)，張增倫，胡 洋，王麗媛，陳 遷，黃 瀟，唐 菲

(云南錫業(yè)有限責(zé)任公司 化工材料分公司，云南 個舊 661000)

無水氯化亞錫是一種重要的化工產(chǎn)品，可用于銀、砷、鉬的測定，也可用作媒染劑、還原劑[1]。無水氯化亞錫一般由二水氯化亞錫脫去結(jié)晶水所得。傳統(tǒng)的脫水方法是將二水氯化亞錫在反應(yīng)釜中先加熱濃縮，再置于較高溫度的條件下長時間真空加熱，脫去結(jié)晶水。但由于二水氯化亞錫性質(zhì)特殊，在脫水過程中先由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，再由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，脫水難度較高。采用該方法生產(chǎn)出來的無水氯化亞錫經(jīng)過長時間高溫烘烤，有部分氯化亞錫會分解，造成溶解性能差、濁度高、溶液呈渾濁狀的現(xiàn)象。這種生產(chǎn)方法同時還產(chǎn)生大量的廢料，增加了處理成本[2]。

本文所探究的微波真空干燥新工藝是采用微波干燥取代傳統(tǒng)的加熱干燥方式。微波真空干燥的干燥溫度低，可以防止氯化亞錫在干燥過程的高溫分解而導(dǎo)致的溶解性能差、濁度高等問題的出現(xiàn)。該工藝操作簡單、生產(chǎn)過程安全、成本較低，還能有效的減少廢水、廢氣的產(chǎn)生，降低環(huán)保壓力[3]。

1 工藝流程

新工藝的生產(chǎn)工藝流程如圖1。

在圖1中，第一階段脫水在反應(yīng)釜中進行，將成品的二水氯化亞錫投入反應(yīng)釜中，真空攪拌濃縮。二水氯化亞錫的w≥98%，w(鐵)≤0.01%。由于第二階段脫水速度較慢，第一階段脫水作用就是在保證氯化亞錫質(zhì)量且不會堵塞反應(yīng)釜出口的前提下，盡可能脫去大部分結(jié)晶水，減少第二階段脫水的時間，縮短無水氯化亞錫的生產(chǎn)周期。

第二階段脫水的方式為微波真空干燥脫水，無水氯化亞錫中剩余的結(jié)晶水須在這里全部脫掉。將第一步脫水所得糊狀氯化亞錫分裝在各個烤盤上，置于可旋轉(zhuǎn)的微波真空干燥箱中，調(diào)節(jié)微波真空干燥箱的功率、干燥溫度、真空度和干燥時間后開始干燥脫水。脫水過程需要分多次進行，每次烤盤取出后，將烤盤中的氯化亞錫混勻。如果氯化亞錫結(jié)塊，可進行粗破碎后再放入干燥箱中干燥，并適當(dāng)調(diào)節(jié)干燥溫度和干燥時間，防止氯化亞錫被烤焦。至烤盤中的無水氯化亞錫成松散的細(xì)沙狀時，無水氯化亞錫脫水完成。

由于市場上對無水氯化亞錫鐵含量和濁度的要求較為嚴(yán)苛，濃縮使用的反應(yīng)釜須用搪瓷反應(yīng)釜，烤盤采用PP或四氟材料制作，破碎的破碎機采用陶瓷輥式破碎機，以減少氯化亞錫與鐵質(zhì)類設(shè)備的接觸，降低無水氯化亞錫的鐵含量。干燥溫度應(yīng)保持在無水氯化亞錫的熔點范圍內(nèi)，縮短干燥時間，防止氯化亞錫被烤焦變質(zhì)，濁度升高。無水氯化亞錫吸水性較強，應(yīng)當(dāng)盡量縮短生產(chǎn)周期，采用真空儲存，防止無水氯化亞錫吸水回潮。

2 模擬實驗

1)在四口瓶中加入 2.1 kg SnCl2·2H2O，在真空度≥0.06 MPa，加熱溫度為 90 ℃ 的條件下加熱濃縮 90 min;

2)將濃縮后的糊狀氯化亞錫倒入圓盤狀的烤盤里，置于可旋轉(zhuǎn)的微波真空干燥箱中；

3)將參數(shù)調(diào)為功率 1.5 kW、溫度 60 ℃、真空度≥0.06 MPa、加熱時間 40 min，進行第1次干燥；

4)第1次干燥所得糊狀物取出，攪拌均勻后，再放入真空微波干燥箱中干燥。功率 1 kW、溫度 60 ℃、真空度≥0.06 MPa、加熱時間 20 min，進行第2次干燥；

5)第2次干燥所得的物料取出后，將結(jié)塊物料敲碎，混勻繼續(xù)干燥。干燥參數(shù)為功率 1 kW、溫度 55 ℃、真空度≥0.06 MPa、加熱時間 15 min，進行第3次干燥；

6)第3次干燥所得的物料取出后，將參數(shù)改為功率 1 kW、溫度 55 ℃、真空度≥0.06 MPa、加熱時間 10 min，進行第4次干燥；

7)將第4次干燥所得的物料取出，將參數(shù)設(shè)置為功率 1 kW、溫度 50 ℃、真空度≥0.06 MPa、加熱時間 5 min，進行第5次干燥。

8)經(jīng)過5次干燥后，烤盤中的無水氯化亞錫呈松散的細(xì)沙狀，脫水量基本達(dá)標(biāo)。經(jīng)分析得到干燥物料 1.75 kg，w(SnCl2)為99.38%，干燥減量為0.42%，鐵含量為 53 mg/kg，濁度為 9.65 NTU。

3 反應(yīng)條件的影響

3.1 干燥溫度

為探索第二階段脫水的干燥溫度對產(chǎn)品濁度的影響，在保持功率、真空度和干燥時間相同的前提下，調(diào)節(jié)不同的干燥溫度進行實驗，如表1。

表1 干燥溫度方案表

按照以上方案每個方案進行5次實驗，二水氯化亞錫在經(jīng)過5次干燥后，w(SnCl2)均大于99.3%，鐵含量低于 70 mg/kg，所得無水氯化亞錫濁度實驗結(jié)果見表2。

表2 不同干燥溫度產(chǎn)品濁度表

由表1和表2看出：方案1和2的數(shù)據(jù)對比表明，干燥前期，干燥溫度稍高，對產(chǎn)品濁度的影響很小。方案3的濁度相較于方案1較低，說明干燥后期，干燥溫度越高，產(chǎn)品濁度越高。方案4相較其它3個方案整體干燥溫度較高，濁度也明顯高于其它3個方案。綜合表面的干燥溫度對產(chǎn)品的濁度有很大的影響，干燥溫度過高，會導(dǎo)致產(chǎn)品濁度高，溶解后出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。在確保無水氯化亞錫干燥效率不受影響的前提下，降低干燥溫度，可以降低其濁度，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.2 干燥時間

為探索第二階段脫水的整體干燥時間對無水氯化亞錫濁度的影響，在保持功率、真空度和干燥溫度相同的前提下，調(diào)節(jié)不同的干燥時間進行了實驗，產(chǎn)品結(jié)果見表3。

根據(jù)表3所得數(shù)據(jù)，制作溫度/濁度變化圖，如圖2。

由圖2看出，無水氯化亞錫干燥時間越長，其濁度越高，干燥 120 min 后，濁度急劇升高，分析原因是干燥時間過久，大量無水氯化亞錫分解變質(zhì)。干燥時間應(yīng)控制在80～100 min，既能保證無水氯化亞錫被烤干，主含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，又能保證其濁度保持在相對較低的階段。

表3 不同干燥時間的產(chǎn)品濁度

圖2 溫度/濁度變化圖

4 結(jié)論

研究表明，用微波真空干燥法生產(chǎn)無水氯化亞錫是可行的，該工藝流程簡單。較傳統(tǒng)生無水氯化亞錫的工藝，該方法生產(chǎn)出的無水氯化亞錫含量高、溶解性能好、濁度低、含水量低、品質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點。