锡酸钾三水合物的应用

背景及概述^[1-2]

锡酸钾(PotassiumStannate)是一种含锡的碱性无机化合物，产品为白色粉末或无色结晶，易溶于水，溶液呈碱性，不溶于乙醇和丙酮，常带3分子的结晶水锡酸钾（三水），化学式为K2Sn(OH)6或K2SnO3·3H2O。加热至一定温度时失去结晶水，遇酸发生分解，放置于空气中易吸收水分和二氧化碳而变成碳酸钾和氢氧化锡。

锡酸钾的生产方法很多，根据原料的不同，通常有偏锡酸法、四氯化锡法、脱锡法、碱解法及电溶法等。四氯化锡法，首先用氯气与金属锡反应形成四氯化锡，再用碱中和得到正锡酸，经多次洗涤并与氢氧化钾反应得到锡酸钾溶液，最后经浓缩结晶得到锡酸钾产品。该工艺为满足产品Cl－达标需用大量水进行洗涤，既增加了生产成本又造成废水排放，且因氯气和氯盐的腐蚀性对生产设备要求较高。

碱金属锡酸盐制备方法，是以金属锡为原料，直接与浓硝酸和浓盐酸起反应，然后将反应后的澄清液缓慢与浓氢氧化钾作用，反应得到的白色沉淀完全溶解于碱溶液中，加入适量过氧化氢，经浓缩、结晶、烘干和粉碎得到锡酸钾产品。该工艺设备腐蚀严重，未见有该工艺的生产报道。

应用^[2]

锡酸钾（锡酸钾三水合物）用途广泛，最重要的用途是用于电镀锡及其合金。目前锡酸钾电镀液仍广泛用于精加工的零部件、汽车铝合金活塞等零部件上。其属于高质量镀层，且对钢无腐蚀性，因此，对电镀槽钢材无特殊要求。由于锡酸钾镀液具有高超的均镀能力，还特别适用于装配式物品的电镀。另外锡酸钾还用于制造在相当大温度范围内具有均匀介电常数的陶瓷电容器基体、颜料和催化剂等。因此，锡酸钾在目镀锡市场上尚占有不可替代的份额。

制备^[3-4]

方法1：由于金属锡具有两性，不仅能与强酸反应生成相应的锡盐或偏锡酸，还能在一定条件下与氢氧化钠、氢氧化钾等强碱反应生成碱金属的锡酸盐：

本工艺利用锡的这种性质，采用金属锡与氢氧化钾在氧压条件下直接反应合成锡酸钾溶液，再进行蒸发、浓缩和过滤，即得到锡酸钾产品。以金属锡为原料，直接与浓硝酸和浓盐酸起反应，然后将反应后的澄清液缓慢与浓氢氧化钾作用，反应得到的白锡酸钾成品。

方法2：一种利用含锡化工废料直接生产锡酸钾的方法，其中采用含锡化工废料作为生产原料，包括以下步骤：

(1)将含锡化工废料用机压或手工的方式制成块状的成型块，制成成型块可以防止在冶炼炉中破碎，如果将成型块进行烧结，在烧结过程中可以将部分杂质如砷进行前期分离；

(2)将成型块与焦炭一起在高温炉内进行冶炼制得粗合金；

(3)将粗合金在高温加热容器内加热到300℃至450℃下进行分离，得到高温合金和低温合金，在此温度下含锡的低温合金可以从粗合金中流出，而高温合金由于没有达到其熔点无法流出，从而将两者进行了分离，采用低温合金与高温合金分离后一方面可以除去部分杂质另一方面可以提高合金的纯度有利于下面的化学反应的进行；

(4)将所分离的低温合金在反应釜内与氢氧化钾、氧化剂在300℃至600℃温度下进行化学反应制得粗锡酸钾，反应过程是将氢氧化钾与氧化剂逐步地加入到熔化的低温合金中直至反应完全；

(5)将粗锡酸钾与水进行溶解，将溶解所得到的溶液进行精制提纯制得锡酸钾成品。

方法3：以锡花、双氧水、氢氧化钾溶液为原料，氢氧化钾浓度为10～40wt%，双氧水浓度为5～30wt%，在反应釜中以50～100℃反应，一步合成锡酸钾。具体工艺步骤为：

①将金属锡花加入到反应釜中，然后将10～40wt%浓度的氢氧化钾溶液加入到反应釜中，氢氧化钾与金属锡花的摩尔比为2：1～5：1，开动搅拌；

②向①体系中加入浓度为5～30wt%的双氧水，双氧水与金属锡花的摩尔比为2：1～5：1，控制反应温度为50～100℃，反应1～7h；

③将②步反应体系进行过滤，滤液以真空度为0.04～0.08MPa进行减压浓缩，结晶，过滤，洗涤，干燥得到锡酸钾。

原理如下述方程式所示：

主要参考资料

[1] 简明精细化工大辞典

[2] 锡酸钾制备工艺研究

[3] CN200910047620.X一种利用含锡化工废料直接生产锡酸钾的方法

[4] CN201210313115.7一种锡酸钾的制备方法