一种利用低共熔溶剂电解分离锡铅合金的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用低共熔溶剂电解分离锡铅合金的方法，属于离子液体冶金技术领域。将氯化胆碱和乙二醇按照摩尔比为1:2混合，然后在80℃加热搅拌共熔至清亮透明液体，合成出氯化胆碱‑乙二醇低共熔溶剂，简称1ChCl:2EG DES；向合成的1ChCl:2EG DES中加入氯化亚锡，搅拌溶解均匀，配制成电解液；将配制的电解液加热到30～70℃，以锡铅合金块为阳极、铜片为阴极，进行电解，在阴极上得到树枝状锡粉，将树枝状锡粉轻轻从阴极上刮落，然后经超声分散清洗、干燥后得到含Sn≥99.95wt%的锡粉。本发明专利技术是以氯化胆碱—乙二醇低共熔溶剂中添加适量的氯化亚锡配制成为电解液，该电解液的蒸汽压极低、几乎不挥发、热稳定性良好，电解质体系环境友好，可循环使用。

Method for electrolytic separation of tin lead alloy by using eutectic solvent

The invention relates to a method for electrolytic separation of tin lead alloy by using a eutectic solvent, belonging to the field of ionic liquid metallurgy technology. Choline chloride and ethylene glycol according to a molar ratio of 1:2 mixture, then stir eutectic to clear and transparent liquid heating at 80 DEG C, the synthesis of choline chloride glycol eutectic solvent, referred to as 1ChCl:2EG DES; adding to the synthesis of 1ChCl:2EG stannous chloride DES, stirring evenly dissolved, prepared into electrolyte; the electrolyte heating preparation to 30 to 70 DEG C, tin lead alloy blocks as anode and copper as cathode, electrolysis, tin obtain dendrimers on the cathode, the branch shaped tin gently scraping from the cathode, and then dispersed by ultrasonic cleaning and drying to Sn containing more than 99.95wt% powder. The present invention is to be added to the electrolyte preparation of stannous chloride choline chloride glycol eutectic solvent in the electrolyte, steam pressure is very low, almost no volatilization, good thermal stability, electrolyte system, environment friendly, recyclable.

【技术实现步骤摘要】
一种利用低共熔溶剂电解分离锡铅合金的方法
本专利技术涉及一种利用低共熔溶剂电解分离锡铅合金的方法，属于离子液体冶金

技术介绍
锡、铅同属元素周期表中的第ⅣA族的元素，它们的物理化学性质比较相近。锡铅二元系在热力学性质上对理想溶液呈现一定的负偏差，在火法冶炼过程中的行为比较相似，导致锡铅合金的分离存在一定难度。目前，锡铅合金的分离主要有火法冶金、真空蒸馏和电解等分离方法。在已公布的专利CN101570826A[1]中，使用多级真空蒸馏分离锡铅合金，原料锡铅合金在真空炉中进行三级真空蒸馏，控制各级真空度在0.1～0.5Pa，蒸馏10～20min；一级真空蒸馏温度为900～1050℃，二级真空蒸馏温度为1100～1250℃，三级真空蒸馏温度为1100～1250℃，使沸点高的锡保持液态，而沸点较低的铅则以气态形式从合金中挥发出来，产出精锡和铅锡合金（作为一级蒸馏的原料），从而实现锡、铅的分离。真空蒸馏分离锡铅合金的工艺对设备要求高、蒸馏温度较高、能耗较大。专利CN102424983B[2]提供了一种高杂铅锡合金组合电解的方法，包括熔炼浇注、锡渣框料电解、阳极板电解。将锡铅合金放入500～650℃的熔锡锅熔化，捞出锡渣，熔液浇注成合金阳极板，将捞出的锡渣制成粒度为5～30mm的颗粒，然后装框，放入框料电解液进行隔膜电解，电解槽电压0.3～3.5V，电流密度30～80A/m2；对浇注的合金阳极板进行板料电解，从阳极泥回收锡自补给电解液。此隔膜电解工艺的槽电压较高，能耗较大。参考文献：[1]戴卫平,速斌,曹劲松等.一种多级真空蒸馏分离锡铅合金的方法[P].中国专利CN101570826A.[2]李果,谢官华,吴建明等.一种高杂锡铅合金组合电解工艺[P].中国专利CN102424983B。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种利用低共熔溶剂电解分离锡铅合金的方法。本专利技术是以氯化胆碱—乙二醇低共熔溶剂中添加适量的氯化亚锡配制成为电解液，该电解液的蒸汽压极低、几乎不挥发、热稳定性良好，电解质体系环境友好，可循环使用。对于铅含量较高的锡铅合金，经过一次电解可得到含Sn99.95%及以上的锡粉，电解的电流效率在95%以上，本专利技术通过以下技术方案实现。一种利用低共熔溶剂电解分离锡铅合金的方法，其具体步骤如下：步骤1、将氯化胆碱和乙二醇按照摩尔比为1:2混合，然后在80℃加热搅拌共熔至清亮透明液体，合成出氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂，简称1ChCl:2EGDES；步骤2、向步骤1合成的1ChCl:2EGDES中加入氯化亚锡，搅拌溶解均匀，配制成电解液，电解液中氯化亚锡的浓度为0.05～0.2mol/L；步骤3、将步骤2配制的电解液加热到30～70℃，以锡铅合金块为阳极、铜片为阴极，控制阳极与阴极的面积比为1～2:1，阴阳极间距为10～20mm，对电解液进行搅拌，在搅拌转速为200～700r/min，同时在阴极与阳极间通以直流电，控制阴极电流密度为60～120A/m2，电解1～10h，在阴极上得到树枝状锡粉，将树枝状锡粉轻轻从阴极上刮落，然后经超声分散清洗（超声分散清洗5～10min，重复超声分散清洗3次）、干燥（控制40～60℃进行干燥）后得到含Sn≥99.95wt%的锡粉。所述步骤3中锡铅合金含铅量为5wt%～20wt%。本专利技术的有益效果是：（1）电解质体系为氯化胆碱—乙二醇低共熔溶剂，其原料易得、制备简单，室温下蒸汽压极低，基本不挥发，具有较好的热稳定性，使用时的操作环境好，可循环使用。（2）电解电流效率高于95%，对于铅含量为5%～20%的锡铅合金，经过一次电解便可得到含Sn99.95%及以上的锡粉。（3）本专利技术得到的阴极产物为树枝状锡粉，在金属电镀防腐、无铅焊接以及3D打印等方面具有广泛的用途。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图；图2是本专利技术实施例1电解得到的锡粉的SEM图A；图3是本专利技术实施例1电解得到的锡粉的SEM图B；图4是本专利技术实施例1电解得到的锡粉的粒度分析结果。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1如图1所示，该利用低共熔溶剂电解分离锡铅合金的方法，其具体步骤如下：步骤1、将氯化胆碱和乙二醇按照摩尔比为1:2混合，然后在80℃加热搅拌共熔至清亮透明液体，合成出氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂，简称1ChCl:2EGDES；步骤2、向步骤1合成的1ChCl:2EGDES中加入氯化亚锡，搅拌溶解均匀，配制成电解液，电解液中氯化亚锡的浓度为0.1mol/L。步骤3、将步骤2配制的电解液加热到50℃，以锡铅合金块为阳极（含铅量为5wt%）、铜片为阴极，控制阳极与阴极的面积比为1:1，阴阳极间距为20mm，对电解液进行搅拌，在搅拌转速为500r/min，同时在阴极与阳极间通以直流电，控制阴极电流密度为60A/m2，电解6h，在阴极上得到树枝状锡粉，将树枝状锡粉轻轻从阴极上刮落，然后经超声分散清洗（超声分散清洗5min，重复超声分散清洗3次）、干燥（控制60℃进行干燥）后得到含Sn99.9723wt%的锡粉。本实施例制备得到的锡粉SEM图如图2和3所示，从图2和3中可以看出1ChCl:2EGDES中电解分离锡铅合金，在阴极产出纯锡粉的形貌为树枝状。锡粉的粒度分析结果如图4所示，从图4中可以看出所得锡粉的中位粒径在80μm左右。实施例2如图1所示，该利用低共熔溶剂电解分离锡铅合金的方法，其具体步骤如下：步骤1、将氯化胆碱和乙二醇按照摩尔比为1:2混合，然后在80℃加热搅拌共熔至清亮透明液体，合成出氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂，简称1ChCl:2EGDES；步骤2、向步骤1合成的1ChCl:2EGDES中加入氯化亚锡，搅拌溶解均匀，配制成电解液，电解液中氯化亚锡的浓度为0.05mol/L；步骤3、将步骤2配制的电解液加热到50℃，以锡铅合金块为阳极（含铅量为5wt%）、铜片为阴极，控制阳极与阴极的面积比为1:1，阴阳极间距为20mm，对电解液进行搅拌，在搅拌转速为500r/min，同时在阴极与阳极间通以直流电，控制阴极电流密度为60A/m2，电解8h，在阴极上得到树枝状锡粉，将树枝状锡粉轻轻从阴极上刮落，然后经超声分散清洗（超声分散清洗5min，重复超声分散清洗3次）、干燥（控制60℃进行干燥）后得到含Sn99.9701wt%的锡粉。实施例3如图1所示，该利用低共熔溶剂电解分离锡铅合金的方法，其具体步骤如下：步骤1、将氯化胆碱和乙二醇按照摩尔比为1:2混合，然后在80℃加热搅拌共熔至清亮透明液体，合成出氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂，简称1ChCl:2EGDES；步骤2、向步骤1合成的1ChCl:2EGDES中加入氯化亚锡，搅拌溶解均匀，配制成电解液，电解液中氯化亚锡的浓度为0.1mol/L；步骤3、将步骤2配制的电解液加热到40℃，以锡铅合金块为阳极（含铅量为5wt%）、铜片为阴极，控制阳极与阴极的面积比为2:1，阴阳极间距为20mm，对电解液进行搅拌，在搅拌转速为500r/min，同时在阴极与阳极间通以直流电，控制阴极电流密度为60A/m2，电解6h，在阴极上得到树枝状锡粉，将树枝状锡粉轻轻从阴极上刮落，然后经超声分散清洗（超声分散清洗5min，重复超声分散清洗3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用低共熔溶剂电解分离锡铅合金的方法，其特征在于具体步骤如下：步骤1、将氯化胆碱和乙二醇按照摩尔比为1:2混合，然后在80℃加热搅拌共熔至清亮透明液体，合成出氯化胆碱‑乙二醇低共熔溶剂，简称1ChCl:2EG DES；步骤2、向步骤1合成的1ChCl:2EG DES中加入氯化亚锡，搅拌溶解均匀，配制成电解液，电解液中氯化亚锡的浓度为0.05～0.2mol/L；步骤3、将步骤2配制的电解液加热到30～70℃，以锡铅合金块为阳极、铜片为阴极，控制阳极与阴极的面积比为1～2:1，阴阳极间距为10～20mm，对电解液进行搅拌，在搅拌转速为200～700r/min，同时在阴极与阳极间通以直流电，控制阴极电流密度为60～120A/m

【技术特征摘要】
1.一种利用低共熔溶剂电解分离锡铅合金的方法，其特征在于具体步骤如下：步骤1、将氯化胆碱和乙二醇按照摩尔比为1:2混合，然后在80℃加热搅拌共熔至清亮透明液体，合成出氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂，简称1ChCl:2EGDES；步骤2、向步骤1合成的1ChCl:2EGDES中加入氯化亚锡，搅拌溶解均匀，配制成电解液，电解液中氯化亚锡的浓度为0.05～0.2mol/L；步骤3、将步骤2配制的电解液加热到30～70℃，以锡铅合金块为阳极、铜片为阴极，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李坚，苏波，华一新，徐存英，张启波，李艳，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53