一种高纯硝酸银的制备方法与流程

1.本发明属于化工合成技术领域，具体涉及一种高纯硝酸银的制备方法。


背景技术：

2.硝酸银，为白色结晶性粉末，易溶于水、氨水、甘油，微溶于乙醇。纯硝酸银对光稳定，但由于一般的产品纯度不够，其水溶液和固体常被保存在棕色试剂瓶中。用于照相乳剂、镀银、制镜、印刷、医药、染毛发、检验氯离子，溴离子和碘离子等，也用于电子工业。
3.目前制备硝酸银的普遍方法是硝酸直接溶解银，由于除杂工艺的限制，制备的硝酸银只能达到国标规定的分析纯标准，难达到照相级硝酸银的标准。另外，硝酸银制备过程中，由于硝酸银优先结晶，杂质元素留在母液中，母液中的杂质含量会随着蒸发次数的增加而增加，因此，采用母液蒸发浓缩制备的硝酸银晶体，杂质含量高，分析纯硝酸银的成品率较低。同时，多次结晶后的母液无法制备出分析纯产品，只能降级处理或者当废料处理。为了达到照相机硝酸银的标准，有的厂家采用降低浓缩比率来控制杂质元素的析出，同样会导致硝酸银的产率大大下降。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高纯硝酸银的制备方法，该方法制备得到的硝酸银纯度高且成品率高。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供了一种高纯硝酸银的制备方法，包括以下步骤：
7.将银和水的混合物、硝酸和双氧水混合，进行氧化反应，得到第一硝酸银溶液；
8.将所述第一硝酸银溶液和氧化银进行沉淀反应，得到固液混合物；
9.将所述固液混合物依次进行加热熔融、重溶解和固液分离，得到第二硝酸银溶液；
10.将所述第二硝酸银溶液依次进行结晶和干燥，得到所述高纯硝酸银。
11.优选地，所述银和水的混合物中的银为银锭；所述银锭为国标1号银锭；所述银和水的混合物中的水的质量为银质量的3～10％。
12.优选地，所述硝酸的质量浓度为65～68％；所述银和水的混合物中的银和硝酸的质量比为10～12:10～12；
13.所述双氧水中过氧化氢的质量百分含量为40～50％；所述银和双氧水的质量比为10～12：1～4；所述硝酸和双氧水的加入方式为滴加，加入时间为20～60min。
14.优选地，所述氧化反应的温度为80～90℃，时间为2～3h。
15.优选地，所述第一硝酸银溶液和氧化银的质量比为500～600:1；所述沉淀反应的时间为1～2h。
16.优选地，所述加热熔融的温度为120～160℃，时间为2～3h；所述重溶解的溶剂为水。
17.优选地，所述固液分离的设备为微孔过滤器；所述微孔过滤器的滤膜孔径为0.2～
1μm。
18.优选地，所述结晶包括依次进行的浓缩和冷却结晶；所述浓缩的方式为蒸发浓缩；所述蒸发浓缩的温度为120～160℃，真空度为-0.06～-0.09mpa，时间为3～5h。
19.优选地，所述冷却结晶的温度为7～10℃，时间为1～2h。
20.优选地，所述干燥的温度为80～100℃，时间为5～10h。
21.本发明提供了一种高纯硝酸银的制备方法，包括以下步骤：将银和水的混合物、硝酸和双氧水混合，进行氧化反应，得到第一硝酸银溶液；将所述第一硝酸银溶液和氧化银进行沉淀反应，得到固液混合物；将所述固液混合物依次进行加热熔融、重溶解和固液分离，得到第二硝酸银溶液；将所述第二硝酸银溶液依次进行结晶和干燥，得到所述高纯硝酸银。本发明提供的制备方法通过双氧水参与反应，加快反应速度，将强污染物氮氧化物在反应过程中氧化成硝酸，节约硝酸原料，净化排出空气，节约了环保尾气处理成本；同时设置两步除杂工艺，采用氧化银作为除杂剂与杂质金属离子发生沉淀反应，并通过加热熔融将杂质元素的硝酸盐分解为不溶的氧化物并脱除，使反应体系中的杂质充分分离，从而提高了所得硝酸银纯度。本发明提供的制备方法制得的硝酸银纯度高，杂质含量少，可为感光行业、电子行业、催化剂行业、医药行业和航空航天等领域提供优质的硝酸银原料，并且，该方法成品率高，减少了产品损耗，缩短了生产周期。
具体实施方式
22.本发明提供了一种高纯硝酸银的制备方法，包括以下步骤：
23.将银和水的混合物、硝酸和双氧水混合，进行氧化反应，得到第一硝酸银溶液；
24.将所述第一硝酸银溶液和氧化银进行沉淀反应，得到固液混合物；
25.将所述固液混合物依次进行加热熔融、重溶解和固液分离，得到第二硝酸银溶液；
26.将所述第二硝酸银溶液依次进行结晶和干燥，得到所述高纯硝酸银。
27.在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
28.在本发明中，若无特殊说明，所有物料均采用真空负压转移。
29.本发明将银和水的混合物、硝酸和双氧水混合，进行氧化反应，得到第一硝酸银溶液。
30.在本发明中，所述氧化反应投料前还优选包括将银进行前处理；所述前处理优选为清洗；所述清洗优选为超声波清洗；所述超声波清洗的功率优选为4～6kw，更优选为5～6kw；频率优选为28～100khz，更优选为28～80khz，最优选为28～60khz；所述超声波清洗优选包括依次进行的第一水洗、碱洗、酸洗和第二水洗；所述碱洗采用的碱液优选为氢氧化钠溶液；所述氢氧化钠溶液的浓度优选为5～10％，更优选为6～9％；所述酸洗采用的酸液优选为硝酸溶液；所述硝酸溶液的浓度优选为5～10％，更优选为6～9％；本发明对所述第一水洗、碱洗、酸洗和第二水洗的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式进行即可。
31.在本发明中，所述清洗的作用是清除银锭表面的灰尘和粘着物。
32.在本发明中，所述银优选为银锭；所述银锭优选为国标1号银锭；所述水优选为去离子水；所述水的质量优选为银质量的3～10％，更优选为4～10％，最优选为5～10％；所述硝酸的质量浓度优选为65～68％；所述银和硝酸的质量比优选为10～12:10～12，更优选为
10～11:11～12；所述双氧水中过氧化氢的质量百分含量优选为40～50％，更优选为45～50％，最优选为50％；所述银和双氧水的质量比优选为10～12：1～4，更优选为10～11:2～4；所述硝酸和双氧水的加入方式优选为滴加，更优选为高位槽滴加；加入时间优选为20～60min，更优选为30～60min，最优选为30～50min。
33.在本发明中，所述氧化反应前还有优选包括将银和水混合物进行预热；所述预热的温度优选为40～50℃，更优选为45～50℃。最优选为50℃
34.在本发明中，所述氧化反应的温度优选为80～90℃，更优选为82～90℃，最优选为84～90℃；时间优选为2～3h，更优选为2～2.5h。
35.在本发明中，所述硝酸和双氧水采用同时滴加的方式加入能够保持釜内反应平稳，控制氮氧化物黄烟产生。
36.在本发明中，所述氧化反应过程中的主要化学反应式如下：
37.6hno3+4ag
→
4aghno3+no+no2+3h2o
ꢀꢀ
式ⅰ；
38.no2+no+2h2o2→
2hno3+h2o
ꢀꢀ
式ⅱ；
39.在本发明中，所述氧化反应后还优选包括赶酸；本发明对所述赶酸的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
40.在本发明中，所述赶酸的作用是使溶液中残留的硝酸挥发，便于后续的除杂过程。
41.得到所述第一硝酸银溶液后，本发明所述第一硝酸银溶液和氧化银进行沉淀反应，得到固液混合物。
42.在本发明中，所述第一硝酸银溶液和氧化银的质量比优选为500～600:1，更优选为520～590:1，最优选为540～580:1；所述氧化银优选在搅拌条件下加入。
43.在本发明中，所述沉淀反应的时间优选为1～2h，更优选为1～1.5h，最优选为1h。
44.在本发明中，所述沉淀反应主要是利用氧化银是碱性氧化物的特性，中和溶液中的h
+
，使得溶液的ph变为碱性，在碱性条件下，铁、铜、铋、铅等杂质元素均沉淀出来，主要化学反应式如下：
45.ag2o+2hno3→
2agno3+h2o
ꢀꢀ
式ⅲ；
46.ag2o+h2o
→
2ag
+
+2oh-ꢀꢀ
式ⅳ；
47.fe
3+
+3oh-→
fe(oh)3↓ꢀꢀ
式
ⅴ
；
48.cu
2+
+2oh-→
cu(oh)2↓ꢀꢀ
式ⅵ；
49.得到所述固液混合物后，本发明将所述固液混合物依次进行加热熔融、重溶解和固液分离，得到第二硝酸银溶液。
50.在本发明中，所述加热熔融前还优选包括蒸干溶剂；本发明对所述蒸干溶剂的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
51.在本发明中，所述加热熔融的温度优选为120～160℃，更优选为130～150℃，最优选为130～140℃；时间优选为2～3h，更优选为2～2.5h；所述重溶解的溶剂优选为水，更优选为去离子水；所述溶剂优选添加至重溶所得溶液的ph值为8～9。
52.在本发明中，所述加热熔融的作用在于使杂质元素的硝酸盐分解为氧化物，而硝酸银处于熔融状态，不发生分解；所述重溶解的作用在于使硝酸银发生溶解，杂质元素的氧化物不溶于水，可通过固液分离去除杂质元素。
53.在本发明中，所述固液分离的设备优选为微孔过滤器；所述微孔过滤器的滤膜孔
径优选为0.2～1μm，更优选为0.4～0.8μm，最优选为0.5～0.7μm。
54.得到所述第二硝酸银溶液后，本发明将所述第二硝酸银溶液依次进行结晶和干燥，得到所述高纯硝酸银。
55.在本发明中，所述结晶前还优选包括调节ph值；所述调节ph值优选采用硝酸；调节ph后，所述第二硝酸银溶液的ph值优选为1～3，更优选为1.5～3，最优选为2～3。
56.在本发明中，所述结晶优选包括依次进行的浓缩和冷却结晶；所述浓缩的方式优选为蒸发浓缩；所述蒸发浓缩的温度优选为120～160℃，更优选为130～160℃，最优选为140～160℃；真空度优选为-0.06～-0.09mpa，更优选为-0.07～-0.09mpa；时间优选为3～5h，更优选为4～5h，最优选为4.5～5h；所述浓缩所得浓缩液为第二硝酸银溶液体积的80～90％，更优选为82～90％，最优选为85～90％；所述冷却结晶的温度优选为7～20℃，更优选为7～15℃，最优选为7～10℃；时间优选为30min～60min，更优选为40～60min，最优选为50～60min。
57.在本发明中，所述结晶后还优选包括固液分离；所述固液分离优选为真空抽滤；所述真空抽滤采用的设备优选为固液分离器；所述固液分离器的滤袋目数优选为100～200目，更优选为120～200目，最优选为160～200目；本发明对所述真空抽滤的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
58.在本发明中，所述干燥的温度优选为80～100℃，更优选为85～95℃；时间优选为5～10h，更优选为5～8h。
59.在本发明中，所述结晶过程的浓缩比率高，结晶次数少，从而提高了效率和成品率。
60.本发明提供的制备方法通过双氧水参与反应，加快反应速度，将强污染物氮氧化物在反应过程中氧化成硝酸，节约硝酸原料，净化排出空气，节约了环保尾气处理成本；同时设置两步除杂工艺，采用氧化银作为除杂剂与杂质金属离子发生沉淀反应，并通过加热熔融将杂质元素的硝酸盐分解为不溶的氧化物并脱除，使反应体系中的杂质充分分离，从而提高了所得硝酸银纯度。本发明提供的制备方法制得的硝酸银纯度高，杂质含量少，并且，该方法成品率高，减少了产品损耗，缩短了生产周期。所得高纯硝酸银应用于胶布浮剂的制备能够提升感光度，降低灰雾度；应用于航空航天领域，在光伏用银浆或高导电银浆制备中，能够降低电阻，提升导电性。
61.同时，该制备方法的生产过程全程可通过真空转移物料，安全性高，产品质量稳定，降低生产损耗，节约人力成本，能够实现全程自动化管理和生产车间无人化。
62.为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的高纯硝酸银的制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
63.实施例1
64.取国标1号银锭150kg，放入自动吊装篮，通过自动吊装机，将银锭分别放入四道清洗槽进行超声波水洗、超声波碱洗、超声波酸洗和超声波水洗，碱洗所用碱液为浓度为8％的氢氧化钠溶液，酸洗所用酸液为浓度为8％的硝酸溶液；将清洗后的银锭放入反应釜中，加入去离子水15l，反应釜加温到50℃，将150kg 65％的硝酸和50kg 50％双氧水通过高位槽同时滴加到反应釜中，保持釜内温度90℃，30min滴加完，继续加热2h，然后将温度升至150℃进行赶酸，ph值达到1.5时，反应结束；
0.07mpa，进行蒸发浓缩，时间5h，待硝酸银溶液表面有晶体析出，蒸发冷凝水500l，浓缩比率90％结束，转移到下一工序；
76.将蒸发浓液趁热放入结晶罐中，夹套通7℃冷却水，在搅拌情况下冷却结晶，冷却结晶时间60min，转入下一道工序；将结晶罐中的晶液自流入固液分离器滤袋中，滤袋目数为200目，启动用真空使固液分离1h，滤液快速渗透并由泵转入上道工艺再用；将固液分离器滤袋中的硝酸银晶体，通过刮刀刮起再通过传料机使晶体进入不锈钢托盘，再通过皮带传输至热风烘箱，90℃烘8h得成品硝酸银。
77.对所得硝酸银按gbt670-2007进行下述检测，检测结果见表2。
78.表2实施例2所得硝酸银检测结果
[0079][0080][0081]
由表2可见，实施例2所得硝酸银检测结果指标均高于优级纯国家标准，达到高纯硝酸银的要求。
[0082]
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

技术特征：
1.一种高纯硝酸银的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将银和水的混合物、硝酸和双氧水混合，进行氧化反应，得到第一硝酸银溶液；将所述第一硝酸银溶液和氧化银进行沉淀反应，得到固液混合物；将所述固液混合物依次进行加热熔融、重溶解和固液分离，得到第二硝酸银溶液；将所述第二硝酸银溶液依次进行结晶和干燥，得到所述高纯硝酸银。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述银和水的混合物中的银为银锭；所述银锭为国标1号银锭；所述银和水的混合物中的水的质量为银质量的3～10％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸的质量浓度为65～68％；所述银和水的混合物中的银和硝酸的质量比为10～12:10～12；所述双氧水中过氧化氢的质量百分含量为40～50％；所述银和双氧水的质量比为10～12：1～4；所述硝酸和双氧水的加入方式为滴加，加入时间为20～60min。4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述氧化反应的温度为80～90℃，时间为2～3h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一硝酸银溶液和氧化银的质量比为500～600:1；所述沉淀反应的时间为1～2h。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热熔融的温度为120～160℃，时间为2～3h；所述重溶解的溶剂为水。7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述固液分离的设备为微孔过滤器；所述微孔过滤器的滤膜孔径为0.2～1μm。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述结晶包括依次进行的浓缩和冷却结晶；所述浓缩的方式为蒸发浓缩；所述蒸发浓缩的温度为120～160℃，真空度为-0.06～-0.09mpa，时间为3～5h。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述冷却结晶的温度为7～10℃，时间为1～2h。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为80～100℃，时间为5～10h。

技术总结
本发明提供了一种高纯硝酸银的制备方法，包括以下步骤：将银和水的混合物、硝酸和双氧水混合，进行氧化反应，得到第一硝酸银溶液；将所述第一硝酸银溶液和氧化银进行沉淀反应，得到固液混合物；将所述固液混合物依次进行加热熔融、重溶解和固液分离，得到第二硝酸银溶液；将所述第二硝酸银溶液依次进行结晶和干燥，得到所述高纯硝酸银。本发明提供的制备方法设置两步除杂工艺，采用氧化银作为除杂剂与杂质金属离子发生沉淀反应，并通过加热熔融将杂质元素的硝酸盐分解为不溶的氧化物，使反应体系中的杂质充分分离，从而提高了所得硝酸银纯度。从而提高了所得硝酸银纯度。


技术研发人员：陈钦忠 邓全清 陈佳
受保护的技术使用者：福建富轩科技有限公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/9/7