Лако-красочные материалы — производство

12.1.1. Титановые белила. Производство двуокиси титана вклю­чает четыре основные стадии: получение растворов сульфата титана; получение продукта гидролиза; прокаливание продукта гидролиза; поверхностную обработку продукта прокаливания (двуокиси титана).

Получение растворов сульфата титана. Процесс состоит из следующих операций: разложение титансодержащего сырья, вы­щелачивание плава, восстановление Fe2(S04)3, осветление раство­ров от шлама, выделение железного купороса, контрольное фильт­рование.

Растворы сульфата титана для технических целей получают раз­ложением титансодержащего сырья серной кислотой. Основным ви­дом титансодержащего сырья являются ильменитовые концентраты, содержащие ильменит FeTi03, продукты его лейкоксенизации (вы­ветривания) — FeO, Fe203 и Ті02, а также титанистые шлаки.

При разложении титансодержащего сырья разбавленной серной кислотой (с целью использования отходной «гидролизной» кислоты), которая имеет низкую температуру кипения при атмосферном давле­нии, для достаточной полноты разложения необходима многочасовая выдержка реакционной смеси с подводом тепла извне. В этом случае степень разложения низкая. При твердофазном методе разложения концентрированной серной кислотой под атмосферным давлением температура реакционной смеси достигает 200-220°С за счет экзо­термической реакции. Это позволяет при малой продолжительности процесса достичь высокой степени разложения.

Ильмениты коренных месторождений разлагаются значительно легче, чем россыпных, причем чем больше л’ейкоксенизация и рути- лизация концентратов, тем труднее они разлагаются. Разложение лей- коксенизированных концентратов происходит при более высокой начальной температуре, менее энергично и при более длительном периоде перехода массы из жидкого состояния в твердый плав. Силь­но измененные, рутилизированные концентраты разлагаются лишь при подводе тепла извне. В значительной степени это связано с тем, что наиболее экзотермическим является взаимодействие ильменита с H2S04.

Обычно для разложения применяется кислота, предварительно разбавленная до концентрации 85-89%. Количество кислоты должно быть достаточным для образования сульфатов титана, железа и дру­гих металлов, содержащихся в сырье.

Для разложения применяется тонко размолотый концентрат с ос­татком на сите № 0045 2-5% для легко разлагаемых и до 1-2% для трудно разлагаемых концентратов или шлаков. Предварительно вы­сушенный, обычно в барабанных сушилках, концентрат подвергают размолу в шаровых мельницах непрерывного действия, работающих в замкнутом цикле с сепаратором. Разложение проводят в реакторе, представляющем собой стальной бак с коническим дном, футерован­ный двумя слоями кислотоупорных плиток (рис. 62). К конусу реак­тора подведены две трубы, из которых одна присоединена к неболь­шому коллектору и предназначена для подачи в реактор сжатого воз­духа, пара и воды, а другая — для вывода раствора. К крышке реактора присоединена вентиляционная труба большего диаметра и высоты для выброса газов в атмосферу.

В реактор загружают 92-94%-ную серную кислоту, включают сжатый воздух и при постоянном перемешивании загружают иль­менит. При этом смесь должна поместиться в конусной части ре­актора. Затем в течение 2-3 мин массу подогревают до 80-90°С путем добавления небольшого количества воды из расчета сниже­ния концентрации кислоты до 85-88%. При этой температуре на­чинается экзотермическая реакция; температура в течение не­скольких минут повышается до 180-220°С, происходит очень бур­ное разложением протекает основная реакция с выделением боль­шого количества газов и значительного количества воды в виде пара. Наблюдается сильное вспенивание с увеличением объема массы, а иногда и выброс ее из реактора.

Через несколько минут после окончания бурной реакции масса затвердевает в виде плава. С целью получения пористого плава необ­ходимо во время затвердевания пропускать через массу сжатый воз­дух. После затвердевания оставляют массу на 2-3 ч для «вызревания» и охлаждения. Концентрат разлагается обычно на 95-97%, из них 85-87% — во время основной реакции и 8-10% — в период вызрева­ния. При большой емкости реакторов плав охлаждается медленно, поэтому для снижения температуры плава после вызревания его до­полнительно продувают сжатым воздухом. После охлаждения плава до 80-90°С проводят выщелачивание сернокислых солей водой при энергичном перемешивании сжатым воздухом. Раствор в процессе выщелачивания должен иметь температуру 65-70°С, снижение тем­пературы замедляет выщелачивание, а повышение приводит к уменьшению стабильности раствора. Расгворы, получаемые после выщелачивания плава, состоят из сульфатов титана и железа (И и III). Восстановление осуществляют до полного перехода Fe3+ в Fe2+ и час­тичного Ті4+ в Ті3+ (примерно 3-5 г/л). Наличие в растворе небольшо­го количества Ті3+ устраняет при всех дальнейших операциях образо­вание Fe3+. Для восстановления железные стружки или отходы тонко­го листового железа в корзине из нержавеющей стали погружают в раствор, находящийся в реакторе разложения, и выдерживают при 70-75°С и слабом перемешивании воздухом. Часто проводят непре­рывное восстановление раствора в каскаде из трех-четырех реакторов непрерывного действия, добавляя к раствору чугунные или железные опилки.

Растворы после выщелачивания и восстановления необходимо освободить от шлама, состоящего в основном из кремниевой кислоты и неразложившегося концентрата. Примерно 50% шлама является грубодисперсным и легко осаждается, остальной шлам представляет собой тонкодисперсную взвесь и осаждается лишь при коагуляции. В качестве коагулянтов применяют поливиниловый спирт, сульфанол, клей, альбумин, некаль и другие, а процесс проводят фильтрованием на барабанных вакуум-фильтрах.

Раствор, освобожденный от шлама, направляют на дальнейшие операции. Промытый шлам переводят в отвал, а полученный при промывке разбавленный раствор применяют для выщелачивания пла­ва. ^Температура раствора в течение всего процесса отделения шлама во избежание кристаллизации купороса должна находиться в преде­лах 60-65°С.

Выделение из раствора железного купороса FeS04-7H20 прово­дится в непрерывно действующих вакуум-кристаллизаторах и осно­вано на сильном уменьшении растворимости железного купороса при охлаждении.

Пульпа из вакуум-кристаллизатора подается на непрерывно дей­ствующую центрифугу с пульсирующей выгрузкой осадка, где же­лезный купорос выделяется из раствора и промывается.

Раствор после центрифугирования направляется на контрольное фильтрование, а железный купорос — на склад готовой продукции или в цех синтеза железооксидных пигментов. Контрольное фильтрование обычно проводят на фильтр-прессах или мешочных гравитационных фильтрах. При контрольном фильтровании рекомендуется добавлять к раствору небольшое количество древесной муки и подогревать рас­твор до 30-40°С. Раствор сульфата титана после контрольного фильтрования должен содержать не более 0,04-0,06 г/л взвешенных частиц. В случае отделения шлама фильтрованием на барабанных вакуум-фильтрах с намывным слоем контрольное фильтрование обычно не требуется.

Чистые растворы упаривают до содержания в них солей титана в пересчете на ТЮ2 220-240 г/л в вакуум-выпарных аппаратах непре­рывного действия. Во избежание преждевременного гидролиза упа­ривание ведут при температуре не выше 60°С. При упаривании плот­ность раствора повышается от 1400-1510 до 1550-1630 кг/м3.

Получение продуктов гидролиза. Процесс гидролиза методом введения зародышей состоит из следующих операций: приготовление зародышей; гидролиз раствора сульфата титана; отделение гидролиз­ной кислоты; промывка и отбелка продукта гидролиза; солевая обра­ботка.

Зародыши готовят в реакторе, снабженном мешалкой и змееви­ком, из концентрированных растворов сульфата титана высокой ста­бильности. Растворы разбавляют водой до содержания солей титана в пересчете на ТЮ2 40-50 г/л (плотность 1100 кг/м3) и нейтрализуют путем медленного добавления при перемешивании раствора едкого натра (~50 г/л NaOH) до рН = 3 (кислотный фактор 0,2-0,3). Подогре­вают суспензию примерно до 60°С, прекращают перемешивание и оставляют массу для вызревания при этой-же температуре на не­сколько часов. Затем вновь включают мешалку, в змеевик подают холодную воду, и суспензия зародышей охлаждается до 20-25°С. Концентрация готовых зародышей -25 г/л ТЮ2.

Гидролиз проводят в стальных реакторах, футерованных кисло­тоупорными диабазовыми плитками и снабженных освинцованными мешалками и медными освинцованными змеевиками для нагрева и охлаждения реакционной смеси.

В реактор загружают раствор, подогревают его глухим паром до 60°С, добавляют суспензию зародышей в количестве 0,2-0,5% (счи­тая на ТЮ2) и некоторые другие соединения. Затем раствор нагревают до кипения (107-110°С в зависимости от состава раствора), выдержи­вают несколько часов, разбавляют суспензию горячей водой и вцовь кипятят. Разбавление проводят при степени гидролиза 70-75%, коли­чество добавляемой воды -35-40% по отношению к начальному объ­ему раствора. Длительность каждой стадии строго регламентируется, причем она колеблется в некоторых пределах в зависимости от марки получаемой двуокиси титана и состава исходного раствора. Степень гидролиза составляет 95-97%.

Суспензия, полученная в результате гидролиза, охлаждается до 70-75°С и фильтруется на барабанном вакуум-фильтре с намывным слоем из древесной муки или на листовых вакуум-фильтрах. Гидро­лизная кислота, отделенная при фильтровании, при содержании 20-25% H2S04 направляется на утилизацию, а осадок методом много­ступенчатой репульпации водой промывается на барабанных или лис­товых вакуум-фильтрах. После репульпации суспензия подвергается отбелке-очистке от примесей соединений железа и других металлов.

Для этого суспензию, содержащую -300 г/л ТЮ2, обрабатывают в реакторе 5-10%-ной чистой (аккумуляторной) серной кислотой с до­бавлением цинка в виде пыли или гранул в количестве -0,5% (в рас­чете на ТЮ2), нагревают до 90-95°С и выдерживают при этой темпе­ратуре до перехода части титана (-0,5 г/л) в раствор в виде Ti2(S04)3. При этом примеси железа, хрома, ванадия восстанавливаются и пере­ходят в раствор.

После отбелки осадок промывают до содержания в промывных водах менее 0,005% солей железа в пересчете на Fe, разбавляют до концентрации ТЮ2 300 г/л и направляют на солеобработку.

Солеобработка заключается во введении различных добавок с це­лью ускорения кристаллизации (минерализаторы) и перекристаллиза­ции анатаза в рутил (рутилизирующие добавки), а также улучшения и стабилизации цвета и придания конечному продукту тех или иных свойств. Основными добавками при получении анатаза являются K2SO4 или К2С03 и фосфорная кислота, при получении рутила — ме — татитановая кислота, не содержащая сульфогрупп, сульфат или окись цинка, окислы или соли некоторых других металлов, способствую­щих рутилизации. Водорастворимые добавки (K2S04, ZnS04) вводят в избыточном количестве с учетом их потерь при фильтровании. От­фильтрованный на вакуум-фильтре осадок после введения добавок насосом подается в прокалочную печь.

Прокаливание продукта гидролиза, поверхностная обработка двуокиси титана. Для прокаливания продукта гидролиза применяются трубчатые вращающиеся печи, обогреваемые продуктами сгорания мазута или природного газа. Паста продукта гидролиза подается непре­рывно в печь, при непосредственном соприкосновении с продуктами горения топлива обезвоживается и при высокой температуре приобре­тает пигментные свойства (образуется двуокись титана). Температура прокаливания при получении анатаза ~900°С, рутила — 800-850°С Температура газов на входе в печь 900-1000°С, на выходе — 350-400°С; при более низкой температуре на выходе может происходить конден­сация паров H2S04 в загрузочной камере. Обычно длина печи 40-60 м, внутренний диаметр 2-3 м, скорость вращения печи 0,2-0,4 об/мин, угол наклона 1,5-2,0°, коэффициент заполнения -10%, производитель­ность 1,5-3,5 т/ч. Время пребывания продукта в печи -8-15 ч. Удале­ние воды из пасты заканчивается примерно на первой четверти длины печи от места загрузки пасты, удаление главной части S02 происходит до начала образования частиц, т. е. до -800°С.

Отходящие из печи газы, содержащие сернистый газ, пары воды и небольшое количество ТЮ2, поступают в мокрый уловитель и элек­трофильтры.

На качество двуокиси титана в большой мере влияют условия прока­ливания. Для контроля и регулирования температуры прокаливания в 5-6 точках, расположенных по длине печи, устанавливаются термопары, соединенные с терморегуляторами. Первая термопара расположена близко от выхода продукта (-1,5 м) с целью контроля температуры в интервале последних 50°С, когда происходит окончательное образование частиц пигмента, последняя — на расстоянии 6-8 м от места загрузки пасты. Про­цесс прокаливания контролируется непрерывно (обычно ежечасно) по цвету двуокиси титана, ее интенсивности, а при получении рутила — по степени рутилизации, которая для конечного продукта должна составлять 95-98%. Дальнейшее повышение степени рутилизации требует длитель­ной выдержки, приводящей к ухудшению пигментных свойств.

Продукт прокаливания, который представляет собой двуокись титана, охлаждается сначала в холодильном барабане до 250-300°С, а затем в скребковом транспортере с водяным охлаждением до 50-70°С и направля­ется на дальнейшие операции: дезагрегацию спекшихся частиц и поверх­ностную обработку для улучшения пигментных свойств. Продукт прока­ливания, содержащий сравнительно прочные агрегаты, дезагрегируется на роликокольцевой мельнице. Для некоторых марок двуокиси титана на этой операции заканчивается процесс производства пигмента.

При получении других марок двуокиси титана рутильной и анатаз — ной структуры проводится дополнительная обработка, включающая мокрый размол в замкнутом цикле с классификатором в присутствии пептизаторов (жидкое стекло, трифосфат натрия, едкий натр), осаждение на частицах двуокиси титана А1(ОН)з, Zn(OH)2 и других соединений, промывку, фильтрование, сушку и микроизмельчение на струйной мель­нице. При микроизмельчении иногда вводят нафтенаты, фталаты, олеаты и другие поверхностно-активные вещества. Осажденные вещества и ПАВ модифицируют поверхность пигмента, значительно улучшают его интенсивность, укрывистость, стойкость к атмосферным воздействиям пигментированных им пленок, что связано с резким понижением его фотохимической активности, устраняют абразивность рутильной струк­туры. Определенным подбором добавок перед прокаливанием, а также условий дополнительной обработки можно в значительной степени варьировать свойства двуокиси титана. Содержание ТЮ2 в необработан­ной двуокиси титана 98-98,5%, в обработанной — 93-95%.

На рис. 63,64 и 65 представлена схема производства двуокиси титана.

Рис. 63. Технологическая схема получения двуокиси титана. Отделение получения раствора сульфата титана, его чистки И гидролиза: 1 — бункер для ильменита; 2 — барабанная сушилка; 3 — топка к барабанной сушилке; 4,9, 12 — вентиляторы; 5 — бункер для сухого ильменита; б — шаровая мельница; 7 — воздушный сепаратор; 8 — всасывающий фильтр; 10 — циклон; 11 — бункер для молотого ильменита; 13- бункерные весы; 14- аппарат для разложения; 15 — мерник для серной кислоты; 16- бункер для чугунных опилок; 17 — аппарат для восстановления; 18 — мерник для раствора сульфида натрия; 19 — аппарат для приготовления раствора сульфида железа; 20 — питатель; 21 — сгуститель непрерывного действия; 22, 27 — репульпаторы; 23 — сборник; 24 — барабанный вакуум — фильтр; 23 — вакуум-котел; 26 — сборник оборотной воды; 28 — аппарат для приготовления намывного слоя; 29 — аппарат для растворения сульфида натрия

Рис. 63. Окончание: 30 — вакуум-кристаллизаторы; 31 — сборник суспензии; 32 — сгуститель; 33 — центрифуга; 34 — сборник раствора сульфата титана; 35, 38 — напорные баки; 36 — контрольный фильтр; 37 — сборник чистого раствора; 39 — вакуум-выпарные аппараты; 40 — сборник упаренного раствора; 41 — сборник раствора едкого натра; 42 — напорный бак для раствора едкого натра; 43, 48 — мерники для раствора едкого натра; 44 — аппарат для приготовления зародышей; 45 — мерник для зародышей; 46 — скруббер; 47 — Газодувка; 49 — мерник для соляной кислоты; 50 — мерник для тетрахлорида титана; 51 — сборник соляной кислоты; 52 — сборник тетрахлорида титана; 53 — аппарат для приготовления рутилизирующих зародышей; 54 — мерник ругилизирующих зародышей; 55 — аппарат для гидролиза

Рис. 64. Технологическая схема получения двуокиси титана. Отделение промывки и прокаливания продукта гидролиза, размола и упаковки двуокиси титана: 56 — бункер для древесной муки; 57 — мешалка для древесной муки; 58 — сборник пуль­пы после гидролиза; 59 — барабанный вакуум-фильтр с намывным слоем; 60 — барабан­ные вакуум-фильтры; 61 — вакуум-котлы; 62 — репульпаторы; 63 — мешалка для отбел­ки; 64 — мерник для серной кислоты; 65 — приемник серной кислоты; 66 — гидравличе­ский затвор; 67 — мешалка для солевой обработки; 68 — сборник гидролизной кислоты; 69 — сгуститель непрерывного действия для промывных вод; 70 — сборник суспензиий; 7/, 82 — вентилятоы; 72 — скруббер; 73 — пылеулавливающая камера лрокалочной печи; 74 — вращающаяся прокалочная печь; 75 — топка печи; 76 — холодильный барабан; 77 — бункер; 78. — трехроликовая мельница; 79 — эксгаустер; 80 — циклон; 81 — рукавный всасывающий фильтр; 83 — бункер для анатаза; 84 — полуавтоматические порционные весы; 85 — электрокар

Ильменитовый концентрат поступает в бункер I и далее — в бара­банную сушилку 2. Высушенный концентрат направляется в бун­кер 5у а затем на размол в шаровую мельницу 6, работающую в замк­нутом цикле с сепаратором 7. Размолотый концентрат поступает в бункер 11 и через бункерные весы 13 — в аппарат разложения 14, в который предварительно заливается серная кислота из сборника через мерник 15. Раствор из аппарата разложения направляется на непре­рывное восстановление в аппараты 17.

Восстановление можно также проводить периодическим методом, погружая в раствор, находящийся в аппарате разложения, освинцо­ванную корзинку, заполненную обрезками жести.

Рис. 65. Технологическая схема получения двуокиси титана Отделение дополнительной обработки: 86 — бункер; 87 — трехроликовая мельница; 88 — эксгаустер; 89 — циклон; 90 — рукавный всасывающий фильтр, 91 — вентилятор; 92 — бункер для рутила; 93 — репульпатор; 94 — аппараты для добавок; 95 — центрифуга-отстойник; 96,106 — сборники суспензии; 97— шаровая мельница; 98 — сборники добавок; 99 — скиповые питатели; 100 — аппара­ты для мокрой обработки; 101 — сгуститель непрерывного действия; 102 — сборник сгущенной суспензии; 103 — барабанные вакуум-фильтры; 104 — вакуум-котлы; 105 — гидравлический затвор; 107 — калорифер; 108 — ленточная сушилка; 109, 112 — Бункеры для двуокиси титана; ПО — микронайзер; 111 — циклон; 113 — полуавтомати­ческие весы; 114 — конденсатор; 115 — сборник воды; 116 — электрокар

Раствор поступает в сгуститель непрерывного действия 21 для отделения шлама. Коагулянт вводят в сгуститель из мешалки 19 через скиповый питатель 20. Сгущенный шлам репульпируется и отделяет­ся от раствора на барабанном вакуум-фильтре 24 с намывным слоем из древесной муки. Раствор от промывки шлама направляется на вы­щелачивание плава в аппарат разложения, а шлам, сбрасываемый с фильтра, репульпируется в мешалке 27 и перекачивается на станцию нейтрализации.

Так как различные партии сырья дают суспензии с различной скоростью отстаивания, в сгустителях непрерывного действия прихо­дится применять минимальную скорость осаждения. Это приводит к длительному пребыванию раствора в сгустителе и тем самым к сни­жению стабильности раствора. Поэтому часто применяют сгустители периодического действия.

Осветленный раствор из сгустителя 21 непрерывно поступает на вакуум-кристаллизационную установку 30.

Раствор после кристаллизации железного купороса подвергается сгущению в сгустителе непрерывного действия 32. Оттуда осветлен­ный раствор поступает в приемный бак 34 и затем на контрольное фильтрование на фильтр 36. В приемный бак 34 добавляется древес­ная мука. Сгущенная пульпа железного купороса поступает на цен­трифугу 33. Чистый раствор из сборника 37 направляется на вакуум — выпаривание в аппараты непрерывного действия 39. Из сборника 40 Упаренный раствор перекачивается в аппарат для гидролиза 55, куда из мерника 45 или 54 добавляются зародыши, приготовленные в ап­парате 44.

Суспензия перекачивается на гуммированный барабанный ваку — ум-фильтр 59 с намывным слоем из древесной муки. Здесь отделяется маточный раствор, так называемая гидролизная кислота. Продукт гидролиза подвергается затем промывке репульпацией с фильтрова­нием на гуммированных барабанных вакуум-фильтрах 60. В баке 63 Проводится отбелка, после чего следует промывка на барабанных ва — куум-фильтрах 60.

На ряде заводов для отделения гидролизной кислоты и промывки продукта гидролиза многие годы успешно эксплуатируются листовые вакуум-фильтры с предварительным нанесением на фильтрующую поверхность тонкого слоя древесной муки или другого материала. Эти фильтры значительно надежнее и эффективнее в эксплуатации, а также дешевле, чем гуммированные барабанные вакуум-фильтры.

В баке 67 в продукт гидролиза вводят различные добавки в зави­симости от кристаллической структуры и специфических свойств по­лучаемой марки двуокиси титана. Суспензия из бака 67 непрерывно подается на барабанный вакуум-фильтр 60, являющийся одновремен­но питателем прокалочной печи. Паста с фильтра 60 сбрасывается на транспортер и поступает в прокалочную трубчатую печь 74. Газы, выходящие из печи, проходят через скруббер 72. После скруббера часто устанавливают электрофильтры. Двуокись титана, выходящая из печи 74, охлаждается в холодильном барабане 76, размалывается на роликовой мельнице с встроенным сепаратором 78 и поступает на упаковку.

При выпуске ряда марок после прокаливания двуокись титана подвергают дополнительной обработке. Двуокись титана репуль — пируется в растворе едкого натра в баке 94 и подвергается класси­фикации в отстойной центрифуге непрерывного действия со шне — ковой выгрузкой осадка 95. Грубая фракция из центрифуги посту­пает на размол в шаровую мельницу 97, работающую в замкнутом цикле с классифицирующей центрифугой 95. Тонкая фракция на­правляется в аппараты для дополнительной обработки 100, в кото­рые через питатели 99 непрерывно подаются заранее приготовлен­ные растворы.

После поверхностной обработки суспензия сгущается в сгустите­ле непрерывного действия 101, пульпа двуокиси титана фильтруется и промывается на вакуум-фильтрах 103. После промывки пасту дву­окиси титана сушат в ленточной сушилке 108, размалывают на струй­ной мельнице 110 и упаковывают.

12.1.2. Цинковые белила. Технологический процесс получения цинковых белил из металлического цинка состоит из следующих ос­новных операций: испарение цинка; окисление паров цинка; охлаж­дение взвеси окиси цинка в газах; улавливание окиси цинка из газов.

Для испарения цинка применяются муфельные и барабанные вращающиеся печи.

Белила, получаемые при испарении цинка в обогреваемых муфе­лях, носят название муфельных. Если операция испарения металла проводится во вращающихся печах, то полученные белила называют­ся печными.

Сырьем для получения цинковых белил служит металлический цинк. Это металл синевато-серого цвета с сильным металлическим блеском и кристаллическим изломом.

Плавку и испарение цинка проводят в муфелях. На большинстве заводов используется муфель, представляющий собой полый цилиндр из огнеупорного материала. С одного конца муфель закрыт круглой крышкой, другой его конец имеет полукруглое отверстие., через кото­рое загружают металлический цинк и из которого выходят пары цинка.

На некоторых заводах в муфельных печах применяют овальные муфели, имеющие в сечении форму эллипса. Недостатком этих муфе­лей является их меньшая механическая прочность по сравнению с круглыми.

Используются также муфели с плоским дном. Основное их пре­имущество — постоянная величина зеркала испарения, в то время как в круглом муфеле зеркало испарения непрерывно уменьшается по мере испарения цинка. Поэтому в муфель с плоским дном цинк за­гружают только после полного испарения предыдущей загрузки, т. е. через каждые 10-12 ч; в круглые же муфели цинк загружают каждые 2ч и меньшими количествами. Так как каждая загрузка цинка сопро­вождается охлаждением муфеля, то круглые муфели охлаждаются чаще, а поэтому срок их службы меньше.

Основные недостатки муфелей с плоским дном: меньшая механи­ческая прочность по сравнению с круглыми; большой вес (свыше 150 кгс), что затрудняет их вставку в печь и значительно ухудшает условия труда; сложность конфигурации, вследствие чего их прихо­дится делать вручную, в то время как круглые ‘муфели можно изго­товлять более экономично механическим способом.

Постоянство величины зеркала испарения можно обеспечить и в круглом муфеле, если его изготавливать большей длины (рис. 66). В тыльной части муфеля устанавливают перегородку 3 с небольшим отверстием снизу 4 для загрузки цинка в отверстие 6 части муфеля, находящейся вне кладки печи.

6		1 ……. L……………	Т/7 [/X
VW| 1ч>
	7/

Рис. 66. Муфель с постоянным уровнем цинка: I — цилиндрическая часть муфеля; 2 — передняя торцевая часть муфеля; 3 — перегород­ка; 4 — отверстие в перегородке; 5 — задняя глухая торцевая стенка муфеля; б — отвер­стие для загрузки чушкового цинка

Стенки муфеля имеют малую толщину, что обеспечивает высокое тепловое напряжение стенки муфеля и, следовательно, высокую его производительность по сравнению с шамотными муфелями, приме­няемыми за рубежом.

Муфели изготавливают также методом полусухого формования и покрывают глазурью для предотвращения выгорания графита и уве­личения срока службы муфеля. Производительность таких муфелей выше примерно на 20-30%.

Муфели для плавления и испарения цинка подвергаются одно­временному воздействию высокой температуры, паров цинка и окиси цинка, и поэтому срок их службы непродолжителен. Муфель из хо­рошего материала должен выдерживать до 20 дней работы. Практиче­ски же муфель, изготовленный методом пластичного формования, вследствие форсирования печей работает 5-8 дней. Муфели же, по­лученные способом полусухого формования и покрытые глазурью, служат до 20 суток.

На рис. 67 изображена печь с 18 муфелями, расположенными в один ряд. Такие печи удобнее обслуживать. На некоторых заводах установлены печи с большим числом муфелей (до 28). Продукты сго — рання топлива поступают в печное пространство с температурой 1300-1350°С и уходят с температурой 1000-1100°С. Чем выше тем­пература в печи, тем больше ее производительность.

В качестве топлива для обогрева печей применяют природный газ. Могут быть также использованы генераторный газ, мазут и уголь специальных марок. Печь (рис. 67) нагревается продуктами сгорания газа, который для равномерности нагревания муфелей сжигается в горелках, расположенных с обоих торцов печи. При подаче продуктов сгорания топлива в печь с одной стороны, как это принято на многих заводах, добиться равномерного нагревания муфельного пространства обычно не удается, перепад температуры от одного конца муфельного пространства к другому может составить 100-150°С.

1-І ГШ НН Рис. 67. Муфельная печь для производства цинковых белил

Продукты сгорания газа уходят в боров через колодец, находя­щийся в центре пода. Цинковые пары, попадая в окислительный ко­лодец, загораются. Часть образующейся окиси цинка осаждается на краях выходного отверстия муфеля, затрудняя выход паров цинка. Белила, осевшие на краях отверстия, во время чистки падают на дно окислительного колодца, отчего возникают производственные поте­ри. Количество тепла, выделяющегося при сгорании паров цинка у отверстия муфеля, настолько велико, что температура стенки печи повышается до 1200°С, в результате чего кирпичная кладка над от­верстием муфеля разрушается.

Для уменьшения обрастания устья муфеля окисью цинка и для образования цинковых белил с частицами игольчатой формы в му­фель и в окислительный колодец подводят газ.

Муфельные печи имеют следующие основные недостатки: не­управляемость процессов испарения и окисления; большой расход дорогостоящих муфелей; низкий тепловой коэффициент полезного действия печи; ручная загрузка цинка, которая практически не подда­ется механизации; необходимость периодической ручной смены му­фелей, нагретых до 700-750°С, без остановки печи.

Положительным качеством этих печей является то, что в них пары цинка и окиси цинка не соприкасаются с продуктами сгорания топлива, вследствие чего получаются белила высокой чистоты. Образовавшаяся в окислительных колодцах суспензия белил собирается в общей для всех колодцев уравнительной камере 5 (рис. 68), расположенной рядом с пе­чью. Каждый окислительный колодец 3 соединяется с уравнительной камерой отдельным коротким соединительным рукавом 4.

Рис. 68. Технологическая схема производства цинковых белил муфельным способом: 1 — муфель; 2 — муфельное пространство; 3 — окислительный колодец; 4 — соедини­тельный рукав; 5 — уравнительная камера; б — белилопровод; 7 — эксгаустер; 8 — рукав­ный фильтр; 9 — шнек; 10 — элеватор; 11 — упаковочная машина; 12 — вытяжной венти­лятор

В уравнительной камере взвесь белил в газах, поступающая из всех окислительных колодцев, перемешивается, и ее средняя темпе­ратура обычно составляет 800°С. Уравнительная камера, располо­женная рядом с печью, выложена из огнеупорного кирпича. Ее длина равна длине печи. Дно камеры состоит из ряда бункеров.

Так как уравнительная камера является сильно расширенным уча­стком пути, по которому движется взвесь белил в воздухе, скорость взвеси в ней падает, в результате чего более грубодисперсные части­цы белил выпадают из воздушного потока и осаждаются в количестве до 1,5% (марка К) в бункерах, камеры которых могут соединяться общим шнеком, позволяющим периодически разгружать их.

Из уравнительной камеры взвесь белил в воздухе после охлажде­ния направляется для улавливания белил в систему рукавных фильт­ров 8 с механическим автоматическим встряхиванием. Белилопро­вод б, соединяющий уравнительную камеру с системой фильтров, служит для охлаждения взвеси белил в воздухе, так как при темпера­турах выше 100°С может воспламениться ткань фильтров.

Для необходимого снижения температуры белилопровод делают длиной 250-350 м и прокладывают его снаружи здания. Эксгаустер 7 транспортирует взвесь цинковых белил в газах по белилопроводу. В некоторых случаях для снижения температуры взвеси в белилопровод до эксгаустера через патрубок, снабженный шибером, засасывается некоторое количество холодного воздуха. При использовании этого способа увеличивается фильтрующая поверхность. Охлажденная примерно до 100°С взвесь цинковых белил в газах поступает в рукав­ные фильтры с автоматическим встряхиванием.

При прохождении воздуха через ткань фильтра содержащиеся в воз­духе частицы белил задерживаются, а воздух проходит через ткань в металлический кожух и вентилятором 12 выбрасывается в атмосферу.

Белила, осевшие на фильтрующей перегородке, встряхиванием по­следней периодически сбрасываются в днище фильтра, откуда системой шнеков и элеватора их подают в бункер упаковочной машины 11. Вслед­ствие большой концентрации окиси цинка в воздухе и ее высокой дис­персности средние удельные нагрузки по воздуху составляют 40-60 м3/ч на 1 м2 фильтрующей поверхности. Столь низкая нагрузка по воздуху на 1 м2 естественно требует большой фильтрующей поверхности рукавных фильтров, эксплуатация которых связана с большими затратами.

Наиболее крупные частицы белил осаждаются в уравнительной камере, находящейся в начале улавливающей системы. Вся остальная масса белил собирается в рукавных фильтрах без разделения на фрак­ции, различающиеся по дисперсности.

Трудоемкость процесса смены муфелей в печи и необходимость их специального производства привели к тому, что в последнее время чаще применяют барабанные вращающиеся печи.

Во вращающихся барабанных печах плавление и испарение цинка осуществляется за счет тепла продуктов сгорания природного газа или кокса, вводимых в рабочее пространство печи.

Вращающаяся печь (рис. 69) представляет собой горизонтальный металлический барабан 4, футерованный огнеупорным кирпичом. Внутренние размеры применяемых печей: диаметр 800-1100 мм, длина 1700-2500 мм.

Рис. 69. Вращающаяся барабанная печь для испарения цинка: / — горелка; 2 — топка; 3 — бандажи; 4 — барабан; 5 — окислительная камера; б — штанга; 7 — ролики

Барабан опирается двумя стальными бандажами 3 на две пары роликов 7 и приводится во вращение от специального привода. Ско­рость вращения барабана колеблется от 0,5 до 1 об/мин.

В торцевых стенках барабана печи имеются круглые отвер­стия, одно из которых служит для подачи продуктов сгорания газа, а второе — для загрузки цинка и выхода продуктов сгорания топлива и паров цинка. Для создания в печи ванны из расплав­ленного цинка имеются кольцевые пороги высотой 200-300 мм. При обогреве печи продуктами сгорания газа устанавливается топка 2 с двухпроводной горелкой / и принудительно регулируе­мой подачей газа и воздуха. К барабану примыкает откатная окислительная камера 5.

Печь работает циклически. При остановленном барабане и рабо­тающей горелке нагревают стенки барабана до светло-красного кале­ния, загружают цинк, расплавляют его и, когда начинается испарение, приводят во вращение барабан. Затем через каждые 2-3 мин загру­жают по одной-две чушки цинка в печь с помощью штанги б. В зави­симости от принятого режима работы печи загрузка цинка и непре­рывное его испарение длятся от 7 до 22 ч.

Один раз в смену или в сутки выжигают цинк и очищают стенки печи от постепенно нарастающей на них «шубы» из окиси цинка. Шубу со стенок печи очищают вручную с помощью специального скребка. На поверхности жидкого цинка образуется пленка окиси цинка, которая замедляет его испарение. Вращение барабана разру­шает эту пленку. Парогазовая смесь с температурой ~1000°С посту­пает в окислительную камеру 5, футерованную огнеупорным кирпи­чом, в которой окисляются пары цинка и сжигаются газообразные продукты (СО, Н2), образующиеся при неполном сжигании газа, а также в результате окисления паров цинка углекислым газом и па­рами воды. Воздух, необходимый для окисления паров цинка, посту­пает в окислительную камеру.

Образовавшаяся окись цинка отсасывается эксгаустером и на­правляется по белилопроводу в уловительную систему.

Загрузка чушек цинка в барабан печи с помощью штанги в ряде цехов осуществляется вручную.

Производительность применяемых в настоящее время барабан­ных печей по испаряемому цинку составляет 10-15 т/сут.

Разработано и успешно применяется устройство для механизиро­ванной чистки барабана от плотного шлака без охлаждения печи (рис. 70). На передвижной тележке 7 закреплено фрезерное устройст­во, состоящее из фрез /-5, которые приводятся во вращение электро­двигателем посредством вала 4. Фреза может перемещаться по верти­кали пневматическим подъемником 6. Наконечники резца фрезы де­лаются из победита или рессорной стали.

Рис. 70. Устройство для чистки барабана вращающейся печи 1-3 — фреза; 4 — вал; 5 — корпус вала; 6 — подъемное устройство, 7 — передвижная тележка

С помощью фрезерного устройства можно чистить всю внутрен­нюю поверхность печи. Тележку подкатывают к печи, отводят в сто­рону топку или окислительную камеру, вводят фрезу в печь, приводят ее во вращение и, меняя положение фрезы с помощью пневматиче­ского подъемника и перемещая тележку вдоль оси печи, очищают стенки печи от плотного шлака. Шлак, срезаемый фрезой, получается в виде порошка. Чистка печи занимает 6-10 ч.

В барабанных печах получаются белила с большим средним раз­мером частиц, чем в муфельных, т. е. более грубодисперсные. Кроме того, наличие продуктов сгорания топлива в окислительной камере способствует образованию игольчатой формы частиц окиси цинка. В связи с этим цинковые белила, получаемые в барабанных печах, обладают меньшей фотохимической активностью, т. е. меньше мелят в пленках, чем полученные в муфельных печах. Они применяются для пигментирования пленкообразующих веществ.

Вращающиеся печи имеют следующие преимущества по сравне­нию с муфельными: благодаря непрерывному испарению цинка и возможности управления процессом окисления обеспечивается ста­бильность свойств цинковых белил; исключается расход дорогостоя­щих муфелей; обеспечивается механизация загрузки чушкового цин­ка в печь; значительно снижается расход топлива; улучшаются усло­вия труда.

Получение цинковых белил из цинксодержащего сырья. При

Получении цинковых белил по способу Витериля в качестве сырья применяют окисленные цинковые руды (смитсонит ZnC03) и различ­ные цинксодержащие отходы, например изгарь цинка, серую окись цинка и другие, содержащие 30-50% окиси цинка. Это сырье в смеси с углем при прокаливании в печи при 1300°С восстанавливает окись цинка до металлического цинка, получающегося в парообразном со­стоянии. Далее пары цинка окисляются кислородом воздуха с образо­ванием окиси цинка.

Смитсонит, применяемый в качестве исходного сырья, уже при 300°С разлагается с образованием окиси цинка.

При использовании в качестве сырья обесхлоренной цинковой из­гари (отход цинковальных производств) и прокаленной окшары (пас­тообразный отход производства ронгалита), а в качестве восстанови­теля — антрацита марок АС и AM с содержанием общей серы не выше 2% и температурой размягчения шлаков не ниже 1200°С получают белила марки В -1.

Принципиальная схема печи непрерывного действия показана на рис. 71. На колосниковую решетку 1 из бункера для угля 2 через щелевое отверстие загружаются угольные, лучше антрацитовые, брикеты или гранулы слоем толщиной 10 см. При движении ре­шетки уголь поступает в камеру розжига 3, в которую подают воз­дух. В этой камере температура брикетов достигает 1250-1300°С. Газы, образующиеся в камере 3 при частичном сгорании угля, вы­брасываются в атмосферу. При дальнейшем движении колоснико­вой решетки в следующей камере на подушку из раскаленного уг­ля из бункера 4 поступают брикеты из шихты или гранул, обра­зующие слой толщиной примерно 12-15 см. Брикеты состоят при­близительно из 20% угля и 80% цинксодержащего сырья. При бри­кетировании в шихту добавляют сульфитный щелок для образова­ния прочных непылящих брикетов.

Рис. 71. Печь непрерывного действия с цепной решеткой: 1 — цепная колосниковая решетка; 2 — бункер для угля; 3 — камера розжига; 4 — бункер для шихты; 5 — резервуар для воды; 6 — камера печи; 7 — окислительная камера; 8 — шлакосниматель; 9 — дутьевые коробки; 10 — бункеры для продуктов, просыпаемых через решетку; 11 — патрубок для вывода шлаков

Рабочая часть колосниковой решетки заключена в камере печи б, где происходит процесс восстановления окиси цинка в пары цинка при 1100°С. Образующийся на цепной решетке шлак сбрасывается с нее специальным шлакоснимателем через патрубок 11.

Во избежание зашлаковывания боковых^ стенок камеры в них размещены трубы, в которых циркулирует химически очищенная во­да, поступающая из резервуара 5. Воздух, необходимый для горения угля и окисления паров цинка, подается через дутьевые коробки 9. Большая часть паров цинка окисляется в камере 6, и образующаяся в ней взвесь цинковых белил в газах поступает в окислительную каме­ру 7, из которой затем взвесь окиси цинка с воздухом направляется в улавливающую систему.

Производительность печи и расход цинксодержащего сырья (в пересчете на цинк), а также химический состав и качество белил в большой мере зависят от состава и подготовки сырья. Применяе­мый в качестве восстановителя уголь содержит органическую серу, а цинксодержаїцее сырье — иногда хлор, что приводит к получению белил с повышенным содержанием водорастворимых солей. Неко­торое количество золы и шихты уносится с окисью цинка.

12.1.3. Литопон. Синтез литопона состоит из следующих основ­ных операций: взаимодействие сульфида бария и цинкового купоро­са, в результате которого образуется литопон-полуфабрикат; фильт­рование и сушка литопона-полуфабриката; прокаливание и гашение полуфабриката; промывка, фильтрование, сушка, дезагрегация лито — поьа.

Для производства литопона применяют раствор цинкового ку­пороса, содержащий 300-350 г/л ZnS04, и раствор сульфида бария, содержащий 140-150 г/л BaS. При взаимодействии раствора цин­кового купороса и сульфида бария выпадает белый осадок — лито­пон, состоящий из эквимолекулярной смеси сульфида цинка и сульфата бария.

Для получения литопона применяют реакторы периодического действия емкостью 10-25 м3, снабженные мешалками (рис. 72).

Сульфид бария и цинковый купорос из напорных баков 7 и 2 одно­временно сливаются в реактор для синтеза литопона 3; рН среды кон­тролируют, приливая к реакционной смеси раствор сульфата кобальта: при избытке в суспензии сульфата цинка на месте падения капель сульфата кобальта появляется розовое пятно, а при большом избытке сульфида бария — черное. При правильном осаждении, т. е. при незна­чительном избытке сульфида бария, пятно окрашено в зеленовато- голубой цвет. По окончании синтеза литопона откачивают 2/3 содер­жимого реактора, оставляя в нем 1/3 суспензии, которая служит буфе­ром, сглаживающим колебания рН в начале осаждения литопона.

Рис. 72. Технологическая схема получения литопона: 1 — напорный бак для готового сульфата цинка; 2 — напорный бак для раствора сульфи­да бария; 3 — реактор для синтеза литопона; 4 — бетонный сборник-уплотнитель; 5, 23 — Подогреватель; 6, 24 — вакуум-фильтр; 7, 25 — питатель; 8, 26 — ленточная сушилка; 9, 27 — транспортер; 10, 28, 32 — элеватор, 11, 29, 33, 34 — бункер; 12 — тарельчатый питатель; 13 — муфельная вращающаяся печь; 14 — аппарат для гашения; 15 — промежуточный сборник; 16 — репульпатор; 17 — промежуточный сборник разбав­ленной литопоновой суспензии; 18, /9- классификатор; 20- шаровая мельница мокро­го помола; 21 — приемник суспензии; 22 — сгуститель-отстойник; 30, 31 — дезин­тегратор; 35 — упаковочная машина

Осажденная в реакторе 3 суспензия содержит 180-200 г/л лито­пона. Для увеличения производительности фильтровальной аппара­туры суспензию предварительно уплотняют в отстойниках. Уплот­ненную суспензию с содержанием литопона 260-300 г/л в подогрева­теле 5 нагревают острым паром до 70-75°С, что способствует увели­чению производительности вакуум-фильтров. В подогревателе к сус­пензии добавляют раствор поваренной соли в таком количестве, что­бы после фильтрования и сурки литопона в нем оставалось 0,3% NaCl с целью снижения маслоемкосги литопона.

Фильтрование суспензии литопона-полуфабриката проводят на барабанном вакуум-фильтре б со шнуровым съемом осадка. Барабан и корыто фильтра изготавливают из дерева во избежание загрязнения литопона продуктами коррозии металла.

Паста литопона, снимаемая с вакуум-фильтра, содержит 45-47% во­ды; с 1 м2 поверхности барабана за 1 ч можно снять до 50 кг литопона (в расчете на сухое вещество). Сушат полуфабрикат в ленточных сушилках.

В ленточной сушилке литопон сохнет впрессованным в ячейки алюминиевой ленты. Бесконечная лента длиной 400 м непрерывно движется. У начала сушилки валик впрессовывает литопон в движу­щуюся ленту; в конце сушки ударное приспособление, ударяя по лен­те, встряхивает ее, в результате чего из ячеек выпадают кусочки вы­сохшего литопона. Лента, подвешенная петлями, передвигается вдоль камеры сушилки.

После сушки литопон-полуфабрикат поступает на прокаливание. Это является одним из важных процессов, который определяет пиг­ментные свойства литопона.

Высушенный литопон передается на прокаливание в муфельную трубчатую печь непрерывного действия 73.

* При прокаливании сульфид цинка переходит из кристаллической системы сфалерит в кристаллическую систему вюрцит. Чтобы избе­жать обратного перехода при медленном охлаждении, продукт быст­ро охлаждают в воде («гасят»).

Пигментные свойства продукта (укрывистость, маслоемкость и интенсивность) с повышением температуры прокаливания до 700°С значительно улучшаются.

При прокаливании литопона во избежание окисления сульфида цинка в окись цинка необходимо избегать наличия в газовой среде кислорода, понижающего светостойкость литопона. Для этого рабо­чее пространство печи — муфель — герметизировано, и в нем литопон не соприкасается с продуктом сгорания топлива и с воздухом.

Из муфельной печи литопон поступает в аппарат для гашения 14 С мешалкой, в который непрерывно подается холодная вода. Вследст­вие быстрого и сильного охлаждения кусочки раскаленного литопона распадаются на очень мелкие частицы. При правильном режиме про­каливания литопон после гашения по консистенции напоминает сме — танообразную массу.

Суспензия из аппарата 14 подаетсят в промежуточный сбор­ник 75, из него — в репульпатор 76, в котором разбавляется рецирку­ляционными водами, поступающими из сгустителя 22, до содержания литопона 50 г/л.

Продукт прокаливания подвергается дезинтеграции в шаровой мельнице 20, футерованной нержавеющей сталью и заполненной фарфоровыми шарами, которая работает в замкнутом цикле с двумя последовательно установленными чашевыми классификаторами 18 и 19. Разбавленная в репульпаторе 16 суспензия, поступающая из аппа­рата 75 в шаровую мельницу 20, после промежуточного сборника 77 подается в классификатор первой ступени 18 и из него стекает в клас­сификатор второй ступени 19, слив из которого с концентрацией ли­топона 60-100 г/л самотеком поступает в сгуститель 22.

Грубые фракции из классификаторов 18 и 19 поступают в шаро­вую мельницу 20 с концентрацией литопона -350 г/л.

Из сгустителя 22 часть воды возвращается для разбавления сус­пензии в репульпатор 16, остальное количество сбрасывается в кана­лизацию, а иногда передается в цех цинкового купороса на разбавле­ние серной кислоты или растворение цинксодержащего сырья.

Для выделения из суспензии тонкодисперсных фракций могут быть применены и гидроциклоны.

Сгущенная суспензия с концентрацией не менее 300 г/л сливается в бак 25, в котором ее подогревают острым паром до 65-75°С, а из него передается на барабанный вакуум-фильтр со шнуровым съемом осадка 24. Отфильтрованную пасту литопона с влажностью 25-28% высушивают в ленточной сушилке 26.

Высушенный литопон с влажностью 0,2-0,3% дезагрегируют в дезинтеграторах 30, 31, затем с помощью упаковочной машины 35 Упаковывают в бумажные мешки.

Представляет интерес другое аппаратурное оформление технологиче­ской схемы производства литопона. По этой схеме (рис. 73) синтез лито — пона-полуфабриката непрерывным, методом осуществляется в смесителях эжекторного типа, для сгущения суспензии литопона-полуфабриката и готового продукта применены мультигидроциклоны. Суспензию полу­фабриката перед прокалкой и суспензию готового продукта сушат в рас­пылительных сушилках, установленных вне здания цеха.

Преимущества их перед другими видами сушильных аппаратов следующие:

1) после сушки не требуется дезагрегация продукта;

2) высушенный продукт не пылит;

3) прокалка литопона-полуфабриката не сопровождается образо­ванием настылей;

4) для прокалки литопона-полуфабриката применяется вращаю­щаяся трубчатая электропечь.

12.1.4. Свинцовые белила. Процесс производства свинцовых бе­лил состоит из следующих операций: приготовление рабочих рас­творов; карбонизация; отстаивание и фильтрование белил; производ­ство двуокиси углерода.

Сырьем служат глет, уксусная кислота и углекислый газ. Аппара­тура, применяемая для производства белил, состоит из реакторов, сборников, отстойников, мерников, карбонизатора, замесочной ма­шины. Реакторы — деревянные, стальные футерованные или гуммиро­ванные, сборники из того же материала, а также из бетона. Некоторые аппараты можно изготавливать из меди и нержавеющей стали.

ІГТГ ТмІіГТГ TT3LJL Li 9 JjULfc)

Рис. 73. Технологическая схема производства сульфида бария, сульфата цинка И литопона: I — хранилище молотого барита; 2 — хранилище угольной мелочи; 3 — мельница; 4 — бункер для шихты; 5 — трубчатая печь для восстановления барита; 6 — баки для выщелачивания сульфида бария; 7 — насос для перекачивания шлама 8 — хранилище цинксодержашего сырья; 9 — хранилище серной кислоты; 10 — Репулміатор; 11, 14 — Насосы; 12 — барабанный вакуум-фильтр; 13 — аппарат для очистки солей железа; 15 — барабанный вакуум-фильтр; 16 — смеситель; 17 — аппарат с мешалкой; 18 — бара­банный вакуум-фильтр; 19 — бак для хранения чистого сульфата цинка; 20 — бак для хранения чистого сульфида бария; 21 — эжекционный смеситель непрерывного дейст­вия для синтеза литопона-полуфабриката; 22 — приемник; 25, 31 — мультигидроцикло — ны; 24 — распылительная сушилка для полуфабриката; 25 — вращающаяся муфельная электропечь; 26 — аппарат для гашения литопона; 27 — классификатор; 28 — мельница для мокрого помола; 29 — промывные баки; 30 — приемник; 32 — распылительная сушилка для фабриката

Литопон на уггакобку

Горячая Вода

ІШ______ ‘"-ЗГ-" V® ——

Для получения основного ацетата свинца в один из поочередно работающих реакторов, снабженных мешалкой и змеевиком, налива­ют из мерника уксусную кислоту, добавляют воду из расчета получе­ния раствора с концентрацией -35 г/л СН3СООН, нагревают глухим паром до 50-80°С и постепенно (-1 ч) при работающей мешалке за­гружают глет. Процесс считают законченным, когда раствор содер­жит 35-55 г/л РЬ(СН3СОО)2 и 40-60 г/л РЬ(ОН)2; плотность 1050-1100 кг/м3 при 20°С; рН = 6,5-7,5.

В производстве для приготовления рабочего раствора используют отработанный малоосновный ацетат свинца, к нему приливают воду и уксусную кислоту из расчета получения раствора среднего ацетата с концентрацией 35-55 г/л и добавляют глет до получения основного аце­тата РЬ(СН3СОО)2. Затем раствор нагревают до 50-80°С и добавляют глет до получения основного ацетата указанного выше состава. Рабочие растворы подвергаются очистке от нерастворившегося глета и его при­месей путем отстаивания в отстойниках. Осветленный раствор затем сливают в промежуточный бачок, питающий один из карбонизаторов. В карбонизаторе двуокись углерода взаимодействует с гидроокисью свин­ца. Применяются карбонизаторы различных типов, различающиеся в основном условиями соприкосновения С02 с раствором. Увеличения поверхности соприкосновения можно достигнуть за счет разделения струи газа, выпуская ее через многочисленные отверстия. Другой метод увеличения реагирующей поверхности заключается в применении ин­жекторов, в которых либо газ засасывает жидкость, либо, наоборот, жид­кость засасывает газ. При этом вследствие турбулентного движения об­разовавшейся смеси газа с жидкостью происходит разделение газа на мелкие пузыри, подъем которых замедляется, в связи с чем увеличивает­ся время соприкосновения. Поэтому, а также в связи со вспениванием массы при карбонизации, высота карбонизаторов должна быть в 5-6 раз больше диаметра. В настоящее время применяются карбонизаторы с не­прерывной циркуляцией раствора, создаваемой центробежным насосом. В трубопровод между насосом и карбонизатором включен инжектор. Основной ацетат свинца поступает через циркулирующий поток и, про­ходя через инжектор, засасывает углекислый газ, который подводится к инжектору из газгольдера под давлением 0,5-1,0 кгс/см2. Карбонизацию проводят при 20-25°С. Расход двуокиси углерода составляет -120% от расчетного.

В результате карбонизации содержание РЬ(ОН)2 в растворе сни­жается от 60 до 20 г/л.

Суспензия из карбонизатора поступает в непрерывно действую­щий уплотнитель, откуда осветленный раствор стекает в сборник или непосредственно в реактор, а осевшая суспензия белил с концентра­цией 600-700 г/л откачивается в приемник, нагреваемый глухим па­ром до ~80°С.

Схема производства свинцовых белил показана на рис. 74.

Рис. 74. Технологическая схема получения свинцовых белил методом осаждения: 1 — приемник для уксусной кислоты; 2 — насос для перекачки кислоты; 3 — сборник мерник кислоты; 4 — вагонетка для подачи глета; 5 — реакторы; 6 — насос для перекачки основного ацетата свинца; 7 — напорный бак; 8 — регулятор скорости; 9 — плунжерный насос для откачки осадка; 10 — отстойник; 11 — промежуточный бак; 72, 21 — центро­бежные насосы; 13 — инжекторы; 14 — карбонизаторы; 15 — уплотнители суспензии белил; 16 — сборник малоосновного ацетата; 17 — плунжерный насос для откачки пуль­пы; 18 — насос для подачи малоосновного ацетата; 19 — уплотнители; 20 — приемники пульпы; 22 — приемник

Уксусную кислоту из приемного бака 1 насосом 2 перекачивают в мерник 3 и спускают в реактор 5. Туда же добавляют глет, который привозят в вагонетках 4. Раствор основного ацетата свинца насосом б перекачивают в напорный бак 7 и оттуда через регулятор скорости 8 Сливают в отстойник 10. Осветленный раствор поступает в бак //, снабженный гидравлическим приспособлением, связанным с регуля­тором 8. При повышении уровня в баке 11 регулирующее приспособ­ление начинает подачу из бака 7 и наоборот. Осветленный раствор поступает в карбонизатор 14 через циркулирующий поток, создавае­мый центробежным насосом 12. Углекислый газ подается через ин­жектор 13. Обычно используют углекислый газ собственного произ­водства или в виде жидкой двуокиси углерода. В установке по полу­чению углекислого газа применяют в качестве сырья дымовые газы, содержащие 10% С02. Метод получения углекислого газа основан на способности раствора поташа поглощать на холоду из дымовых газов С02, переходя при этом в бикарбонат, и выделять С02 при нагревании.

Суспензия белил непрерывно поступает в уплотнитель 15, откуда отработанный раствор стекает в сборник 16 и насосом 18 направляет­ся в реактор. Пульпу из сборника плунжерным насосом 17 откачива­ют в приемник 20 и оттуда после нагрева спускают в приемник 22, из которого маточный раствор перекачивают насосом 21 в сборник 16. Со дна отстойника 10 осадок (непрореагировавшие примеси) перио­дически откачивают насосом 9 в уплотнитель 19. Отстоявшийся в них раствор сливают в сборник 16.

Растворы ацетата свинца, находясь в постоянном круговороте, постепенно обогащаются посторонними примесями, в основном же­лезом, и поэтому нуждаются в периодической очистке, которая дос­тигается кипячением растворов; ацетат железа при этом подвергается гидролизу и оседает. После кипячения добавляют каолин для адсорб­ции коллоидного золя ацетата железа, раствор фильтруют и направ­ляют в сборник для чистого раствора.

Свинцовые белила можно получать, минуя стадию приготовления рабочего раствора основного свинца. В этом случае карбонизация протекает непосредственно в 10%-ной суспензии глета в присутствии небольшого количества уксусной кислоты (0,1%) при 60-85°С и ин­тенсивном перемешивании. Этот метод позволяет резко сократить длительность технологического процесса и практически ликвидиро­вать сточные воды.