Лако-красочные материалы — производство

Дегидратация гидрата окиси хрома. Процесс получения пиг­мента этим методом состоит из следующих основных операций: при­готовление гидрата окиси хрома; прокаливание гидрата окиси хрома; промывка и фильтрование; сушка и размол.

Гидрат окиси хрома можно получать различными способами или применять отходы некоторых органических производств (например, производства бензоата натрия).

Гидрат окиси хрома получают восстановлением водного раствора хроматов калия или натрия органическими соединениями.

Восстановление органическими соединениями проводят при на­гревании под давлением в стальных автоклавах большой емкости (-10 MJ), снабженных змеевиком и мешалкой.

Маточный раствор утилизируют: его разлагают кислотой, выде­ляющуюся серу возвращают в процесс, а сульфат натрия можно под­вергнуть выпарке и кристаллизации.

Полученный при восстановлении гидрат окиси хрома в горячем состоянии закачивают в фильтр-прессы или на барабанные вакуум — фильтры, отмывают горячей водой и прокаливают во вращающейся барабанной печи.

Следует отметить, что гидрат окиси, полученный при восстанов­лении органическими соединениями или серой, содержит значитель­ное количество (до 7-8%) щелочи. В процессе прокаливания эта ще­лочь, а также остающийся Na2S04 (при применении серы) реагируют с Сг203 с образованием хромата натрия.

Продукт после прокаливания промывают до содержания ~0,1 % во­дорастворимого Na? Cr04, а затем сушат. Промывка обычно производится репульпацией с фильтрованием на барабанных вакуум-фильтрах, суш­ка — в сушилках типа аэроформ (температура 180-190°С, длительность 2,5-3,0 ч), размол — на роликокольцевых мельницах.

Окись хрома может быть получена с желтоватым или синеватым оттенком, что достигается введением в пасту гидрата окиси хрома определенных добавок. Пасту помещают в реактор с мешалкой, до­бавляют воду из расчета получения суспензии с 60% воды (по отно­шению к Сг203), вводят добавки, перемешивают, перекачивают насо­сом на барабанную сушилку, где высушивают до общего содержания воды 35%, и подают во вращающуюся прокалочную печь.

Для получения пигмента с желтоватым оттенком необходимо на­личие в суспензии щелочи в количестве -5% NaOH или 10% Na2C03;

Прокаливание проводят при 780-800°С в течение 2,5-3,0 ч. При этом следует иметь в виду, что гидрат окиси хрома, полученный восста­новлением органическими соединениями или серой, содержит в ад­сорбированном виде значительное количество щелочи и добавления ее перед прокаливанием не требуется.

Пигмент с синеватым оттенком получается при добавлении в сус­пензию 3% борной кислоты, обычно в смеси с 0,2-0,5% NaOH; про­каливание проводят при 970-1000°С в течение 2,5 ч. Синеватый отте­нок можно усилить, если использовать гидрат окиси хрома более темных марок и удлинить время прокаливания.

Выход окиси хрома составляет 85-95% от расчетного. Хромат на­трия, образующийся в количестве 5-12% при получении марок с жел­товатым оттенком, частично улавливается во время промывки пиг­мента на первом барабанном вакуум-фильтре.

Для получения пигментной окиси хрома наибольшее значение имеет восстановление органическими соединениями. Получаемый при этом гидрат окиси хрома содержит меньше гидратной воды и не содержит примесей основных сульфатов солей, разлагаемых при вы­сокой температуре (1100-1200°С), при его прокаливании образуется окись хрома оптимальной дисперсности, чистого цвета, с хорошими пигментными свойствами. В последнее время методы восстановления элементарной серой и сернистым газом совершенству ютоя.

Провяливание смеси хрома с восстановителями. Процесс изго­товления окиси хрома этим методом состоит из следующих операций: приготовление шихты; обжиг шихты и размол ее; промывка полуфаб­риката, его фильтрование и сушка; прокаливание окиси хрома; про­мывка, фильтрование, сушка и размол пигмента (рис. 93).

Исходным сырьем обычно служит калиевый хромпик, иногда на­триевый (при этом получается более светлый пигмент).

В качестве восстановителей применяют серу (15-20%), мягкий древесный уголь (30-35%) и хлорид аммония (30-35%).

Обжиг шихты проводится в специальных камерах. Шихту поджи­гают с одного конца, тщательно закрывают дверцы камеры и дают массе сгореть; при этом развивается температура 800-900°С. Иногда шихту помещают в небольшие сосуды емкостью 50-100 л, которые располагают в камере. Обычно к шихте добавляют небольшое коли­чество природной смолы (-4% по отношению к хромпику) для полу­чения после обжига хрупкого плава, который легко ломается и про­мывается.

Окись хрома, полученная при обжиге, имеет недостаточно яркий цвет; кроме того, она содержит значительное количество сульфатов хрома (в том числе основных), а также примеси серы и хроматов. В связи с этим полуфабрикат отмывают декантацией, фильтруют и су­шат. Влажность пасты после фильтрования 30-35%, сушка проводит­ся при температуре до 300°С. Сухой продукт прокаливают в печи 2-4 ч при 700-800°С в тонком слое (10-20 см), дополнительно про­мывают один раз, сушат и размалывают.

Термическое разложение хромового ангидрида. Установка для получения окиси хрома состоит из футерованной вращающейся бара­банной печи, скрубберов, промывателя, фильтрующей ^ппаратуры и сушилок.

Раствор хромата натрия (отстоявшийся от бисульфата натрия) за­ливают в нагретую печь с температурой в реакционной зоне 1000-1200°С. Для полного разложения хромового ангидрида, а также промежуточных продуктов (хромит-хроматов) достаточна температу­ра 1000°С, однако при этом в окиси хрома остается заметное количе­ство серосодержащих соединений; для резкого снижения содержания этих примесей требуется температура прокаливания 1200°С.

Прокаленная окись хрома в виде плава поступает из печи в гаси­тель; она содержит значительное количество солей, которые удаляют промывкой горячей водой (80-90°С). Промывку проводят на двух вакуум-фильтрах с репульпатором. Паста окиси хрома с содержанием 25-30% воды сушится в барабанных сушилках, обогреваемых газами с начальной температурой 500-600 и конечной 120-150°С. Высушен­ная окись хрома сепарируется в двух последовательно расположен­ных циклонах и фасуется.

Во время загрузки хромата натрия в печи происходит его интен­сивная возгонка, пары разлагаются на окись хрома и кислород, кото­рые выносятся из печи вместе с дымовыми газами; частично эта окись хрома улавливается в двух скрубберах и турбулентном промы — вателе. Так как дымовые газы содержат S02, то во избежание корро­зии аппаратуры по всей улавливающей системе циркулирует слабый раствор соды (-3-5 г/л). Газы после промывателя выбрасываются в атмосферу.

Окись хрома нерастворима в воде и не обладает токсичностью, присущей хромовым соединениям. Однако ввиду наличия в ней при­месей соединений CrVI процесс производства Сг203 является вредным. Стадия разложения хромового ангидрида относится к производствам повышенной вредности.