3 июня, 2014 
Meneger Цинковые белила представляют собой оксид цинка ZnO, имеющий гексагональную структуру с размером первичных игловатых частиц 0,1 —1,0 мкм, из которых время от времени образуются сросшиеся звездообразные частички. Могут быть получены и коллоидные частички округленной формы размером 0,01 мкм. Лучший оптический размер частиц 0,48—0,50 мкм. С уменьшением размера частиц улучшается разбеливающая способность и укрывистость пигмента, но растет его фотоактивность и усугубляется атмосферостойкость, потому фактически для лакокрасочных покрытий предпочитают игловидные частички размером 0,5—1,0 мкм.
Цинковые белила зависимо от метода и режима получения представляют собой смесь частиц различной формы и размеров: игловатые (длина более чем в 10 раз превосходит ширину частиц) —2—20%;
призматические (длина наименее чем в 10 раз больше ширины) ‘ 70—90%; кубические (длина близка к ширине) 2—15%. Удельная поверхность колеблется от 2 до 30 м2/г.
Оксид цинка имеет чисто белоснежный цвет и высочайший коэффициент яркости (98—99%), он поглощает УФ-лучи в особенности в области Х = 360 hm но обладает высочайшей фотохимической активностью. Кристаллическая решетка оксида цинка, получаемого конденсационным методом — окислением цинка в паровой фазе,— в большинстве случаев дефектна — имеет в большенном количестве вакансии в узлах, которые должны занимать цинк. Это является предпосылкой некой нестехиометричности состава, завышенной обскурантистской возможности, высочайшей фотохимической активности и не плохих адсорбционных параметров.
Оксид цинка имеет амфотерный нрав, он растворим как в кислотах, так и в щелочах, но нерастворим в воде. Посильнее проявляется его основной нрав. При хранении во увлажненной атмосфере поглощает диоксид углерода и равномерно на поверхности частиц появляется слой основного карбоната цинка (ZnOH)2CO3, что усугубляет пигментные характеристики оксида цинка и наращивает содержание в нем водорастворимых солей. Со свободными жирными кислотами оксид цинка образует соли — мыла. Цинковые мыла являются ПАВ, они содействуют смачиванию, диспергированию и структурированию ярких систем. С пленкообразующими субстанциями, имеющими высочайшие кислотные числа, цинковые белила не могут применяться, потому что при большенном содержании цинковых мыл происходит загустевание и даже необратимое затвердевание красок при хранении. Цинковые белила несовместимы и с поливинилацетатными дисперсиями, потому что ионы цинка могут вызывать их коагуляцию.
Цинковые белила обширно используются для многих видов лакокрасочных материалов, созданных для покрытий, которые эксплуатируются снутри помещений. Огромное количество (до 50%) высокодисперсных химически активных цинковых белил употребляется в резинотехнической индустрии.
Цинковые белила, вырабатываемые из незапятнанного рафинированного цинка (ЦБ-0, ЦБ-1, ЦБ-2), малотоксичны; ПДК в воздухе рабочей зоны 0,5 мг/м3.
Различают прямые пирометаллургические методы производства оксида цинка из обоженных рудных концентратов либо вторичного сырья, содержащих 30—60 % ZnO, косвенные методы — из незапятнанного цинка, также гидрометаллургические методы — из смесей солей цинка.
Создание оксида цинка из железного цинка. На просторах бывшего СССР основную массу цинковых белил получают из незапятнанного электролитического цинка. Цинк плавят и испаряют во крутящихся барабанных (рис.) либо муфельных печах, отапливаемых природным газом, с следующим окислением кислородом воздуха в окислительных камерах.
Технологическая схема производства цинковых белил из железного цинка в барабанных печах:
1 — газовая топка;
2 — крутящийся барабан печи; 3 — окислительная камера; 4 — уравнительная камера; 5 — охлаждающий трубопровод; 6 —вентилятор; 7 — рукавные фильтры;
8 — скруббер влажной чистки отходящих газов; 9 — бот для загрузки железного цинка.
Цинк плавится при 419 0C и испаряется при 930 0C. Испарение цинка должно происходить при отсутствии кислорода. Глиняние муфели, в каких плавится и испаряется цинк, обогреваются топочными газами, омывающими муфели снаружи. Во крутящихся печах цинк испаряется за счет теплоты топочных газов, конкретно омывающих железный цинк, и пары цинка смешиваются с топочными газами. Малый расход газа (метана) составляет 0,18 м3 на 1 кг Zn при температуре сгорания 1250—13500C. Коэффициент излишка воздуха должен быть f0,95, т. е. поддерживается восстановительная среда за счет неполного сгорания части метана только до СО, чтоб предупредить преждевременное окисление цинка и утраты его в виде шлака и крупных спекшихся частиц оксида цинка с железным цинком.
Из муфелей либо из барабана вращающейся печи пары цинка попадают в окислительную камеру, где встречаются с кислородом воздуха и сгорают с огромным выделением теплоты, образуя кристаллы оксида цинка:
Зависимо от термодинамических критерий в камере окисления и равномерности рассредотачивания паров цинка в газовой среде образующиеся эмбрионы кристаллов гексагональной формы могут расти повдоль одной оси, образуя призмы и длинноватые иглы, либо при резвом охлаждении оставаться в виде маленьких призм и зернышек с высочайшей удельной поверхностью (до 30 м2/г).
Для получения частиц более желательной для лакокрасочных материалов игловатой формы с минимальным количеством изъянов на поверхности кристаллов, т. е. с меньшей фотохимической активностью и с хорошими размерами 0,48 мкм (Sуд = 6-10 м2/г) следует обеспечивать верно регулируемые постоянные термодинамические условия окисления паров цинка: температуру 750—850 0C, излишек воздуха а= 1,5-2, огромное разбавление инертным топочным газом и выдержку в уравнительной камере. Основным условием является насыщенное принудительное смешение паров цинка с воздухом. При получении цинковых белил в барабанных печах вследствие разбавления паров цинка продуктами сгорания окисление протекает медлительнее, чем в муфельных печах, что содействует росту кристаллов и наименьшему количеству в их изъянов, потому цинковые белила отличаются от получаемых в муфельных печах наименьшей фотохимической активностью и наилучшей атмосферостойкостью, но уступают последним по белизне. Увеличение температуры окисления цинка и долгая выдержка в камере сгорания приводят к крепкому спеканию частиц и приметному ухудшению их дис-пергируемости. Для получения высокодисперсных химически активных цинковых белил для резинотехнической индустрии с удельной поверхностью Sуд = 15-30 м2/г поддерживают более низкую температуру окисления (~600 0C) при большенном разбавлении воздухом.
Из окислительной камеры аэродисперсия оксида цинка отсасывается в уравнительную камеру, где осаждаются неокисленный железный цинк и более большие частички цинковых белил. Выходящая из уравнительной камеры взвесь цинковых белил в газах охлаждается воздухом в длинноватом (до 300 м) трубопроводе до 100—1200C, после этого пигмент осаждается в циклонах либо отделяется от газов в рукавных фильтрах. Газы перед выбросом в атмосферу очищаются от остатка цинковых белил в влажных скрубберах.
Муфельные печи, сервис которых просит большой издержки томного ручного труда и нередкой подмены выходящих из строя жарких муфелей, уступают место механизированным барабанным вращающимся печам.
Перспективны электродуговые и плазменные печи непрерывного деяния, где имеется возможность стопроцентно исключить проникновение кислорода воздуха в зону испарения цинка и предупредить образование изгари. Расход электроэнергии на 1 кг цинка составляет 1 кВт-ч. Плазменные печи, в каких употребляют низкотемпературную плазму, получаемую пропусканием инертного газа через пламя вольтовой дуги, имеют высшую производительность при малом объеме и в их можно поддерживать размеренный режим за счет полной автоматизации процесса.
На теоретическом уровне на 1 т цинковых белил должно затрачиваться 802 кг незапятнанного цинка, практически расходуется 845—860 кг. Из их безвозвратно пропадает 2—4 кг, остальное составляют возвратимые отходы: “сероватая окись” — смесь цинка с оксидом цинка, выпадающая в окислительной камере, силикаты цинка, получающиеся при разрушении футеровки печи, изгарь и шлаки. Эти отходы являются вторичным сырьем и употребляются для производства литопона либо оксида цинка по способу Витериля.
Опубликовано в рубрике 
Метки: 