Лако-красочные материалы — производство

Литопон получают взаимодействием растворов ZnS04 и BaS:

BaS + ZnS04 ■—► BaS04 ZnS + 24 икал Литопон

Так как исходные растворы, применяемые для производства литопона, содержат, кроме основных веществ, еще и продукты не­избежных побочных реакций, то при получении литопона наряду с основной реакцией протекают побочные реакции, в результате которых литопон всегда содержит некоторое количество ZnO. В растворе BaS такие примеси, вызывающие побочные реакции, появляются в результате гидролиза BaS.

Гидролиз BaS протекает в две стадии. Сначала вода присоеди­няется к BaS и образуется промежуточный продукт — основной сульфгидрат бария [50]

BaS + 6Н20 —* ВаХ • 5НгО хОН

а затем основной. сульфгидрат бария распадается на сульфгидрат бария и гидрат окиси бария:

$н

28а/ • 5НаО —► Ва (OH)s + Ва (SH), + 10 НйО

хОН

В результате взаимодействия этих продуктов гидролиза BaS с цинковым купоросом в литопоне образуются побочные продукты;

/SH ySH

Ва< + ZnS04 —► BaS04 + Z<

ХОН ХОН

Ва (SH), + ZnS04 —> BaS04 + Zn (SH)a

Ва (OH)2 + ZnS04 —► BaS04 — f Zn (OH)2

При последующем прокаливании литопона сульфгидрат цинка выделяет сероводород и превращается в сернистый цинк;

ZnS — f HsS

Основной сульфгидрат цинка может превратиться либо в серни­стый цинк, либо в окись цинка

а гидрат окиси цинка выделяет воду и превращается в окись цинка:

Zn (ОН)2 —> ZnO + HaO

Так как в концентрированных растворах сернистого бария гид­ролизу подвергается только небольшое количество BaS, то в оса­жденном литопоне обычно содержится ZnO не больше 1%. В таких концентрированных растворах BaS сульфгидрат и гидрат окиси бария должны находиться в отношении:

В a (SH)2 203 , 1П

Ва(ОН)а “ 171 " US

где 203 — мол, вес Ba(SH)2, а 171 — мол. вес Ва(ОН)2.

Практически же это отношение для крепких растворов не пре­вышает 1,10—1,13, так как часть сульфгидрата бария окисляется воздухом в полисульфиды и гипосульфит бария. В слабых раство­рах гидролизуется большее количество BaS и окисляется большее количество Ba(SH)2, и поэтому в слабых растворах отношение Ba(SH)2: Ва(ОН)2 падает даже ниже 1,0. При применении таких растворов для производства литопона количество ZnO в осажден­ном литопоне повышается до 2—3%. Чем отношение Ba{SH)2: :Ва{ОН)2 меньше, тем количество ZnO в осажденном литопоне больше.

Содержание ZnO в литопоне зависит также от наличия в рас­творе ZnS04 основных сернокислых солей цинка. Основные серно­кислые соли появляются в растворе ZnS04 в тех случаях, когда для получения сернокислого цинка применяют избыточные коли­чества цинкового сырья. Образующиеся при этом основные соли при последующем взаимодействии с BaS образуют литопон, содер­жащий окись цинка. Точный состав этих основных сернокислых солей неизвестен, но если изобразить их состав формулой mZnS04 * пZnO, то при получении литопона наряду с основной реакцией будет протекать реакция

mZnS04 • «ZnO ~f~ mBaS •—> m (BaS04 — f — ZnS) — f — «ZnO

t. e. будет осаждаться литопон, содержащий ZnO. Чем больше в растворе цинкового купороса содержится основных солей, тем выше содержание окиси цинка в получаемом литопоне.

Раствор цинкового купороса, полученный по методу так назы­ваемого хлорирующего обжига {см. ниже), содержит наряду с ZnS04 также ZnCl2 и небольшие количества Na2S04. Вследствие. присутствия в растворе этих компонентов наряду с основной реак­цией получения литопона протекает также побочная реакция;

BaS ZnCi2 ■—> BaCf2 f ZnS+15,6 ккал

Эта побочная реакция, протекая одновременно с основной реак­цией осаждения литопона, вызывает изменение его состава:

BaS + ZnS04 —> BaS04 ZnS + 24 ккал BaS + ZnCl2 —>■ BaCI2 + ZnS ~|~ 15,6 ккал 2BaS — f ZnS04 -f ZnCl2 —► 2ZnS ~f BaS04 — f BaCl2 + 39,6 ккал

Из суммарной реакций следует, что в результате содержания в растворе цинкового купороса некоторого количества ZnCl2 полу­чается литопон другого состава. В таком литопоне на одну моле­кулу BaS04 приходится не одна молекула ZnS, а больше (в при­веденном примере две). Сернистого цинка в таком литопоне содер­жится тем больше, чем больше ZnCl2 в растворе цинкового купо­роса:

3BaS + Zn$04 + 2ZnC!2 —* 3ZnS — f BaS04 + 2BaCl2

Литопон с молекулярным отношением BaS04: ZnS = 1:1 со­держит {как было указано на стр. І96) 29,4% ZnS; при отношении 1 :2 содержание ZnS возрастает до 45,5%, а при отношении 1:3 — до 55,7% и т. д.

Часть образующегося в этом случае ВаС12 реагирует с неболь­шим количеством Na2S04, содержащимся в растворе цинкового купороса, в результате чего выпадает Ва$04:

BaCI2 + Na2S04 —> BaS04-f 2NaCl

В результате этой реакции содержание ZnS в литопоне не­сколько понижается, но все же остается выше нормального, т. е. выше 29,4%.

Изменяя количество ZnCl2 в растворе цинкового купороса, можно получать литопоны с любым повышенным содержанием ZnS. Если необходим литопон нормального состава ZnS + BaS04 с содержанием ZnS 29,4% или еще ниже, к литопону с повышенным содержанием ZnS добавляют рассчитанное количество отбеленного тонко измолотого минерала барита {тяжелого шпата), состоящего почти исключительно из BaS04.

Различным сортам литопона присвоены следующие обозначе­ния в зависимости от содержания ZnS {в %):

Производство литопона распадается на три стадии: производ­ство сернистого бария, производство цинкового купороса и произ­водство литопона из полуфабрикатов.