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).

Г идрат 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 Na2Cr04, 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 bq 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 совершенствуются.

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 аппаратуры 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.