Лако-красочные материалы — производство

Окисление гидроокиси или карбоната железа (II). Черный же — лезоокисный пигмент получают взаимодействием раствора железного купороса с содой или хлорида железа (II) с известью и последующим окислением осадка током воздуха при 90-100°С.

При получении пигмента методом осаждения железного купороса содой оптимальными условиями являются следующие: исходная кон­центрация раствора железного купороса 137 г/л, соды -100 г/л, ско­рость подачи раствора соды 1 л/мин. Окисление проводится возду­хом, подаваемым со скоростью 0,025 л/ч, температура смеси в начале осаждения 20-30, в конце 80-85°С, температура, при которой прово­дится окисление, 85-90°С. Общая продолжительность синтеза 6-7 ч. Содержание пигмента после окисления примерно 50 г/л. Пигмент промывают декантацией, фильтруют, сушат и подвергают размолу.

Окисление металлического железа нитроаренами. Этот метод имеет большое значение для использования Fe304, получающегося в ка­честве побочного продукта при производстве анилина восстановлением нитробензола. Для получения Fe304 в качестве электролита обычно при­меняют хлорид железа (II) или соляную кислоту, которая растворяет со­ответствующее количество железа, образуя хлорид железа (II).

После окончания процесса и отгонки анилина шлам перекачива­ют в конический отстойник, где происходит разбавление его до плот­ности 1150-1160 кг/м3, отделение от металлического железа и пред­варительная промывка. Затем массу направляют для окончательной промывки декантацией или репульпацией. После промывки массу фильтруют на барабанных вакуум-фильтрах и сушат при 100°С.

Вырабатываются также марки черного железоокисного пигмента, которые применяются для получения красного железоокисного пиг­мента прокаливанием. Условия получения этих марок не отличаются существенным образом от описанных выше, за исключением про­мывки шлама, которая должна проводиться до содержания хлор-иона 0,01-0,02%.

Коричневые железоокисные пигменты. Коричневые железо­окисные пигменты представляют собой смесь красного и черного окислов железа, получаемую путем осаждения, прокаливания или механического смешения. Иногда к коричневым железоокисным пиг­ментам относят также гидратированную окись железа, известную под названием гидрогематит.

Цвет коричневого железоокисного пигмента колеблется в широ­ких пределах в зависимости от соотношения между окисью желе­за (II) и окисью железа (III), а в случае гидрогематитов — от содержа­ния воды. Во всех случаях на цвет пигмента оказывает большое влия­ние физическое состояние частиц.

По свойствам коричневые железоокисные пигменты близки к другим железоокисным пигментам — их плотность 4400-4500 кг/м3; маслоемкость 17-25; размер частиц 0,1-1,25 мкм; средний размер частиц 0,25-0,75 мкм.

Осаждают коричневые железоокисные пигменты так же, как жел­тые марсы или черные железоокисные пигменты. При этом процесс проводят таким образом, чтобы в результате окисления получалась смесь красного и черного пигмента. Регулируется процесс изменени­ем температуры растворов при осаждении и окислении, а также ско­рости подачи воздуха.

Коричневые пигменты, получаемые механическим смешением, от­личаются большой однородностью по гранулометрическому составу в связи с примерно одинаковой дисперсностью исходных компонентов.

Количество окиси железа (И) в коричневых железоокисных пиг­ментах колеблется в зависимости от оттенка пигмента.

В производственных условиях для получения марса коричневого в реактор с приготовленным раствором железного купороса сливают в течение 30-35 мин раствор аммиака, а затем сразу вводят приготовлен­ную суспензию гидрата окиси марганца (II). После этого в течение 1 ч приливают раствор соды до рН = 9,4-9, а затем суспензию окисляют воздухом в течение 8-12 ч при температуре не более 20°С. Осадок отмы­вают от растворимых солей, фильтруют и сушат при 70-90°С, а затем прокаливают при 180-200°С, после чего подвергают размолу.

12.2.12. Природные железоокисные пигменты. Природные пигменты изготовляются обычно на заводах, расположенных вблизи залежей сырья.

Добыча руд, содержащих железоокисные соединения, произво­дится открытым способом. Чистые породы руд доставляют на заводы, где их подвергают механической обработке с целью удаления приме­сей и измельчения. Характер обработки зависит от твердости сырья и степени его загрязненности.

Существует два основных способа переработки сырья — сухой и мокрый.

Сухой способ. Этим способом перерабатывают сырье со значи­тельным содержанием песчаного отхода твердых пород, крупного песка, известковых включений, гальки и др.

Сухой способ переработки руд состоит из следующих операций: отбор пустой породы, дробление, сушка, размол, воздушная сепа­рация.

Отбор пустой породы заключается в отборе камней, известковых включений, корней растений и других посторонних веществ.

Дробление твердых минералов и руд ведут на щековых и молот­ковых дробилках; для мягких пород применяют вальцовые мельницы.

Сушка сырья, содержащего значительное количество влаги (-20%), проводится при 130-150°С в сушилках непрерывного действия.

Высушенное сырье размалывают в трубчатых мельницах. Сверх­тонкий размол природных пигментов проводят в струйных мельни­цах. Такому размолу предшествует размол с сепарацией, иначе твер­дые частицы, содержащиеся в рудах (кремнезем), могут вызвать бы­строе истирание мельницы.

Сепарация пигмента осуществляется в воздушных или механиче­ских аппаратах, обычно работающих в замкнутом цикле с размалы­вающим агрегатом. Такая схема обеспечивает автоматический воз­врат в размольный агрегат крупных частиц, выделенных сепаратором.

В производстве красных пигментов сушка заменяется прокалива­нием при 400-600°С. В этом случае процесс состоит из дробления, прокаливания и размола с воздушной сепарацией.

Прокаливание проводится с целью перевода гидратов окиси же­леза (НІ) в окись железа (III), т. е. желтых и коричневых пород в крас­ные, а также для разрушения некоторых органических примесей, со­держащихся в породе.

Для прокаливания применяют муфельные или пламенные печи при небольшом масштабе производства и вращающиеся цилиндриче­ские печи при крупном масштабе производства.

Сухой способ имеет наибольшее значение при производстве же­лезного сурика и мумии, однако его применяют также при получении других природных пигментов — охр, сиен и умбр.

Мокрый способ. Этот способ сложнее сухого, но зато пригоден для обогащения более загрязненного сырья; кроме того, этот способ позволяет выделять самые мелкие фракции руды, обладающие наи­лучшими пигментными свойствами.

Процесс мокрого обогащения состоит из следующих операций: отмучивание, обезвоживание, сушка, размол с сепарацией.

Отмучивание руд проводят с целью удаления из них примесей (песка, железняка и др.), а также камней и других посторонних ве­ществ. Эта операция, являющаяся одной из самых важных в произ­водстве природных пигментов, основана на различной скорости оса­ждения из взмученной в воде руды частиц крупных и мелких, с боль­шим и малым удельным весом. В результате отмучивания руда разде­ляется на фракции, состоящие из различных по величине или удель­ному весу частиц.

Природные пигменты очень плохо фильтруются. Поэтому обез­воживание проводят в два приема. Сначала отделяют основную массу воды в отстойниках или непрерывно действующих сгустителях. При этом для ускорения осаждения пигмент коагулируют небольшим ко­личеством хлорида кальция, сульфата алюминия или органических коагулянтов. Затем суспензию, содержащую 40-50% сухого вещества при переработке глинистых пород и до 70% при переработке кремне­земистых пород, направляют на дальнейшее обезвоживание на нутч — фильтрах, фильтр-прессах, барабанных или дисковых вакуум — фильтрах.

Пигмент, отделенный от большей части воды, сушат в сушилках периодического или непрерывного действия. Температура сушки не должна превышать 100-110°С.

Размол и сепарацию проводят для освобождения пигмента от аг­регатов, образовавшихся во время сушки. Для измельчения применя­ют дезинтеграторы, а для просева — бураты. Наилучшие результаты получаются при размоле в шаровой мельнице, работающей в замкну­том цикле с воздушным сепаратором. При мокром способе руду пе­ред отмучиванием часто подвергают мокрому размолу в шаровых мельницах.

Мокрое обогащение применяется для глинистых пород, употреб­ляемых в качестве сырья для получения охр, сиен и умбр, так как эти породы содержат крупнозернистые примеси (песок, растительные примеси, включения других пород), которые должны быть полностью удалены из пигмента.