Лако-красочные материалы — производство

Прокаливание смеси хромпика с борной кислотой. Процесс изготовления изумрудной зелени состоит из следующих операций: приготовление и прокаливание шихты; разложение плава и его про­мывка; фильтрование, сушка, размол и сепарирование пигмента.

Для приготовления шихты смесь калиевого хромпика с борной кислотой размалывают в шаровых мельницах до получения тонко­дисперсной массы. Аппаратура для размола должна быть герметизи­рована ввиду вредности хромпиковой пыли.

Во избежание пыления шихту можно также получить смешением концентрированного раствора К2Сг207 (25-30%) с борной кислотой. Прокаливание проводят при 550-600°С (1,5-2,0 ч) в муфельных пе­чах, куда загружают противни (из нержавеющей стали) с шихтой.

Вначале (при 450°С) шихта плавится, образуя клейкий буро — коричневый плав, который сильно вспучивается. Затем плав затвер­девает в однородную пористую массу зеленого цвета.

В первый период процесса происходит обильное выделение паров воды вследствие обезвоживания борной кислоты.

Пары воды уносят часть борной кислоты, примерно 5-8% от об­щего количества; при работе с влажной шихтой потери несколько возрастают.

Ввиду сильного вспучивания шихты ее загружают в печи не­большими порциями, к примеру в электропечь с поверхностью пода 0,5 м2 — только 10-15 кг шихты, из которой получается 1,5-2,5 кг пигмента.

Плав прокаленной шихты загружают в бак, заливают небольшим (3-4-кратным) количеством воды и кипятят в течение 1 ч для полного извлечения борной кислоты и оводнения изумрудной зелени. После непродолжительного отстаивания горячий раствор (80-90°С) сливают через нутч-фильтр в бак-кристаллизатор, где регенерируется борная кислота из маточного раствора.

Осадок изумрудной зелени промывают несколько раз горячей во­дой почти до полного удаления борной кислоты, фильтруют на нутч — фильтре или фильтр-прессе и полученную пасту с влажностью 40-50% сушат при 80-90°С, размалывают и сепарируют.

На рис. 94 приведена технологическая схема получения изумруд­ной зелени.

Для регенерации борной кислоты в кристаллизатор к маточному раствору добавляют при нагревании (80-90°С) соляную кислоту, по­сле чего массу охлаждают до температуры 18-20°С, при которой ос­новная часть борной кислоты оседает и лишь небольшое количество (-50 г/л) остается в растворе.

При большом масштабе производства этот раствор подвергают вакуум-выпарке и вновь охлаждают до температуры кристаллизации.

Кристаллы борной кислоты фильтруют и подсушивают.

Восстановление хромагов под давлением. Исходным сырьем при данном методе служат хроматы и бихроматы натрия, восстанов­ление проводится с помощью органических соединений, в основном мелассы и водорода. Установка для получения пигмента восстанов­лением хромпика мелассой показана на рис. 95.

Процесс получения пигмента заключается в следующем. Система высокого давления нагревается до 300°С прокачиванием при 350 кгс/см2 воды, подогреваемой тремя газовыми нагревателями. По­сле этого в автоклав с помощью насоса 9 при давлении 350 кгс/см2 непрерывно подается из бака 1 смешанный раствор натриевого хром­пика и мелассы. Попадая в автоклав, эта смесь мгновенно реагирует, выделяя значительное количество тепла, вследствие чего температура в автоклаве повышается до 350-360°С. Смесь подается со скоростью 200 л/ч, что обеспечивает постоянную температуру процесса 350-360°С.

В результате реакции образуется изумрудная зелень, которая вме­сте с водой, нагретой до высокой температуры, проходит через теп­лообменники, нагревая при этом воду, поступающую для охлажде­ния, до 270°С.

Суспензия пигмента, проходя теплообменники, несколько охлаж­дается, после чего поступает в водяные холодильники, где происхо­дит окончательное ее охлаждение до 60-70°С. Затем суспензия попа­дает через взрывной игольчатый клапан 12 в бак 14, откуда направля­ется на промывку и фильтрование.

Полученная паста сушится предпочтительно в вакуум-сушилке при 90-95°С и размалывается в дезинтеграторе.

Установка нуждается в ежедневной очистке от осевшего пигмен­та. Ее часовая производительность -80-100 кг пигмента.

Примерный состав пигмента: 80% Сг203 и 20% Н20, что отвечает формуле Сг203-2Н20.

12.2.15. Фосфат хрома. Метод получения фосфата хрома состоит из приготовления хромовой смеси (Na2Cr207 + Н3Р04) и приготовле­ния раствора сульфита натрия (Na2S03-7H20) при 40°С.

Синтез осуществляют в реакторе цилиндрического типа с ме­шалкой.

За счет тепла реакции пульпа разогревается до 40°С. Восстанов­ление шестивалентного хрома проводят при рН = 2,8-3,5. Значение рН реакционной смеси поддерживается добавлением серной кислоты. В процессе восстановления осаждается фосфат хрома. Пульпа из ре­актора поступает в вызреватель, где происходит доосаждение пиг­мента и формирование пигментных частиц. Вызревание продолжает­ся примерно 40 мин при 95-100°С.

Фильтрование ведется на барабанных вакуум-фильтрах. Влаж­ность осадка составляет 55%.

Промывка может осуществляться непрерывным противоточным методом в аппаратах колонного типа с промежуточным фильтровани­ем на вакуум-фильтрах. Сушка проводится при 105-110°С для полу­чения продукта СгР04-ЗН20.

Дезагрегацию фосфата хрома можно вести в дезинтеграторе или мельнице.

При организации производства фосфата хрома на заводах хромовых соединений, где раствор хромата натрия является по­лупродуктом, а раствор тиосульфата натрия — отходом производ­ства Сг203, удобно пользоваться методом восстановления тио­сульфатом натрия. В этом случае процесс получения фосфата отличается от описанного выше тем, что рН хромовой смеси в процессе восстановления доводят от 11-12 до 1,8-2,0 добавлени­ем сначала фосфорной, а затем серной кислоты. Процесс проте­кает при 70-80°С.

Отходом производства в обоих методах является сульфат натрия.

12.2.16. Синий и сине-зеленый кобальт. Для получения синего и сине-зеленого кобальта применяют различные соединения кобальта, алюминия, хрома, олова, цинка, магния и кремния.

Основными операциями при получении этих пигментов являются приготовление шихты и ее прокаливание.

Шихту получают следующими методами:

1) механическим смешением с тонким размолом реагентов, обыч­но мокрым, с последующей сушкой; в качестве сырья при этом при­меняют окислы и гидроокиси Со, А1, Cr, Zn, Sn;

2) расплавлением реагентов в кристаллизационной воде с после­дующим обезвоживанием;

3) совместным осаждением в воде карбонатов и гидратов окисей из растйоров смеси реагентов с последующими промывкой и сушкой.

При механическом смешении применяют технические окислы и гидроокиси, обладающие малой реакционной способностью, часто и низкой дисперсностью, в связи с чем реагенты нуждаются в тонком измельчении и тщательном перемешивании. Все компоненты подвер­гают длительному (10-20 ч) мокрому размолу в шаровой мельнице, высушиванию до состояния порошка или пасты и прокаливанию при 1300-1350°С в течение 3-5 ч. Для более полного протекания реакции в состав шихты иногда вводят минерализаторы (борную кислоту) в количестве 3-5%. Прокаленная масса обычно получается спекшейся, и ее подвергают длительному (20-24 ч) мокрому размолу в шаровых мельницах, сушат, измельчают на дезинтеграторах или шаровых мельницах и фасуют.

Особенно сильно спекается при прокаливании смешанный сили­кат кобальт-цинка, поэтому его вначале подвергают грубому размолу в сухом состоянии и лишь затем длительному мокрому размолу.

Для получения шихты в виде расплава применяют соли алюми­ния, плавящиеся в кристаллизационной воде: A12(S04)318H20, NH4A1(S04)212H20; В расплаве растворяются все остальные состав­ные части шихты, и образуется гомогенная смесь. При работе по это­му методу все компоненты шихты загружают в алюминиевый реактор с электрообогревом, нагревают при 300°С, перемешивают до образо­вания гомогенной расплавленной массы и ее обезвоживания, т. е. до прекращения выделения паров воды. Затем шихту охлаждают, вы­гружают, измельчают на дробилке или рифленых вальцах и прока­ливают при 1200-1300°С в течение 2,5-3,0 ч. Прокаленную массу обычно также подвергают мокрому размолу в шаровых мельницах, промывают, сушат и дезагрегируют.

При работе по методу совместного осаждения в реактор, запол­ненный примерно наполовину горячей водой (70-80°С), загружают все необходимые компоненты, перемешивают до полного растворе­ния и затем медленно, во избежание вспенивания, добавляют соду в виде 20-25%-ного раствора, нагретого до той же температуры. Сус­пензию обычно кипятят для более быстрого осаждения взвеси. Наря­ду с гидратами и карбонатами образуются также основные соли Zn(0H)2 «ZnS04, AIOHSO4 и др.

* Образующийся осадок промывают горячей водой, обычно на центрифуге (из-за плохой фильтруемости), и полученную пасту с со­держанием воды 60-70% сушат и прокаливают. При этом методе, благодаря высокой дисперсности реагентов и тщательному переме­шиванию, температура прокаливания может быть снижена до 1000-1050°С. однако при этом возрастает длительность процесса (до 5-6 ч); обычно прокаливание проводится при 1200°С в течение 2 ч. При этом режиме прокаливания получается пигмент, свободный от сульфатов и не нуждающийся в промывке. Для приготовления шихты сине-зеленого кобальта по методу осаждения в реактор совместно с солями алюминия и кобальта вводят раствор сульфата хрома.

При получении по этому методу приготовляют 8-10%-ный рас­твор SnCl4 и сульфатов кобальта и магния, осаждают гидраты и кар­бонаты реагентов раствором соды при 50-60°С, промывают осадок, сушат и прокаливают при 1100-1150°С в течение 2-3 ч. Процесс при­готовления осадка гидратов и карбонатов может быть изменен: вна­чале получают оловянную кислоту путем гидролиза раствора SnCl4 при кипячении, отмывают ее от соляной кислоты, сливают суспензию в реактор, куда добавляют раствор солей кобальта и магния, и осаж­дают карбонаты добавлением соды. Прокаленный пигмент обычно нуждается лишь в дезагрегации.

12.2.17. Медянка. Процесс получения медянки состоит из сле­дующих операций: осаждение гидроокиси меди; обработка гидрооки­си меди уксусной кислотой; кристаллизация и фильтрование.

Медянку обычно производят в малых количествах на небольших установках, состоящих из нескольких баков для растворения медного купороса и щелочи, бака-реактора и нутч-фильтра.

Осаждение гидроокиси меди по двухступенчатому методу. Про­цесс получения медянки начинают с растворения 100 кг CuS04-5H20 в 650-700 л воды при 40-60°С, приготовления разбавленного раствора едкого натра (58-64 г/л NaOH) в количестве 24 кг и концентрированного раствора (225-240 г/л NaOH) в количестве 8,5-9 кг. Разбавленный рас­твор получают путем разбавления концентрированного раствора водой. Всем растворам дают отстояться от примесей и охлаждают их до темпе­ратуры -~20°С. Раствор медного купороса сливают в реактор, затем мед­ленно (в течение ~1 ч) при постоянном перемешивании приливают рас­твор едкого натра концентрации 58-64 г/л NaOH до осаждения всей ме­ди в виде основной сернокислой соли яблочно-зеленого цвета (полноту осаждения проверяют по отсутствию окраски раствора при добавлении аммиака). После перемешивания в течение 0,5-1 ч дают осесть, а затем несколько раз промывают ее декантацией.

Затем к осадку добавляют концентрированный раствор едкого на­тра и перемешивают в течение 0,5-1 ч до перехода цвета из яблочно — зеленого в небесно-голубой.

Полученный осадок гидроокиси меди сразу же промывают снача­ла декантацией, а затем на нутч-фильтре до исчезновения в промыв­ной воде ионов S04. Промытый осадок фильтруют и возможно полнее отжимают из него воду.

Осаждение гидроокиси меди в присутствии аммиака. 100 кг CuS04-5H20 растворяют в 650-700 л воды при 80-85°С, причем по­лучают раствор концентрации 140-150 г/л. Раствору дают отстояться, затем сливают его в реактор, прибавляют сначала 28 л аммиака в виде 25%-ного раствора (в течение 10-15 мин), а потом в течение 1 ч — 31 кг едкого натра в виде раствора концентрации 215-240 г/л. После добав­ления аммиака образуется основной сульфат меди светло-зеленого цвета. При добавлении щелочи цвет осадка остается синим — образу­ется гидроокись меди; при этом после добавления примерно поло­винного количества щелочи наблюдается выделение аммиака. Обра­зование гидроокиси меди происходит при 60-70°С.

Гидроокись меди промывают декантацией, причем с целью уско­рения процесса первые промывки проводят при 40-45°С; осадок фильтруют на нутч-фильтре.

Гидроокись меди, получаемая по этому методу, занимает мень­ший объем и значительно лучше отстаивается и фильтруется, что по­зволяет ускорить процесс производства.

Растворение гидроокиси меди в уксусной кислоте, кристаллиза­ция и фильтрование. Отфильтрованный осадок гйдроокиси меди перено­сят в небольшой бак и обрабатывают его без подогрева расчетным количе­ством концентрированной уксусной кислоты (60-80%) — примерно 20 кг СН3СООН на гидроокись меди, полученную из 100 кг CuS04-5H20. При этом образуется основной ацетат меди, который вначале переходит в рас­твор, а затем довольно быстро (примерно через 2 ч) почти нацело (>-92-95%) выделяется в осадок в виде кристаллов основной соли. Осадок отделяют на нутч-фильтре от основной массы воды; полученную пасту с содержанием влаги около 60-70% высушивают при температуре не выше 50-60°С или обезвоживают замешиванием с олифой.

Если при кристаллизации медянка выделяется в виде пастообраз­ной, массы, то ее не фильтруют, а направляют непосредственно на сушку или обезвоживание.

При замешивании медянки с олифой, к которой добавлен дез — эмульгатор, большая часть воды отделяется, а оставшиеся 8-10% эмульги­руются с олифой и в дальнейшем не влияют на качество краски. Получен­ную масляную пасту медянки смешивают с масляной пастой свинцовых белил и перетирают смесь на краскотерочной машине обычным способом.

12.2.18. Марганцовая голубая. Марганцовая голубая получается прокаливанием смеси нитрата и сульфата бария с соединениями мар­ганца (двуокисью, карбонатом, манганатом бария и др.) с последую­щей отмывкой прокаленной массы от непрореагировавших соедине­ний. Цвет и свойства марганцовой голубой зависят от исходных реа­гентов, их соотношения и условий получения пигмента; наибольшее значение имеют содержание в смеси соединений марганца и нитрата бария и температура прокаливания. Ярким цветом и высокой стойко­стью обладают лишь пигменты, полученные из шихты с низким со­держанием марганца и высоким содержанием нитрата бария; прока­ливание следует проводить при 700-750°С с определенной выдерж­кой. Непрореагировавшие окислы бария и марганца удаляют из про­каленной массы при обработке ее соляной кислотой.

Процесс получения пигмента состоит из следующих операций: приго­товление шихты; ее прокаливание и размол; обработка прокаленной массы соляной кислотой; промывка пигмента, фильтрование, сушка и размол.

Компоненты смешивают в сухом виде в шаровой мельнице или в ви­де водной пасты в смесителе. Нитрат и сульфат бария могут быть полу­чены в процессе синтеза пигмента. Для этого в реактор из кислотостой­кого материала с мешалкой для перемешивания густых паст загружают барабанную сушилку 38. Высушенный пигмент подвергают размолу в дезинтеграторе 47, микроизмельчению на пароструйной мельнице 48, Упаковывают в тару при помощи полуавтоматических порционных весов 50 и вывозят на склад электропогрузчиком 68.

1 — ленточный транспортер; 2 — смесительный шнек; 3, 38 — барабанные сушилки; 4, 39 — пыльные камеры; 5, 19, 40 — топки; б — батарейный пылеуловитель; 7, 21, 42, 51, 52, 69 — вентиляторы; 8 — транспортерная труба; 9, 46 — бункер с ячейковым питателем; 10, 11,45 — элеваторы; 12, 60 — распределительные бункеры; 13, 14, 15, 16, 22, 37, 44, 67 — питатели; 17 — вращающаяся прокалочная печь; 18 — батарейный циклон; 20 — Электрофильтр; 23 — холодильный барабан; 24,25, 30, 53, 54, 64 — баки с мешалками; 26, 27, 31 — песковые насосы; 28, 62 — сгустители непрерывного действия; 29, 63 — диа — фрагмовые всасывающие насосы; 32 — барабанный вакуум-фильтр; 33 — вакуум-котел; 34 — гидроциклон; 35 — вакуум-насос; 36 — гидравлический затвор; 41 — циклон; 43 — Мельница мокрого помола; 47 — дезинтегратор; 48 — пароструйная мельница; 49 — бун­кер с воздушным перемешиванием; 50 — полуавтоматические порционные весы; 55 — Скруббер; 56 — циклон с водяной пленкой; 57 — приемник для промывных вод; 58, 61, 65 — центробежные насосы; 59 — конвейерные весы; 66 — ленточный конвейер; 68 — Электропогрузчик

Для улавливания пигмента из топочных газов сушилок газы направ­ляют последовательно в пыльную камеру 39, сухой циклон 41 и циклон с водяной пленкой 56. Пигмент, выходящий из циклона 41, присоединяют к основной массе, поступающей из сушилки 38; остальную часть пигмента, уловленную в камере 39 и циклоне 56, возвращают в цикл.

Топочные газы из прокалочной печи 17 очищают от пыли в бата­рейных циклонах 18 и электрофильтре 20, после чего направляют на сернокислотное производство для утилизации содержащихся в них сернистых газов. Улавливание пыли из печи дегидратации произво­дится в циклонах и водяном скруббере. Перед поступлением в бара­банную сушилку пасту в ряде случаев подвергают поверхностной обработке окислами алюминия и кремния.