Лако-красочные материалы — производство

Сухие способы производства цинковых белил делятся, в свою очередь, на две группы. К одной группе относятся способы, по ко­торым пары цинка, подвергающиеся окислению, получаются испа­рением металла либо из обогреваемых муфелей, откуда и название способа — муфельный, либо из вращающихся печей. Ко второй группе относятся способ Ветерилля и аналогичные ему, по которым пары цинка получаются не испарением металла, а восстановлением обожженных цинковых концентратов и отходов при температуре, значительно превышающей температуру кипения цинка. В этих условиях металлический цинк получается в виде паров, которые и подвергают окислению.

Муфельный способ. Сырьем для получения цинковых белил по муфельному способу служит металлический цинк. Это— металл синевато-серого цвета с сильным металлическим блеском и кри­сталлическим изломом. Его ат. вес 65,37; уд. вес 6,9—7,2; т. пл. 419,4°; т. кип. 930°; теплота пл. 29,9 ккал; теплота испарения 388 ккал (по другим данным 451 ккал) [1]. Нагретый выше 900° цинк сгорает зеленоватым пламенем в окись цинка. Металл, полученный метал­лургическим методом (марки не ниже Ц-3), содержит 98,7% цинка и до 1,3% примесей, состоящих из 1% свинца и до 0,2% кадмия. Металл, полученный электролитическим способом (марки Ц-0, Ц-1 и Ц-2), содержит до 99,9% цинка и не более 0,1% примесей. Содер­жание свинца в таком цинке не превышает 0,05% и кадмия 0,02% (ГОСТ 3640—47).

В СССР для производства цинковых белил муфельным спосо­бом обычно применяют металлургический цинк марки Ц-3 и для получения белил особо высокого качества (по цвету)—элек­тролитический цинк марки Ц-0, Ц-1 и Ц-2. Применение цинка более низкого качества, чем Ц-3, вызывает понижение качества белил вследствие попадания в них окислов металлов, находящихся в цинке в качестве примесей. Применение плоскодонных муфелей дает возможность использовать в качестве сырья для производ­ства цинковых белил цинк, содержащий до 4% приме­сей, цинковые ломы и даже гартцинк, содержащий цинка только 90%.

Муфельный способ производства цинковых белил состоит из двух стадий; испарения металлического цинка с последующим окислением его паров в окись и выделения образовавшихся белил из суспензии их в воздухе.

Испарение цинка и окисление его паров производят в печах специальной конструкции, в которых цинк испаряют из муфелей в бескислородной среде, а образовавшиеся пары цинка затем окис­ляют в окислительных колодцах печи в струе воздуха. Конструкция печи должна предохранять поверхность расплавлен­ного цинка от окисления. Это имеет большое значение для произ­водительности печи, так как чем чище поверхности цинка, тем больше его испаряется при прочих равных условиях.

Плавку и испарение цинка производят в муфелях, вделанных в печь. На большинстве заводов СССР муфель представляет собою полый цилиндр из огнеупорного материала (рис. 31). С одного конца муфель закрыт съемной круглой крышкой, другой его конец
имеет полукруглое отверстие, через которое в муфель загружают металлический цинк и из которого выходят пары цинка.

|" Ч*"

На некоторых заводах для испарения цинка применяют оваль­ные муфели. Они имеют в сечении форму эллипса с горизонтально расположенной большой осыо. Такая форма муфелей обеспечивает повышение производительности муфеля, так как увеличивает зер­кало испарения цинка. Недостатком этих муфелей является их меньшая механическая проч­ность по сравнению с круг­лыми.

t*4Q9* 1-Л

На некоторых заводах для испарения цинка приме­няют также муфели с пло­ским дном (рис. 32). Основ­ным преимуществом муфе­лей с плоским дном является постоянная величина зеркала испарения пока в муфеле есть цинк, в то время как в круглом муфеле зеркало испарения непрерывно уменьшается по мере испарения цинка. Поэтому в муфель с плоским дном цинк загружают только после полного испарения предыдущей загрузки, т. е. через каждые 10—12 час.; в круглые же муфели для сохранения постоянной величины зеркала испаре­ния, а следовательно, и производительности цинк приходится за­гружать каждые 2 часа, хотя и меньшими количествами. Так как каждая загрузка цинка сопровождается охлаждением муфеля, то

Рис. 32, Плоскодонный муфель для производства цин-
ковых белил.

круглые муфели охлаждаются чаще, а поэтому и срок их службы меньше.

Второе преимущество муфелей с плоским дном заключается в возможности периодического удаления из них остатков высоко — кипящих металлов, находящихся в цинке в виде примесей (свинец с т. кип. 1700°). Эти примеси удаляют из муфеля скребком после испарения каждой загрузки цинка. Для удаления из муфеля остат­ков высококипящих металлов снимают заднюю крышку муфеля, удаляют скребком расплавленный высококипяший металл, после чего муфель вновь загружают цинком, устанавливают на место крышку и обмазывают ее огнеупорной глиной. Периодическое уда­ление из муфеля с плоским дном остатков высококипящих ме­таллов дает возможность, как было указано выше, применять для

производства цинковых белил цинк с содержанием примесей до 4% и даже гартцинк, содержащий 90% цинка, до 3% свинца и до 5% железа. Загрузка такого сырья в круглые муфели невоз­можна, так как их не подвергают периодической чистке и цинк в них загружают небольшими количествами по мере испарения содержимого муфеля. Упругость паров цинка и металлов, находя­щихся в нем в виде примесей, различна: при 975—1000° (темпера­тура, которая поддерживается а муфеле) упругость паров свинца равна примерно 1,5 мм, цинка 1,5 атм и кадмия ~6 атм [2]. Из-за различной упругости паров металлы в муфеле испаряются с раз­личной скоростью — кадмий с наибольшей, а свинец с наимень­шей, и поэтому при длительной работе круглого муфеля происходит обогащение расплавленного металла свинцом. Оно может стать столь значительным (до 20% свинца в металле), что свинец на­чинает испаряться в заметных количествах. В этом случае пары свинца окисляются вместе с парами цинка, и образовавшиеся окрашенные окислы свинца загрязняют белила. Поэтому для за­грузки круглых муфелей можно применять только высшие сорта цинка с минимальным содержанием примесей (свинца).

Одним из недостатков муфелей с плоским дном является их меньшая прочность по сравнению с круглыми. Для повышения их прочности толщину стенок увеличивают до 25—35 мм, а дна — до 40 мм. Такое утолщение стенок и дна уменьшает их теплопро­водность и снижает производительность муфеля. Вторым недостат­ком муфелей с плоским дном является сложность их конфигурации, вследствие чего их приходится готовить вручную, в то время как круглые муфели можно изготовлять более экономично механиче­ским способом.

Некоторые зарубежные заводы применяют овальные муфели с вертикально расположенной большой осью (рис. 33). Загрузка таких муфелей производится так же, как и плоскодонных, с тыль­ной стороны, для "чего задняя стенка делается, как и у плоскодон­ных муфелей, съемной. Пары цинка выходят через круглое отвер­стие в передней стенке муфеля. Эти муфели обладают многими досто­инствами плоскодонных муфелей, но зеркало испарения цинка у них значительно меньше, чем у плоскодонных, и поэтому производитель­ность их при прочих равных условиях меньше, чем плоскодонных.

Муфели для плавки и испарения цинка подвергаются одновре­менному воздействию высокой температуры, паров цинка и окиси цинка, и поэтому срок их службы непродолжителен. Изготовленный из хороших материалов муфель должен выдерживать до 20 дней работы. Практически же муфель работает на заводах вследствие форсировки печей от 2 до 7—10 дней.

Сырьем для изготовления муфелей служат огнеупорная глина и шамот. Шамот должен быть изготовлен обжигом той же глины, которая идет на формовку муфелей. Часть шамота иногда заме­няют боем огнеупорных кирпичей разобранных печей и боем муфе­лей. В обоих случаях ошлаковавшиеся участки должны быть тща­тельно удалены.

Состав смеси для изготовления муфелей колеблется в зависи­мости от качества глины и шамота; приближенно можно принять, что на 1 часть глины идет 1 часть шамота. Шамот должен быть измельчен и просеян через грохот с петлями в 1—2 мм. Глину с шамотом и водой тщательно перемешивают до получения совер­шенно однородной массы. Массу выдерживают несколько дней, в результате чего она становится пластичной, и затем из нее фор-

Рис. 33, Овальный муфель для производства цинковых белил.

муют муфели обычным способом—-вручную или прессом. При руч­ном изготовлении особенно тщательно должны быть обработаны места соединения отдельных кусков длины. Для повышения тепло­проводности массы к ней иногда прибавляют до 30% чешуйчатого графита. Однако повышение теплопроводности и производитель­ности, обусловленное введением графита, незначительно и не оправдывает повышения стоимости муфелей. Интересным материа­лом для изготовления муфелей может быть силибид — огнеупор­ный материал, состоящий из 30% огнеупорной глины и 70% карбо­рунда. Наряду с большой механической прочностью при высоких температурах силибид обладает и теплопроводностью большей, чем шамотная масса.

Оформованный муфель тщательно и осторожно просушивают в специальных сушилах при 20—40° в течение 2—3 недель. Сушку в течение 2 недель следует считать обязательной; увеличение про­должительности сушки муфелей удлиняет последующий срок их службы. Перед установкой в печь муфель в течение 12—20 час. прогревают до 700—800°, Нагретый муфель быстро переносят в печь для получения белил. Чтобы во время переноски муфели не остывали, печь для обжига муфелей помещают рядом с печью для получения белил.

Для получения белил в одну печь в зависимости от конструкции устанавливают в один или два ряда 10—20 муфелей.

На рис. 34 изображена печь с 18 муфелями, расположенными в один ряд. В СССР применяют также печи, в которых муфели расположены в два ряда по 9 муфелей в каждом. Принципиальной разницы между этими двумя типами печей нет, но печи с распо­ложением — муфелей в один ряд удобнее обслуживать. В качестве топлива для обогрева печей можно применять уголь, газ или нефть. Чем выше температура в печи, тем выше производитель­ность последней. Обычно в муфельном пространстве поддержи­вается температура 1300—1350°, а в муфеле 975—1000°. При такой температуре можно получить белил с одного муфеля до 45 кг/час.

Пуск печи после остановки, а тем более сложенной заново, сле­дует производить очень осторожно, повышая температуру в печи тем медленнее, чем сильнее охлаждена печь. При неосторожном разогревании печи в ее кладке могут образоваться трещины, на­рушающие тепловой режим. Когда температура в печи достигает примерно 800°, топку можно форсировать. По достижении внутри муфелей температуры 900° в них загружают через переднее полу­круглое отверстие или с тыльной стороны разломанные по длине плитки цинка. Образовавшиеся в муфеле пары цинка выходят че­рез отверстие в передней стенке в окислительный колодец, в кото­ром они окисляются подогретым воздухом. Нагревание воздуха, подаваемого в окислительный колодец, производят, пропуская его через рекуператор или через специальные каналы, заложенные в кладке печи над сводом муфельного пространства. Такие каналы служат как для нагревания воздуха, подаваемого в окислительные колодцы, так и для охлаждения свода печи и предупреждения пре­ждевременного его износа.

Нагревание печи, изображенной на рис. 34, производится газом, который для равномерности нагревания муфельного пространства подается с двух сторон — через 3 горелки с каждой стороны. При подаче топлива в печь с одной стороны, как это принято на многих заводах, добиться равномерного нагревания муфельного простран­ства обычно не удается: перепад температуры с одного конца му­фельного пространства к другому может составить 100—150°. Воз­дух, необходимый для сжигания газа, подается в горелки подогре­тым либо в рекуператоре, либо в подогревателе со специальной топкой.

Продукты сгорания газа уходят в боров через колодец, нахо­дящийся в центре пода. Тепло отходящих газов используется либо в рекуператоре для нагревания воздуха, подаваемого в окислитель­ные колодцы и горелки, либо для сушки муфелей, либо, наконец, для каких-нибудь иных целей.

чи

По ПИП

(lo 1V-N

По трубе, проходящей вдоль задней стенки печи, в каждый муфель подается тщательно очищенный генераторный газ. Газ, проходя в муфеле над расплавленным цинком, непрерывно уносит образовавшиеся пары цинка и тем самым ускоряет его испарение. Кроме того, вытесняя из муфеля воздух, генераторный газ преду­преждает образование на поверхности расплавленного цинка слоя окиси, затрудняющего испарение цинка.

Содержание С02 в генераторном газе должно быть минималь­ным, так как С02 при высокой температуре может окислять цинк:

-j~ С02 -… ■> ZnO — j~ СО "-f — 20,1 ккал

Цинковые пары, попадая в окислительный колодец, загораются. Часть образующейся окиси цинка осаждается на краях выходного отверстия муфеля {оно часто является и загрузочным), затрудняя выход паров цинка из муфеля. Белила, осевшие на краях отвер­стия, во время чистки отверстия падают на дно окислительного колодца, создавая потери производства. Количество тепла, выде­ляющегося при сгорании паров цинка у отверстия муфеля, на­столько велико, что температура в окислительном колодце повы­шается до 1200°, в результате чего кирпичная кладка над отвер­стием муфеля разрушается.

Для уменьшения потерь и предупреждения разрушения кладки в печи, изображенной на рис. 34, предусмотрена подача генератор­ного газа не только в муфели, но и в окислительные колодцы под отверстия муфелей. Создаваемая около выходного отверстия му­феля атмосфера генераторного газа предупреждает окисление па­ров цинка около отверстия, уменьшая таким образом потери про­изводства и предохраняя кладку печи от разрушения.

Очистка генераторного газа производится для удаления из него частиц сажи и капелек смолы, которые, попадая с газом в муфели и окислительные колодцы, могли бы загрязнить белила. Очистка газа заключается прежде всего в промывке его в скруббере водой. Промытый и охлажденный в скруббере газ подвергают дополни­тельной очистке в электрофильтрах, в которых газ проходит между электродами, несущими напряжение до 50 кв. Под действием элек­трического поля из газа выделяются последние следы смолы и капельки воды, унесенные из скруббера. Очищенный холодный газ перед подачей в муфели подогревают до 110—120°, для чего трубу, подводящую газ, прокладывают или над сводом печи или на пути прохождения отходящих газов.

На рис. 35 показана другая конструкция муфельной печи для получения цинковых белил из металлического цинка.

Эта печь обогревается также газом, который подается в нее по каналу, проходящему под подом муфельного пространства печи. Газ поступает в муфельное пространство через 8 пар щелей, расположенных между 16 муфелями. Такая подача газа обеспечи­вает равномерный обогрев всего муфельного пространства. Кроме

того, при подаче газа в муфельное пространство через под остаются свободными торцовые стенки печи, к которым можно пристроить аппараты для использования отходящего тепла печи.

Печи такой конструкции занимают несколько большие пло­щади, но они обеспечивают совершенно равномерное обогревание всего муфельного пространства.

Реакция окисления паров цинка протекает экзотермично;

Zn — р 0,5 02 —> ZnO ф 85,4 ккал

Кадмий и свинец, являющиеся обычными примесями металли­ческого цинка, также испаряются и окисляются;

Cd ф 0,5 Оа —► CdO-f60 ккал РЬ ф0,5О2 —► РЬОф52,9 ккал

Так как окислы свинца и кадмия окрашены, то их присутствие в белилах придает последним желтоватый оттенок, интенсивность которого зависит от количества этих окислов, попавших в белила.

Присутствие в цинковых белилах окислов кадмия и свинца де­лает белила чувствительными к сероводороду;

ZnO ф H2S —► Н20 ф Zns (белого цвета)

СбОфН23 —> НаО ф Cds (желтого цвета)

РЬО ф H2S —> Н20 ф Pbs (черного цвета)

Образовавшаяся в окислительном колодце суспензия белил со­бирается в общей для всех колодцев уравнительной камере 5 (рис. 36), расположенной рядом с печью. Каждый окислительный колодец 3 соединяется с уравнительной камерой отдельным корот­ким соединительным рукавом 4. Соединительный рукав предста­вляет собою выложенный из огнеупорного кирпича белилопровод, идущий от верхней части окислительного колодца к уравнительной камере. Перед уравнительной камерой соединительный рукав рас­ширяется. В кармане, образованном расширением соединительного рукава, осаждаются неокнслившнеся брызги металла и спекшиеся наиболее крупные частицы белил, унесенные воздушным потоком из окислительного колодца. Их периодически выгружают из кар­манов и применяют в качестве белил пониженного качества.

В уравнительной камере суспензия белил из всех окислитель­ных колодцев перемешивается, в результате чего получается сус­пензия с температурой около 800° и содержанием белил 40 г/ж3.

Уравнительная камера выложена из огнеупорного кирпича. Ее длина равна длине печи, а размеры ее в поперечном сечении З X 3 ж, Внутри камеры имеются перегородки, обеспечивающие хорошее перемешивание суспензий белил из разных окислительных колодцев. Дно камеры состоит из ряда бункеров. Уравнительная камера монтируется рядом с печью; она поддерживается железной конструкцией на высоте 2 ж от пола.

Так как уравнительная камера является сильно расширенным участком пути, по которому движется суспензия белил в воздухе,

Рис, 36, Схема производства цинковых белил муфельным способом:

} — муфель: 2~ муфельное пространство; 5“ окислительный колодец; 4 — соединительный рукав; 5 ^уравнительная камера; 6 — б ели лэ-
провод; 7~эксгаустер; 5 —мешочный фильтр; Р—-шнек; 10 — элеватор; 11 — упаковочная машина; 12 — вентилятор вытяжной.

то скорость последней в уравнительной камере падает, в результате чего крупные частицы белил выпадают из воздушного потока и осаждаются в бункерах, откуда их периодически выгружают.

Из уравнительной камеры суспензия направляется для улавли­вания белил в систему рукавных или мешочных фильтров 8 с меха­ническим автоматическим встряхиванием.

Железный белилопровод 6, соединяющий уравнительную ка­меру с системой мешочных фильтров, служит также и для охла­ждения суспензии белил. Охлаждение суспензии необходимо, так как воздух с температурой выше 100° может вызвать воспламене­ние ткани фильтров. Чтобы воздух, идущий по белилопроводу, успел до попадания в фильтры охладиться, белилопровод делают достаточно длинным и ведут его снаружи здания. Эксгаустер 7 за­сасывает нужное количество воздуха в окислительные колодцы и продвигает суспензию белил по белилопроводу. Для сокращения длины белилопровода в нем делают до эксгаустера окна, закры­вающиеся задвижками. При открывании задвижек в окна засасы­вается холодный воздух, который разбавляет суспензию и тем самым охлаждает ее, но при этом увеличивается количество воз­духа, прогоняемого через систему, а следовательно, увеличивается загрузка и число фильтров.

Охлажденная суспензия белил попадает в систему мешочных фильтров с механическим автоматическим встряхиванием (рис. 37). Система мешочных фильтров состоит из большого числа цилиндри­ческих тканевых фильтров, присоединенных к белилопроводу. Филь­тры присоединены к бункерам, в которые белила ссыпаются при встряхиваний фильтров. При прохождении воздуха через ткань фильтра содержащиеся в воздухе частицы белил задерживаются, а воздух проходит сквозь ткань в металлический кожух фильтра и выбрасывается в атмосферу. Поверхность фильтров определяют из расчета 1 м2 фильтрующей поверхности на 0,25—0,35 м3 воз­духа в минуту при ручном встряхивании [3] и на 0,8—1 ж3 воздуха при автоматическом встряхивании. Белила, осевшие на стенках фильтров, встряхиванием последних периодически сбрасывают в бункеры, откуда системой шнеков и элеватора их подают в бун­кер упаковочной машины.

Наиболее крупные частицы белил осаждаются, как было ука­зано, в уравнительной камере, находящейся в начале уловительной системы. Вся остальная масса белил собирается в мешочных фильтрах без разделения иа фракции (сорта), различающиеся дис­персностью и цветом.

На некоторых заводах принят другой способ улавливания цин­ковых белил, основанный не на фильтрации суспензии белил через мешочные фильтры, а на осаждении их в белилопроводе большого сечения (рис. 38). В этом способе белила из каждых 8 окислитель­ных колодцев попадают в одну уравнительную камеру. Из каждой камеры белила попадают в два белилопровода. Железные белило­
проводы имеют прямоугольное сечение и снизу по всей длине пира­мидообразные бункеры, в которых собираются осаждающиеся бе­лила. Из бункеров белила периодически ссыпают в подставленные тележки. Для улавливания остатков белил, не осевших в белило — проводе, воздух после белилопровода пропускают через мешочные фильтры. При прохождении по белилопроводу воздух охлаждается за счет высокой теплопередачи железных стенок. Для дополнитель­ного охлаждения воздуха до Ю0—110°, т. е, до температуры, при которой ткань фильтров не могла бы воспламениться, воздух перед

Обеспыленные

Рис. 37. Система мешочных фильтров с механическим
встряхиванием,

фильтрами пропускают через трубчатый воздушный холодильник, состоящий из пучка железных оцинкованных труб, оканчиваю­щихся сверху и снизу коллекторами. Летом, когда температура воздуха в помещении высока и холодильник не дает нужного эф­фекта, воздух из холодильника направляют, перекрыв соответ­ствующие клапаны, во второй такой же холодильник, расположен­ный вне рабочего помещения. Второй холодильник дополнительно охлаждает воздух на 25—30°. Охлажденный воздух с остатками белил, не осевших в белилопроводе, поступает в мешочные филь­тры. Конец белилопровода с мешочными фильтрами заключен в герметизированную камеру, в которой мощные вентиляторы под­держивают разрежение, обеспечивающее продвижение суспензии белил в воздухе от окислительных колодцев до конца уловитель — ной системы и фильтрацию воздуха через фильтры.

Рис. 38. Схема установки для улавливания цинковых белил: У —трубчатый холодильник; ^ — всасывающий вентилятор; 3 — мешочные фильтры; У —муфели.

по Н

КЛЛЛЛЛЛЛЛЛуі

При прохождении суспензии белил по такому белилопроводу в начальной его части осаждаются белила, состоящие из наиболее крупных частиц, а в конце — наиболее дисперсные белила, ■ но содержащие окислы свинца и кадмия, и поэтому имеющие слабый желтоватый или буроватый оттенок. В средней части белилопро — вода осаждаются дисперсные белила белого цвета без всяких оттенков. Следовательно, такая система улавливания белил дает возможность получать отдельно по крайней мере три сорта, один из которых является очень высоким (из средней части белило* провода). При улавливании белил в мешочных фильтрах все сорта во время выгрузки перемешиваются элеваторами и шнеками и по­лучается один средний, недостаточно высокий сорт. К недостаткам описанной выше системы следует отнести трудность механиза­ции выгрузки белил из уловительной системы и большие произ­водственные площади, занимаемые белилопроводом.

Для уничтожения случайного желтого оттенка белил, обуслов­ленного присутствием в них окислов свинца и кадмия, белила, тщательно перемешанные с 0,003% серного цвета, иногда прока­ливают в ретортах при 600—700°.

Определенных взглядов на процессы, протекающие при прока­ливании цинковых белил с серой, не существует, но наиболее ве­роятно, что при прокаливании белил сера сгорает в SO2, а серни­стый газ, действуя в присутствии воздуха на окислы свинца и кад­мия, переводит их в сернисто — и сернокислые соли белого цвета: РЬО + S03 + 0,5 02 —► PbS04 + 93,4 ккал CdO — f S03 + 0,5 02 —> CdS04 + 90,5 ккал

В сернокислую соль сначала переходит окись свинца, а после нее окись кадмия. До перехода окислов свинца н кадмия в серно­кислые соли сернистый газ на цинковые белила не действует, так как количество тепла, выделяемое при реакции образования серно­кислого цинка, значительно меньше, чем при образовании серно­кислых солей свинца и кадмия:

ZnO + S03 + 0,5 02 —» ZnS04 + 74,8 ккал

Присутствие в прокаленных белилах сернисто — и сернокислого цинка указывает на избыток серного цвета.

Прокаливание белил, которое не только уничтожает их желтый оттенок, но и изменяет их физическую структуру, ведут в ретортах, вделываемых или в специальную печь, или в торцовую часть му­фельной печи. В последнем случае они обогреваются за счет отхо­дящих газов.

Белила после прокаливания становятся плотнее: их насыпной вес увеличивается с 0,2 до 0,5. Изменение физической структуры белил является, по-видимому, следствием удаления из них воздуха, адсорбированного частицами белил. Для удаления из муфельных белил адсорбированного воздуха их иногда пропускают через стержневую мельницу.

Из уравнения получения цинковых белил

Zn + o —► ZnO

65 16 81

следует, что для получения 1 т белил нужно 803 кг цинка. В завод­ских условиях это количество повышается вследствие расхода цинка на образование поддувальных отходов до 880 кг и выше. Количество поддувальных отходов и расход металлического цинка на 1 т цинковых белил на различных предприятиях неодинаковы. Они зависят от скорости воздушного потока в окислительных колод­цах; чем эта скорость больше, тем большее количество поддувальных отходов уносится с товарными белилами и тем меньше потери цинка. Однако следует учитывать, что при слишком большой ско­рости суспензии белил в уловительной системе происходит очень быстрое охлаждение образующихся белил и, как было указано выше, кристаллизация их в виде мелких частиц, в результате чего белила получаются не атмосферостойкими. Кроме того, при очень большой скорости воздуха в окислительном колодце он уносит вместе с окисью цинка и мельчайшие капельки неокислнвшегося цинка, в результате чего в белилах появляется металлический цинк.

Качество цинковых белил, получаемых с применением круг­лых муфелей, зависит в значительной мере от качества исход­ного цинка, так как круглые муфели не подвергаются ежедневной чистке, и в них происходит накопление примесей, находящихся в цинке. При применении в качестве исходного сырья цинка выс­ших марок содержание окиси цинка в цинковых белилах доходит до 99,5% при ничтожном содержании свинца и других примесей; при применении более низких марок цинка содержание окиси цинка в белилах падает до 99,0% и содержание примесей соответ­ственно повышается.

ГОСТ 202—41 предусматривает 4 сорта муфельных цинковых белил, которые должны удовлетворять следующим требованиям:

Содержание соединений цинка в пере­счете на ZnO в сухом продукте в %, не менее……………	М-1 99,5	М-2 99,0	М-3 99,0	М-4 99,0
Содержание металлического цинка по ка­чественной пробе в %, не более. . . Содержание соединений свинца в пере­счете на РЬО в %, не более….	0,075	Отсутствует 0,3 0,5	0,3
Содержание нерастворимого в соляной кислоте остатка в %, не более. . .	0,008	0,015	0,1	0,03
Содержание растворимых в воде солей в %, не более………………………………………………………….	0,1	0,15	0,2	0,2
Потери при прокаливании в %, не более	0,3	0,3	0,5	0,5
Остаток при мокром просеве на сите с 10 000 omejcM2 в %t не более. . —	0,3	ГО	1,5	0,5
Укрывистость в пересчете на сухой пиг­мент В ZjM2, не более………………………………………………….	100	100	100	100

Получение белил на вращающихся печах. Для производства цинковых белил из металлического цинка наряду с муфельными печами применяют вращающиеся печи. Установка для получения

цинковых белил на вращающейся печи состоит из самой печи, по — лугазовой топки или газовой горелки, окислительного колодца и уловительной системы {рис. 39). Для выделения белил из воздуш­ной суспензии применяют уловительные системы такой же кон­струкции, как и при муфельном способе.

8 Е. Ф. Беленький. И. В. Рискик

Вращающаяся печь представляет собою горизонтально распо­ложенный металлический цилиндр, футерованный огнеупорным кирпичом. Внутренний диаметр футерованного цилиндра 800— 1000 мм, его длина 1700—2300 мм. В торцовых стенках цилиндра имеются круглые отверстия диаметром 400 мм; одно из них служит для подачи газа из топки внутрь печи, а второе — для загрузки цинка и выхода его паров. Печь опирается двумя стальными бан­дажами на две пары роликов. Она приводится во вращение мото­ром через червячную передачу и делает 0,5—0,75 об/мин.

С одной стороны к печи примыкает передвигающаяся по рель­сам полугазовая топка, а с другой — окислительный колодец. Топка представляет собою четырехугольную железную футерованную огнеупорным кирпичом шахту размером 1000 X 1000 мм. В шахте настланы колосники, на которых сжигают кокс. Под колосниками помещается поддон с водой. Испаряющаяся с поддона вода охла­ждает колосники, после чего, действуя на раскаленный кокс, при­нимает участие в образовании газа. Сверху шахта закрыта крыш­кой, через которую по мере надобности засыпают кокс.

С другой стороны к печи примыкает четырехугольный футеро­ванный огнеупорным кирпичом окислительный колодец размером 650 X 650 мм, в котором происходит окисление образовавшихся в печи паров цинка в окись. Воздух, необходимый для окисления паров цинка, поступает в окислительный колодец через отверстие, находящееся в нижней его части. Количество воздуха, поступаю­щего в окислительный колодец, можно регулировать шибером. Образовавшаяся окись отсасывается, как и при муфельном спо­собе производства, эксгаустером и направляется по белилопроводу в уловнтельную систему.

Зазор между топкой и печью должен быть 20—30 мм. Этот за­зор при нагревании печи почти исчезает вследствие удлинения бара­бана. Генератор для получения газа иногда заменяют горелкой для сжигания газа, получаемого со стороны. Загрузка цинка в печь производится длинной металлической лопатой через отвер­стия окислительного колодца, находящиеся против отверстия в тор­цевой стенке печи. Отверстие, примыкающее к стейке печи, слу­жит одновременно и для выхода паров цинка из печи в окисли­тельный колодец.

Крупные спекшиеся частицы белил и брызги металла падают на дно окислительного колодца. Из этого колодна их перио­дически извлекают. Остальная масса образовавшихся белил по­падает в белилопровод и улавливается так же, как и при муфель­ном способе производства.

Пуск печи начинается с ее нагревания до 950—1000°. Эта тем­пература в печи поддерживается и во время ее эксплуатации. Для разогревания печи в топке разжигают кокс; воздух, необходимый для горения кокса, вдувают вентилятором под колосники. Про­дукты сгорания кокса и газ проходят через печь, нагревают ее, затем попадают в окислительный колодец и через трубу, находя­щуюся у начала белилопровода, выбрасываются в атмосферу. В нагретую до 950—1000° печь загружают 1000—1100 кг металли­ческого цинка. Расплавившийся цинк прилипает к футеровке вра­щающейся печи, в результате чего сильно увеличивается поверх­ность испарения цинка. Для возмещения испаряющегося цинка в печь каждые 3—4 мин, загружают одну плитку металлического цинка весом 20 кг. Таким образом, суточная загрузка цинка в печь составляет в зависимости от размеров печи от 8 до 10 т.

В печи во время ее работы поддерживается разрежение в пре­делах 1—3 мм. Такой уровень обеспечивает продвижение в окисли­тельный колодец образовавшихся в печи паров цинка. При боль­шем разрежении в печь засасывается через зазор между топкой и печью большое количество воздуха, который охлаждает футе­ровку печи и окисляет поверхностный слой расплавленного цинка, вследствие чего скорость испарения цинка падает.

В результате непрерывного испарения металлического цинка расплавленный металл в печи обогащается примесями (свинцом), кипящими при температуре, более высокой, чем сам цинк. Чтобы предупредить накопление больших количеств этих примесей и их испарение вместе с цинком, что могло бы привести к понижению качества белил, печь один раз в сутки останавливают на чистку. Для чистки печи прекращают загрузку в нее металла и испаряют весь находящийся в печи расплавленный цинк. После, этого спе­циальными шуровками сбивают со стенок печи накопившийся на них шлак, содержащий все примеси. Сбивку шлака и его удале­ние из печи производят без остановки барабана. Работа печи без загрузки* продолжается всего около 3 час., из них в течение 2 час. 30 NiMH, испаряется находящийся в печи расплавленный цинк и около 30 мин. продолжается чистка барабана. Воздух ра­бочего помещения во время чистки барабана сильно загрязняется парами цинковых белил, так как на время чистки печи останавли­вают эксгаустер и открывают загрузочное отверстие в окислитель­ном колодце.

Несмотря на ежесуточную чистку, на футеровке печи постепенно откладывается слой очень твердого сплава металлов с окисью цинка. В течение месяца толщина этого слоя, содержащего около 65% цинка, достигает 100 мм, в результате чего емкость печи сильно уменьшается. Для удаления образовавшегося сплава печь ежемесячно останавливают на 2 суток. Первые сутки печь осты­вает, после чего в течение 16 час. слой сплава сбивают зубилами. Печь после чистки разогревают в течение 8 час. и затем вновь за­гружают металлическим цинком.

К достоинствам такой установки для производства цинковых белил нужно отнести компактность, простоту конструкции, а также большую производительность вращающихся печей: печь с внутрен­ним диаметром 1000 мм и длиной 2300 мм дает в сутки до 10 т белил или 3000 т в год. Ежедневное удаление из вращающейся печи примесей цинка дает возможность применять в качестве ис­ходного сырья цинк с содержанием свинца до 2%.

Потери цинка при работе на вращающихся печах значительно ниже, чем при работе на муфельных печах, и составляют всего 7—8%, поэтому расход цинка на 1 т белил составляет всего только 0,873 т, а топлива всего 80—-90 кг в пересчете на условное.

Недостатками этого способа являются: сильное загрязнение ат­мосферы рабочих помещений во время чистки печи, трудоемкость чистки, а также необходимость ежемесячно останавливать печь для чистки на двое суток.

Цинковые белила, полученные во вращающихся печах, содер­жат: 99,5%ZnO; 0,36—0,38%PbO; 0,07%S04 и 0,01 %Zn(MeT.).

По литературным данным [5, 6], вращающиеся печи для про­изводства цинковых белил применяются в Англии, Франции и США. В СССР вращающиеся печи установлены на заводе им. Мен­делеева, на заводе «Победа рабочих» и др.

Способ Ветерилля. Разработанный Ветериллем способ получе­ния цинковых белил из обожженных цинковых концентратов и все­возможных цинковых отходов широко применяется в США. В Ев­ропе этот способ распространен менее широко из-за отсутствия цин­ковых руд, не содержащих свинца. В СССР цинковые белила полу­чают по способу Ветерилля на ряде заводов. Способ Ветерилля дает возможность использовать в качестве сырья обожженные цинковые концентраты, не содержащие свинца, окисленные цин­ковые руды и всякие цинксодержащие отходы, например цинко­вую изгарь и т. п.

Обожженные цинковые концентраты, применимые в качестве основного сырья для получения белил по этому способу, получают обжигом концентратов сернистых руд:

2ZnS *-р ЗО2 —► 2ZnO — j — 2S02 — f~ 227 ккал.

В результате обжига получается продукт, содержащий до 70%’ цинка.

В качестве сырья для получения цинковых белил наряду с раз­личными цинксодержащими отходами можно применять окислен­ную цинковую руду (смитсонит), содержащую цинк в виде угле­кислой соли ZnC03. В печах Ветерилля смитсонит при 300° разла­гается с образованием окиси цинка:

Z11CO3 —> ZnO — f С02 — Ї2Д ккал

Окись цинка, введенная в печь или образовавшаяся в печи в результате разложения смитсонита, восстанавливается при тем­пературе около 1300° до металлического цинка, который при этой температуре может быть только в парообразном состоянии, так как он кипит при 930°. За счет избытка воздуха или С02 пары цинка окисляются в верхней части печи в окись цинка.

Процессы, протекающие при восстановлении окиси цинка в ме­таллический цинк, были предметом многочисленных исследований, причем первоначально высказывалось предположение, что восста­новление окиси цинка протекает по реакции

ZnO ф С —* Zn (пар) ф СО —56,4 ккал

а по более поздним данным:

С02 ф С —► 2СО — 38,7 ккал
ZnO ф — СО —>■ Zn (nap) ф C02—17,7 ккал

Восстановление окиси цинка окисью углерода было подтвер­ждено опытами, в которых уголь и окись цинка были помещены в отдельных лодочках в обогреваемую фарфоровую трубку. В этих условиях окись цинка восстанавливается и образующийся метал­лический цинк испаряется. Восстановление окиси цинка в этих ус­ловиях может произойти только за счет окиси углерода, образую­щейся при сгорании угля, находящегося во второй лодочке.

Таким образом, восстановление окиси цинка в процессе Вете — рилля можно представить следующим образом: уголь, находя­щийся в шихте, сгорает с образованием окиси углерода, которая восстанавливает окись цинка до металла, окисляясь при этом в углекислый газ, а последний за счет углерода шихты снова вос­станавливается в окись углерода. В соответствии с таким взгля­дом на процесс восстановления окиси цинка процессы, протекаю­щие в печи Ветерилля, можно представить следующими уравне­ниями:

ZnO ф СО —► Zn (пар) — Г С02 — 17,7 ккал
СОгфС —► 2С0 — 38,7 ккал

Zn (пар) -}- СО ф С2 —у ZnO ф С02 ф 153,1 ккал
С ф 02 —у С02 ф 96,7 ккал

Из суммарной реакции следует, что углерод расходуется только на горение, обеспечивающее нужную температуру в зоне реакции, и на образование окиси углерода, которая в качестве промежуточного продукта является восстановителем окиси цинка.

Образующийся в качестве промежуточного продукта углекис­лый газ может окислять парообразный металлический цинк в окись цинка:

Zn ф С02 —► ZnO ф СО ф 17,7 ккал

Поэтому реакция восстановления окиси цинка протекает пол­нее в условиях, при которых в зоне реакции находится мини­мальное количество углекислого газа. По данным Герасимова [4], равновесие обратимой реакции СОг Ф Сч7г£2СО над углем при

различных температурах наступает при следующих соотноше­ниях С02 и СО:

Темпера­	Содержание	Темпера­	Содержание
тура, °С	СО»	со	тура, °С	со,	со
600	0,702	0,298	800	0,092	0,908
650	0,562	0,438	850	0,<ЙЗ	0,957
700	0.384	0,616	900	0,021	0,979
750	0,188	0,812	950	0,010	0,990
			1000	0,005	0,995
При	температурах	ниже 1000°	количество СО	2 в газовой	смеси

становится заметным, вследствие чего парообразный цинк окис­ляется за счет С02 в окись и реакция восстановления протекает не до конца. Поэтому реакцию восстановления окиси цинка сле­дует вести при температуре не ниже 1000°. Практически процесс восстановления окиси цинка ведут при 1300°.

Печи Ветерилля обычно устанавливают блоками; в этом случае уменьшаются теплопотери через стенки печей, и на четыре печи, составляющие один блок, устанавливают один окислительный ба­рабан. Изображенный на рис. 40 блок печей Ветерилля состоит из четырех печей с общей поверхностью пода 35 м1. Под печей выстлан колосниками, через которые из поддувального простран­ства вдувается необходимый для процесса воздух. Над печами расположен окислительный барабан, выложенный огнеупорным кирпичом. В этом барабане заканчивается процесс окисления той части цинка, которая не окислилась в печах.

Для восстановления окиси цинка наиболее пригодны кокс или такие сорта антрацита, которые содержат минимальное количество летучих и серы. Если топливо содержит серу, то она сгорает в сер­нистый газ, который, соединяясь в присутствии воздуха с окисью цинка, образует сернокислый цинк. Присутствие последнего в бе­лилах недопустимо, так как он хорошо растворяется в воде. В слу­чае необходимости работать на топливе, содержащем серу, в шихту добавляют рассчитанное количество соединений свинца, который связывает сернистый газ в сернокислый свинец. Присутствие серно­кислого свинца на качестве цинковых белил не отражается, так как сернокислый свинец в воде практически нерастворим и обла­дает высокой укрывистостью.

Применяемые для составления шихты антрацит или кокс должны быть тщательно отмыты от угольной пыли. Присутствие в шихте угольной пыли приводит к получению белил с серо­ватым оттенком, так как угольная пыль, не успевая полностью сгореть, попадает в белила. Чтобы предупредить попадание уголь­ной пыли в белила, целесообразно применять брикетированное топливо.

Соотношение антрацита и руды в шихте устанавливается в за­висимости от содержания цинка в руде. Чем больше цинка в руде, тем большее количество антрацита нужно ввести в шихту. На 1 г руды, содержащей 60% цинка, следует брать 0,8 г антрацита и, кроме того, на 1 т руды расходуется около 300 кг антрацита для создания на колосниках подушки. Тщательно перемешанную шихту увлажняют водой в количестве около 3% от веса руды.

Полный оборот печи продолжается 8 час. Процесс начинается с разогревания печи, для чего на поду печи разжигают антраци­товую подушку. Когда подушка разгорается, в печь через окна загружают шихту, распределяют ее ровным слоем по подушке и закрывают окна заслонками.

Разложение смитсонита с образованием окиси цинка происхо­дит при температуре ниже 300°. Образовавшаяся окись цинка при 1300° восстанавливается в металлический цинк. При этой темпера­туре восстановленный цинк может существовать только в паро­образном состоянии. Поднимаясь в верхнюю часть печи, пары цинка окисляются за счет избытка в печи кислорода.

Продукты сгорания топлива вместе с образовавшейся окисью цинка эксгаустером выносятся из печи через особые трубы в окис­лительный барабан, в котором, как было сказано, происходит окис­ление цинковых паров, не окислившихся в печи. Из окислительного барабана продукты сгорания топлива вместе с цинковыми бели­лами попадают в верхний сборный барабан, после чего они прохо­дят такую же систему труб для охлаждения и мешочные фильтры, как и в производстве белил по муфельному способу.

Процесс восстановления окиси цинка начинается через 1,5 часа после пуска печи и заканчивается за 1,5 часа до выгреба шлака,
т. е. продолжается около 5 час. Процесс Ветерилля позволяет из­влечь из руды 80—90% цинка.

Остающийся после процесса шлак содержит 5—6% металли* ческого цинка независимо от содержания цинка в исходном сырье.

Обслуживание описанных печей Ветерилля, и в частности за­грузка в них шихты и выгрузка шлака, связано с применением тяжелого физического труда. От этого недостатка свободны при­меняемые теперь печи Ветерилля с механическими колоснико­выми решетками. Печи с механическими решетками устанавли­вают также блоками. Такой блок состоит из 10—12 печей, установленных в один ряд, и представляет собою (рис. 41) пере­крытый сводом тоннель, по поду которого движется колосниковая

решетка. Из бункера, расположенного на одном краю блока, на колосники загружают слоем в 20 см антрацитовые брикеты. Дви­жением решетки антрацит подвигается в зону горения, где он за­горается, вследствие чего температура на этом участке держится на уровне 1200—1300°, При дальнейшем движении колосников го­рящий антрацит проходит под бункером, из которого на антрацит насыпается слой брикетов толщиной 18—20 см. Брикеты состоят из 20% антрацита и 80% руды, содержащей цинка от 15 до 75%, В брикеты при изготовлении добавляют для прочности сульфит­ный щелок. Из-за добавки щелока брикеты не образуют пыли, и поэтому цвет белил получается более чистым. Воздух, необходи­мый для горения антрацита и окисления паров цинка, подается вентилятором снизу через колосниковую решетку. Образовавшаяся окись цинка отсасывается эксгаустером через отверстие в своде печи и направляется дальше в обычную уловительную систему, а шлак выносится из печи колосниковой решеткой.

В СССР по ГОСТ 202—41 различают четыре марки ветериль — ных белил, которые должны удовлетворять следующим требова­ниям:

Содержание соединений цинка в пере­счете на ZnO в сухом продукте в %,	В-1	В-2	в-з	В-4
не менее………………………………… Содержание соединений свинца в пере-	95,0	92,0	83,0	75,0
счете на РЬО в %, не более…. Содержание солей серной кислоты в пе-	3,0	6,0	12,0	22,0
ресчете на S03 в %, не менее…. Содержание нерастворимого в соляной	0,5	1,0	1,7	2,5
кислоте остатка в %, не более. . . Содержание водорастворимых солей в %,	0,005	0,1	0,1	0,1
не более………………………………………….. .	1,0	1,0	1,5	1,8
Содержание хлора в %, не более…. Содержание соединений мышьяка в пе-	0,15	0,15	0,3	0,5
ресчете на As203 в %, не более. . , Остаток при мокром просеве на сите	0,1	0,1	0,1	0,1
с 10000 omejcM2 в %, не более. . . Укрывистость в пересчете на сухой пиг-	1,5	1,5	1,5	1,5
мент В ZjM2, не более……………………. .	по	по	ПО	ПО

На установках, перерабатывающих обожженные концентраты, содержащие незначительное количество свинца, можно получать белила, содержащие: до 98,5%ZnO; 0,5%ZnSO4 и l,5%PbS04.

Для производства цинковых белил из концентратов можно при — менять и иные способы. Ниже описывается один из них [5]. Этот способ основан на тех же химических реакциях, что и способ Ветерилля, и отличается от последнего только конструкцией печи для восстановления обожженных концентратов и сжигания цин­ковых паров.

Для получения белил по этому способу смесь обожженных цин­ковых концентратов с содержанием серы ниже I % или другого цинксодержащего сырья подвергают агломерирующему обжигу с коксом, в результате которого получается агломерат, содержа­щий около 60% Zn, 8—9% Si02 и 9% Fe. Агломерат загружается в вертикальную электрическую печь сопротивления. Образовав­шиеся в печи белила улавливаются такими же методами, как и в других способах.

Печь для обжига состоит из нескольких положенных одна на другую круглых царг (рис. 42). Через верхнюю и ниж­нюю царги в печь входят по три электрода. Электроды верхней и нижней царг присоединены к клеммам источника однофазного тока. Расстояние между верхними и нижними электродами зави­сит от размеров печи и равно приблизительно 8 м. На этом рас­стоянии на четырех разных уровнях в царгах имеется по три от­верстия, открывающиеся в три вертикальных коллектора. Через эти отверстия в коллекторы попадают пары цинка, образовав­шиеся в печи в результате восстановления цинксодержащего сырья.

Загрузка шихты в печь производится через крышку, закрываю­щую верхнюю царгу, а образовавшийся шлак по мере выгорания

шихты опускается в нижнюю царгу. Коническая вращающаяся ко­лосниковая решетка, находящаяся под нижней царгой, измель­чает шлак и удаляет его из печи.

Агломерат, заполняющий печь, создает сопротивление току, позволяющее поддерживать в печи температуру на уровне 1200°. Кокс, находящийся в агломерате, восстанавливает окись цинка до металла, который при этой температуре может существовать только в парообразном состоянии.

Нагретый воздух, просасываемый эксгаустером через коллек­торы, окисляет пары цинка в окись, которая выносится струей воздуха из коллекторов и затем улавливается обычными спосо­бами в мешочных фильтрах.

Описанная выше печь перерабатывает в сутки 30—33 т шихты, т, е, дает в сутки до 20 т белил, содержащих 0,3—0,5% свинпа.

Мокрые способы производства

Мокрые способы производства цинковых белил заключаются, как уже было указано, в прокаливании легко диссоциирующих сое­динений цинка, осажденных или выкристаллизованных из соответ­ствующих растворов. Промышленного применения мокрые способы в настоящее время еще не имеют, но они представляют для про­мышленности перспективный интерес, так как дают возможность
использовать в качестве сырья, так же как и способ Ветерилля, различные цинксодержащие руды и отходы.

Преимущество мокрых способов получения цинковых белил за­ключается в возможности получать из цинковых отходов чистые белила, не содержащие примесей, так как растворы, из которых осаждаются прокаливаемые соединения цинка, могут быть под­вергнуты любой степени очистки. Недостаток этих методов заклю­чается в сложности технологических процессов.

Мокрые способы производства цинковых белил в течение ряда лет изучались в Научно-исследовательском институте лаков и кра­сок (НИИЛК) Богоявленским, Рискиным, Давидовской и другими исследователями.

По данным этих исследователей, цинковые белила можно полу­чать прокаливанием основной углекислой соли цинка, осажденной из аммиачного раствора цинка. Аммиачный раствор цинка полу­чается обработкой цинкового сырья аммиаком. Добавка к раствору аммиака определенного количества углекислого аммония ускоряет растворение цинка и улучшает его растворимость. При продувании через профильтрованный аммиачный раствор цинка воздуха, на­гретого до 80°, аммиак отгоняется и в осадок выпадает основной углекислый цинк состава mZnC03 *nZn(OH)2. Выпавшая в осадок основная углекислая соль после фильтрации и сушки превращается прокаливанием в течение часа при 1000° в цинковые белила:

mZnC03 * nZn (ОН)2 (т + п) ^пО + ^С02 — ф пН20

Полученные этим способом белила по укрывистости, маслоем — кости и интенсивности несколько уступают муфельным белилам, цвет их желтоватый даже при очень чистом исходном сырье, но атмосферостойкость их выше, чем у белил, получаемых другими способами.

Желтоватый цвет этих белил, по данным работ НИИЛК, зави­сит от перехода в аммиачный раствор цинка из исходного сырья незначительных количеств железа, которое выпадает затем в оса­док вместе с основным углекислым цинком. Этих незначительных количеств железа достаточно, чтобы образующиеся при прокали­вании осадка цинковые белила окрасились в желтоватый цвет. Для получения белил чисто-белого цвета в работе НИИЛК реко­мендуется или прокаливать исходное сырье, чтобы перевести железо в окись, совершенно нерастворимую в аммиаке, или произ­водить фракционированное осаждение основной углекислой соли цинка и применять для производства белил только фракцию, не содержащую железа.

По другому способу основную углекислую соль цинка можно получать, действуя содой на очищенный раствор сернокислого цинка. Для получения сернокислого цинка цинковое сырье обраба­тывают серной кислотой. Полученный раствор сернокислого цинка фильтруют для удаления нерастворившихся примесей, после чего прозрачный раствор подвергают химической очистке для удаления железа и тяжелых металлов. Подробно очистка цинкового купороса описана на стр. 214.

При действии на раствор сернокислого цинка бикарбонатом на­трия в осадок выпадает углекислый цинк

ZnS04 + 2NaHC03 -—» ZnC03 — f Na2S04 + H20 + COa

а при действии углекислым натрием — основная углекислая соль цинка неопределенного состава. В результате прокаливания основ­ной углекислой соли цинка в течение часа при 1000° получается окись цинка—цинковые белила.

Белила, полученные прокаливанием углекислого цинка, оса­жденного из раствора сернокислой соли, по цвету, маслоемкости, укрывистости и атмосферостойкости почти не отличаются от белил, полученных по муфельному способу, но количество водораствори­мых солей в таких белилах велико и доходит до 1,5% даже в слу­чае многократной промывки осажденного углекислого цинка. Такое содержание водорастворимых солей является, по-видимому, след­ствием адсорбции соды выпадающим осадком углекислого цинка.

Более высокого качества белила получаются, если из раствора сернокислого цинка осадить аммиаком гидрат окиси цинка: ZnS04+2NH40H —j — Zn (ОН), + (NH4)2 S04

Выпавший в осадок гидрат окиси цинка следует два-три раза промыть горячей водой, в результате чего отмывается основная масса сернокислого аммония и происходит частичная дегидрация гидрата окиси цинка. Отделенный от жидкости высушенный оса­док при прокаливании переходит в окись цинка — цинковые бе­лила:

Zn(OH)2 —► ZnO — j — Н20

Небольшое количество сернокислого аммония, адсорбированное осадком, при прокаливании диссоциирует на аммиак и серную кис­лоту и улетучивается:

(NH4)2 S04 —► 2NH3 + H2S04

Белила, полученные по этому способу, по качеству не уступают муфельным, содержание водорастворимых солей в них не превы­шает 0,5%, а по атмосферостойкости они даже значительно пре­восходят муфельные, так как почти не мелят.

Вместо основного углекислого цинка или гидрата его окиси для получения цинковых белил может быть использован кристалличе­ский цинковый купорос, получаемый кристаллизацией из растворов сернокислого цинка. Для получения чистого цинкового купороса рас­твор сернокислого цинка подвергают такой же очистке, как и для осаждения основного углекислого цинка или гидрата окиси. Получе­ние цинковых белил непосредственным прокаливанием цинкового ку­пороса является способом более простым и целесообразным, чем остальные мокрые способы. Однако получение белил по этому способу связано с трудностями, так как упругость диссоциации сернокислого цинка очень мала, и поэтому одним повышением температуры превратить сернокислый цинк в цинковые белила не удается.

Подробные данные о разложении сульфата цинка приведены в сборнике работ Мостовича [7]. Процесс получения цинковых бе­лил прокаливанием цинкового купороса изучался также в НИИЛК Богоявленским и позже Давидовской.

Из этих работ следует, что потеря цинковым купоросом ZnS04-7H20 шести молекул воды происходит при температуре 100°. В результате нагревания купороса при этой температуре образуется моногидрат ZnS04 ■ Н20. Удаление последней молекулы воды про­исходит при температуре выше 250°. При этой температуре цинко­вый купорос не разлагается.

Степень разложения цинкового купороса при прокаливании за­висит от температуры и продолжительности прокаливания. При температуре 750° полное разложение происходит только за 25— 27 час, а при температуре выше 850°—за 1—2 часа.

Цинковые белила, полученные прокаливанием купороса, по данным Богоявленского, обладают очень низкими пигментными свойствами. Они представляют собою спекшуюся зернистую массу желтоватого цвета, очень твердую, трудно перетирающуюся со свя­зующим и трудно измельчаемую. Укрывистость такого пигмента очень низкая. Более высокого качества цинковые белила полу­чаются, если цинковый купорос прокаливать с восстановителем. В этом случае процесс протекает полнее и при более низкой тем­пературе.

В результате работ, проведенных в ГИПИ-4, установлено, что в присутствии восстановителей, например сажи или древесного угля, разложение цинкового купороса при 700е протекает уже в за­метных количествах; без восстановителя процесс разложения при этой температуре не идет. При более высокой температуре (820— 850°) в присутствии сажи полное разложение купороса происхо­дило за 2—3 часа, без восстановителя разложение при этой темпе­ратуре продолжалось 25—30 час. Содержание кристаллизационной воды в купоросе влияния на скорость диссоциации не оказывает.

Работой Давидовской в ГИПИ-4 установлено, что если прока­ливать при 850° в течение 3 час. смесь сернокислого цинка с 5% восстановителя — сажей или древесным углем, — то можно полу­чить цинковые белила с удовлетворительными пигментными свой­ствами: с укрывистостью в пределах 1Ш—120 г/м2, интенсив­ностью 0,8—1, удовлетворительной дисперсностью и атмосферо- устойчивостью, более высокой, чем у’ муфельных белил. Цвет этих белил бывает чисто-белым только в том случае, если исходное сырье совершенно не содержит железа и других тяжелых металлов.

Присутствие в исходном сернокислом цинке хлористых солей приводит к получению после прокаливания белил сероватого цвета. Появление серого оттенка наблюдается только у белил, получен­ных из сернокислого цинка, содержащего кристаллизационную воду. Из безводного сернокислого цинка белила получаются бе­лого цвета даже в присутствии хлористых солей.

При повышении температуры прокаливания до 900° качество получаемых белил понижается: укрывистость и интенсивность па­дают и белила получаются жесткими.

Механизм действия восстановителей на процесс получения цинковых белил прокаливанием сернокислого цинка можно объяс­нить следующим образом.

При температуре 850° упругость диссоциации сернокислого цинка очень мала, и поэтому процесс

ZnS04 —> ZnO + S03

почти не идет. В присутствии восстановителя в первую очередь идет реакция восстановления сернокислого цинка в сернистокис­лый:

ZnS04 + С —► ZnS03 -f СО

Упругость диссоциации образовавшегося сернистокислого цинка при 850° значительно выше упругости диссоциации сернокислого цинка, и поэтому происходит процесс диссоциации:

ZnS03- *—> ZnO — j~ SO2

Этот процесс идет как необратимый, так как один из продук­тов диссоциации — сернистый газ получается в газообразном виде и удаляется из сферы реакции.

Следует все же отметить, что белила, получаемые по этому спо­собу, по своим пигментным свойствам несколько уступают бели­лам, получаемым прокаливанием гидроокиси или углекислого цинка.