4 сентября, 2015 
admin Прокаливание смеси хромпика с борной кислотой
Процесс изготовления изумрудной зелени состоит из следующих операций:
1) приготовление шихты;
2) прокаливание шихты;
3) разложение плава и его промывка;
4) фильтрация, сушка, размол и сепарирование пигмента.
Для приготовления шихты смесь хромпика с борной кислотой
(1:3— 1 :2,5) размалывают в шаровых мельницах или на бегунах до получения однородной тонкодисперсной массы (остаток на сите с 1200 отв/см2 не более 2—3%). Аппаратура для размола должна быть герметизированной ввиду вредности хромпиковой пыли. При небольших масштабах производства и отсутствии специально приспособленной герметизированной аппаратуры можно применять следующий метод приготовления шихты. В замесочный аппарат любого типа загружают борную кислоту, приливают к ней горячий насыщенный раствор хромпика и размешивают смесь до получения однородной массы. Для растворения хромпика воды следует брать 100—120% от его веса. При таком количестве воды влажность шихты колеблется в пределах 25—30% [12].
Для небольших производств этот способ приготовления шихты представляет большой интерес, так как его применение предупреждает распыление и обеспечивает хорошее и быстрое перемешивание хромпика с борной кислотой. При больших же масштабах производства следует применять сухое перемешивание компонентов, так как влага в шихте вызывает потерю некоторого количества борной кислоты с парами воды; кроме того, расходуется тепло на выпаривание влаги.
Прокаливание шихты производят в муфельных или ретортных печах при 550—650°. При нагревании шихта плавится (при 450°), образуя клейкий буро-коричневый плав, который сильно вспучивается. При дальнейшем нагревании плав затвердевает в однородную пористую массу зеленого цвета. В начале процесса происходит обильное выделение паров воды вследствие обезвоживания кислоты:
4Н3В03 —► Н2В4От + 5Н20
Пары воды уносят с собой часть борной кислоты: примерно 5—8% от количества, содержащегося в шихте.
В процессе прокаливания шихты необходимо точно соблюдать температурный режим, так „как при повышении температуры до 750—800° на поверхности плава начинают появляться коричневые и даже черные «ржавые пятна». При дальнейшем повышении температуры эти пятна распространяются по всей поверхности, а затем и по всей массе плава. При недостатке в шихте борной кислоты или при плохом ее перемешивании с хромпиком на плаве также могут образоваться бурые участки, но они состоят из нераз — ложившегося хромпика, хорошо растворимы в воде и не идентичны с «ржавыми пятнами», появляющимися в результате разложения плава. По окончании прокаливания плав выгружают из печи на железные противни, на которых он охлаждается. Шихту загружают в печь очень небольшими порциями ввиду сильного вспучивания ее во время прокаливания. Так, например, в электропечь с поверхностью пода 0,5 м2 удается загрузить только 10—15 кг шихты, из которой получается 1,5—2,5 кг готового пигмента. Прокаливание шихты продолжается 1,5—2 часа.
Изумрудная зелень темная производится точно таким же образом, за исключением состава шихты (1 вес. ч. натриевого хромпика, 2,3 вес. ч. борной кислоты, 1 вес. ч. алюмо-калиевых квасцов), несколько более высокой температуры и большей длительности прокаливания (3—4 часа при 640—680°).
Плав, полученный прокаливанием шихты, разлагают длительным кипячением с водой. При этом из плава переходят в раствор борная кислота и борнокислый калий и происходит присоединение воды к изумрудной зелени. Реакции, происходящие при обработке
плава водой, могут быть представлены схематическим уравнением:
Сг203 ■ яН20 — j — В2О3 -f — N32B4O7 -j~ ffiHjO —►
—► Cr203 ■ H20 + 2H3BO3 4- Na2B407 — f *H20
Таким образом, при обработке плава водой вся борная кислота, введенная в шихту (за исключением небольших потерь), переходит в раствор.
Вследствие высокой стоимости борной кислоты ее необходимо регенерировать и возвращать в производство. Поэтому первую обработку (гидролиз) плава производят небольшим количеством воды с целью получения концентрированного раствора, удобного для регенерации.
Для разложения плава прокаленную шихту загружают в деревянный бак, заливают 3—4-кратным количеством воды, нагревают и кипятят в течение 1 часа. После непродолжительного отстаивания горячий раствор (80—90°) сливают через нутч-фильтр в деревянный бак-кристаллизатор. Верхнюю часть нутч-фильтра обогревают для поддержания температуры маточного раствора в пределах 80—90°. Часть пигмента, увлеченная раствором, остается на фильтровальной ткани, откуда ее возвращают в бак.
В кристаллизатор к маточному раствору добавляют при нагревании (80—90°) и перемешивании соляную кислоту. Под действием соляной кислоты борнокислый калий переходит в борную кислоту:
К2В4Ог + 2НС1 + 5Н20 —► 2КС1 + 4Н3В03
Необходимое количество соляной кислоты устанавливают предварительным титрованием пробы маточного раствора кислотой при индикаторе конго красном. После перевода бората калия в борную кислоту раствор охлаждают до 15—20° с пропусканием воды через свинцовый змеевик. При охлаждении основная масса борной кислоты выкристаллизовывается, а небольшое количество ее остается в растворе (1 л воды при 20° растворяет 50 з Н3В03). При большом масштабе производства изумрудной зелени этот раствор необходимо подвергнуть вакуум-выпарке, а затем вновь охладить до температуры кристаллизации борной кислоты. Кристаллы борной кислоты отделяют от воды фильтрованием на нутч-фильтре и подсушивают.
Осадок изумрудной зелени промывают несколько раз горячей водой до полного удаления из него борной кислоты и буры. После промывки осадок отделяют от воды на фильтрпрессе или нутч — фильтре. Влажность пасты составляет 35—40% для обычного и 50—55% для темного пигмента.
Пигмент сушат при температуре не выше 75—80°, так как при более высокой температуре наступает потемнение осадка
вследствие частичной дегидратации. После сушки пигмент размалывают и сепарируют.
вода
Пар
На рис. 163 приведена технологическая схема получения изумрудной зелени.
Опубликовано в рубрике 