Лако-красочные материалы — производство

По характеру применяемого сырья различают два способа про­изводства ультрамарина: сульфатный и содово-серный.

Сульфатный способ заключается в обжиге шихты, состоящей из каолина, сульфата натрия и угля или другого восстановителя. Сущность этого процесса сводится к двум реакциям: восстановле­нию сульфата натрия углем при 900° в моносульфнд

Na2S04 + 2С —* Na2S — f 2С03

и последующему взаимодействию между моносульфидом натрия и каолином, в результате которого образуется зеленый ультра­марин.

Для получения синего ультрамарина зеленый ультрамарин сме­шивают с небольшим количеством серы и подвергают вторичному обжигу в окислительной среде.

По сульфатному способу синий ультрамарин в настоящее время не производят, так как при этом приходится применять двухкрат­ный обжиг, а получаемый малосернистый ультрамарин обладает относительно низкой интенсивностью.

Содово-серный способ заключается в обжиге шихты, состоящей из каолина, соды, серы и угля или другого восстановителя (ка­менноугольного пека, канифоли и т. п.). К каолину часто добав­ляют кремнекислоту в виде молотого кварца или инфузорной земли. По этому способу можно получать ультрамарины различной сте­пени кремнистости и сернистости.

По типу печей, применяемых для обжига ультрамарина, разли­чают тигельный и муфельный способы производства. По первому способу шихту обжигают в шамотных тиглях вместимостью 3—7 кг. Тигли для обжига устанавливают рядами в пламенную печь. При муфельном способе шихту загружают в муфели емкостью при­мерно 1 г.

На практике применяют оба способа. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Большее распространение имеет тигельный способ, так как при одинаковом объеме печи в тигель­ную печь вмещается значительно большее количество шихты, чем в муфельную. Кроме того, производительность тигельных печей значительно больше муфельных еще и потому, что процесс обжига шихты в тигельной печи протекает гораздо быстрее. Так, на-

пример, подъем температуры в тигельной печи среднего размера (1500—1800 тиглей) продолжается 30—35 час., а медленное ее охлаждение в закрытом состоянии — так называемый процесс том­ления, во время которого происходит окисление зелено-синего про­межуточного продукта в синий ультрамарин, — 6—12 дней. Обжиг же в муфельной печи продолжается 50—60 час., а томление — до 20 дней и больше.

Принципиальной разницы между тигельным и муфельным спо­собами производства ультрамарина нет, но в технических деталях они различны. В частности, различны условия загрузки и выгрузки печей, продолжительность отдельных стадий обжига шихты и тем­пературный режим.

При обжиге шихты в муфелях температуру в печи поднимают примерно до 800°, тогда как в тигельных печах температура во время обжига не превышает 750—770°. Объясняется это тем, что в муфельную печь загружают большее количество шихты и для на­гревания ее до температуры реакции приходится поддерживать более высокую температуру в течение более продолжительного вре­мени. Вследствие же высокой температуры в печи количество до­бавляемой окиси кремния следует ограничивать отношением 5Ю2: АІ2О3 — 2,5, так как при большем содержании кремнекис — лоты шихта, прилегающая к стенкам муфеля, шлакуется. При ти­гельном способе производства отношение SIO2: А1203 в шихте обычно доводят до 2,7—2,8, а в некоторых случаях даже до 3—3,1. Обжигать шихту с отношением SiO^ ■ А120з = 3—3,1 нужно с осо­бой осторожностью, так как при этом она легко спекается и шла­куется.

Процесс производства ультрамарина из содово-серной шихты тигельным способом может быть разделен на две основные ста­дии: производство ультрамарина-полуфабриката и переработка полуфабриката в пигмент.