Лако-красочные материалы — производство

В качестве сырья для производства цинкового крона приме­няют цинковые белила, хромпик калиевый, хромовый ангидрид, серную и соляную кислоты.

Процесс получения цинкового крона состоит из следующих опе­раций:

1) диспергирование цинковых белил в воде;

2) обработка водной взвеси цинковых белил кислотой и раство­ром хромпика или одним лишь хромовым ангидридом;

3) промывка и фильтрация осадка;

4) сушка, размол и упаковка пигмента.

При изготовлении крона из цинковых белил, обработанных серной кислотой, в цинковом кроне остается значительное количе­ство основных сульфатов, причем тем больше, чем больше кислоты и меньше хромпика добавлено к окиси цинка. При получении же крона из белил, обработанных соляной кислотой, в кроне остается лишь незначительное количество основных солей. В табл. 49 пока­зано содержание основных солей в кроне [25]; из нее видно, что при работе по рецептуре, в которую на 100 вес. ч. окиси цинка вхо­дит 48 вес. ч. серной кислоты, в кроне остается до 7% групп S03,

я иногда и больше. С уменьшением количества кислоты содержа­ние групп S03 в кроне падает. Увеличение количества хром­пика также способствует уменьшению S03 в кроне. В случае соляной кислоты содержание групп С1 в кроне значительно меньше.

Различное влияние серной и соляной кислот на количество оставшихся в кроне основных солей объясняется тем, что основ­ной сульфат цинка значительно хуже гидролизуется и труднее реа­гирует с хромпиком, чем основной хлорид. Хлорид вступает в ре­акцию с хромпиком или разлагается водой на гидрат окиси цинка и ZnCU, сульфат же в этих условиях частично остается в кроне.

Влияние сульфатных групп, остающихся в кроне, на его свой­ства и, в первую очередь, на антикоррозионную его способность выяснено недостаточно, но все же можно считать установленным, что небольшое количество SO3 не влияет заметно на антикорро­зионные свойства пигмента.

Количество хромпика в рецептуре может изменяться примерно от 40 до 180 вес. ч. на 100 вес. ч, цинковых белил, количество кис­лоты от 8 до 22 вес. ч. в случае соляной (100%-ной) или от 10 до 32 вес. ч. в случае серной кислоты. Серную кислоту берут в не­сколько больших количествах, чем соляную, так как при примене­нии серной кислоты часть ее, как видно из вышесказанного, остается в кроне в виде основных солей.

Для малярных сортов цинкового крона (двойных хроматов цинка и калия) хромпика берут не менее 100 вес. ч., кислоты — 16 вес. ч. соляной или 24— серной на 100 вес. ч. окиси цинка.

Для грунтовочного цинкового крона {высокоосновных хрома­тов цинка) берут 38—45 вес. ч. хромпика и 8—11 вес. ч, соляной или 10—15 вес. ч, серной кислоты на 100 вес. ч. цинковых белил.

Грунтовочные сорта цинкового крона можно также получать путем обработки цинковых белил одним лишь раствором хромо­вого ангидрида без добавления кислоты.

Для примера приводим несколько рецептур получения маляр­ных сортов цинкового крона (двойных хроматов цинка и калия) различного состава (в вес. ч.):

Ниже даются рецептуры грунтовочных сортов цинкового крона (высокоосновного хромата цинка) (в вес, ч.):

IV. Цинковые белила…………………………………….. , . . 100

Соляная кислота……………………………………………. И

Хромпик калиевый………………… 45

V. Цинковые белила. 100

Хромовый ангидрид…………………………………………….. 32

VI. Цинковые белила……………………………………………….. 100

Соляная кислота…………………………………………….. 8,5

Хромпик калиевый………………… ……. £8

VII. Цинковые белила………………………………………………. 100

Хромовый ангидрид……………………………………………… 25

Выход готового пигмента по последним рецептурам 135— 145 вес. ч. на 100 вес. ч. цинковых белил. Общее количество воды во всех случаях 8—12-кратное по отношению к весу цинковых белил.

Соляная кислота может быть заменена серной.

При работе по рецепту 1 образуется цинковый крон предель­ного состава 4ZnO ■ 4Сг03 • КгО * ЗН20, обладающий наилучшими цветом и пигментными свойствами. По рецептам II и Ш полу­чаются крона с меньшим количеством групп СгОз и К2О, чем у пре­дельного крона, с достаточно хорошими цветом и пигментными свойствами; они несколько дешевле, чем крона предельного состава.

Цинковый крон, приготовленный по рецептурам IV и V, соот­ветствует составу 4ZnO • СгОз* ЗНзО, крон, приготовленный по ре­цептурам VI и VII, — смеси 4ZnO • СгОз ■ ЗНгО с 10—20% окиси или гидроокиси цинка, находящейся в свободном состоянии.

Реакции, происходящие при образовании этих кронов, могут быть представлены следующими уравнениями:

для двойных хроматов (рецептуры I и И)

4ZnO + 2К2Сг207 + 2НС1 + 2НгО —> 4ZnO • 4Сг03 • К20 — ЗН20 + 2КС1
4ZnO + 1,6К2Сг207 + 1,6НС1 + 2,2НгО —*

—> 4ZnO • 3,2Сг03 * 0,8КаО • ЗН20 + 1.6КС1

для высокоосновного хромата (рецептуры IV—VII)

4ZnO + 0,5К2Сг2О7 + НС1 + 2,5Н20 —► 4ZnO • Сг03 • ЗН20 + КС1
4ZnO + Сг03 + ЗН20 —* 4ZnO • Сг03 • ЗНаО
5ZnO + 0,5К2Сг2О7 + НО + 3,5Н20 —4ZnO • Cr03 — ЗН20 + Zn (ОН)2 + КС!

5ZnO + Сг03 4- 4Н20 —4ZnO ■ СгОэ • ЗН20 4- Zn <ОН)2

Увеличение при производстве цинковых кронов количества кис­лоты против расчетного недопустимо, так как при этом часть цинка остается в маточном растворе и теряется при промывке пигмента. В табл. 50 показана зависимость потерь цинка от избытка кислоты.

Для изготовления цинковых кронов применяются аппараты с мешалками для растворения хромпика и обработки цинковых белил, реакторы, фильтрующая, сушильная и размольная аппара­тура, Здесь, так же как и для оранжевых кронов, в зависимости от объема производства на отдельных стадиях технологического процесса, может применяться аппаратура и периодического и не­прерывного действия. Для фильтрации цинкового крона могут быть использованы листовые вакуум-фильтры, барабанные вакуум — фильтры и др., а для сушки — вакуум-сушилка периодического дей­ствия типа Венулет, турбинная сушилка и др.

Сушка цинковых кронов и других пигментов может также про­изводиться в сушилках, работающих в кипящем слое. При этом пастообразному материалу должны быть приданы свойства зерни­стого материала, без чего невозможно образование кипящего слоя. Это достигается предварительным смешением пасты с высушен­ным продуктом или использованием для загрузки специальных формующих дозаторов, подающих пастообразный материал в виде кусков небольшого размера. Эти куски подсушиваются током воз­духа и попадают в кипящий слой, не сцепляясь. Последний спо­соб является более эффективным.

Сушка пигментов в кипящем слое производится в ана­логичных установках, как обезвоживание железного купороса (стр. 456).

Для получения кронов в одном из баков размешивают в тече­ние 2—3 час. цинковые белила с 4—5-кратным количеством воды до полного разрушения комков белил и образования однородной суспензии. Для очень дисперсных кронов цинковые белила следует подвергать мокрому помолу в шаровой мельнице. Одновременно в другом баке приготовляют раствор хромпика в воде, содержа­щей К2СГ2О7 150—250 л.

Взмученные или растертые белила сливают в реактор и к ним медленно, при размешивании добавляют кислоту. При этом сус­пензия заметно осветляется и сильно набухает, что связано с об­разованием основной нерастворимой в воде соли 4Zn (ОН)2 * ZnS04 или 4Zn (ОН) 2 • ZnCl2 ■ Н20.

При недостаточном количестве воды набухание бывает на­столько сильным, что масса загустевает и даже твердеет, при этом чем дисперснеє (объемистее) цинковые белила, тем больше воды требуется для предотвращения загустевания.

При быстром добавлении кислоты или при плохом размешива­нии образуются сцементированные комки, которые при последую­щей обработке не разрушаются и остаются, ухудшая качество крона.

После добавления кислоты размешивание продолжают около 1 часа и затем так же медленно и при размешивании приливают раствор хромпика. Обработку белил кислотой и хромпиком произ­водят при температуре около 40°.

Цинковые белила обрабатывают иногда смесью хромпика с ки­слотой или сначала раствором хромпика и затем кислотой. Каче­ство продукта в обоих случаях получается одинаковым. Вместо кислоты к цинковым белилам можно добавлять раствор серно­кислого или хлористого цинка.

При работе с калиевым хромпиком реакция образования крона протекает быстро, а поэтому после приливання хромпика суспен­зию достаточно размешивать в течение 1—2 час., после чего ее следует промывать.

При получении калиевого крона количество воды не имеет су­щественного значения, однако большое разведение нежелательно из-за увеличения при этом потерь. Вообще необходимо иметь в виду, что цинковый крон растворим в воде, и поэтому как маточ­ный раствор, так и промывные воды окрашены вследствие при­сутствия в них некоторого количества хромпика. Образующиеся при реакции водорастворимые соли {K2SO4) необходимо удалить промывкой, которая не вызывает затруднений, так как калиевый крен хорошо осаждается и плохо растворяется в воде.

При получении цинковых кронов обработкой окиси цинка рас­твором хромового ангидрида водорастворимые соли не образуются и промывка пигмента не требуется. Сушка цинковых кронов произ­водится при 60—80°. Вследствие склонности цинковых кронов к образованию твердых крупинок необходимо размалывать пиг­мент, что осуществляется наилучшим образом на мельницах тон­кого помола. Для этой цели хорошо зарекомендовали себя быстро­ходные мельницы ударного действия типа кэк-мюле, микро-бад и Др.

На рис. 119 приведена схема технологического процесса полу­чения цинкового крона.