Пигмент на основе оксида цинка и способ его получения

 

Сущность изобретения: пигмент содержит мас.%: оксид цинка 4,2 - 85,0; сульфид цинка 11,6 - 83,3; оксид магния 0,1 - 5,0; вода - остальное. Измельченный хемосорбент на основе оксида цинка, отработанный в процессе сероочистки газов с содержанием серы не более 30 мас.% прокаливают при 200 - 300^oС, шихту смешивают с добавкой оксида магния и/или цинка и измельчают смесь до размера частиц с остатком на сите N 01 не более 5%. Укрывистость пигмента 49 - 65 г/м². 2 с. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения пигментов на основе оксида цинка и может быть использовано в лакокрасочной промышленности.

Известен оксидоцинковый пигмент с содержанием, мас. соединений цинка в пересчете на оксид цинка не менее 99,5-99,7; соединений свинца в пересчете на оксид свинца не более 0,01; веществ, нерастворимых в соляной кислоте не более 0,006-0,015; веществ, растворимых в воде не более 0,06-0,015 [1] Известен также оксидноцинковый пигмент, получаемый смешением оксида цинка, оксида титана и оксида железа с добавлением до 5 мас. оксида магния [2] Основным недостатком вышеуказанных пигментов является недостаточно высокая укрывистость.

Наиболее близким к изобретению является пигмент на основе оксида цинка, содержащий сульфид цинка, оксид магния, а также сернистые соединения натрия и цинка и воду при следующем соотношении, мас. сульфид цинка 5-10, оксид магния 6-11, сернистые соединения натрия и цинка в пересчете на серу 0,18-4,8, вода 0,9-4,7, оксид цинка остальное [3] Известен также способ получения пигмента на основе оксида цинка, содержащего оксид магния, который заключается в следующем. К отходу производства гидросульфида натрия с содержанием следующих компонентов, мас. сернистые соединения натрия и цинка в пересчете на серу 0,2; вода 1,0; оксид цинка 98,8; добавляют 6% оксида магния и 75% сульфида цинка и перемешивают. Смесь прокаливают при 800^оС в течение 5 ч, после чего прокаленную шихту измельчают с получением пигмента состава, мас. сульфид цинка 10; оксид магния 6; сернистые соединения натрия и цинка в пересчете на серу 0,18; вода 0,9; оксид цинка остальное. Укрывистость пигмента составляет 60 г/м² [3] Целью изобретения является получение пигмента, имеющего высокую укрывистость при одновременных низких затратах на производство.

Это решается пигментом на основе оксида цинка содержащего также сульфид цинка и активирующие добавки оксидов магния и цинка и воду, мас. оксид цинка 4,2-85,0; сульфид цинка 11,6-83,3; оксид магния 0,1-5,0; вода остальное.

Задача изобретения решается также способом получения пигмента на основе оксида цинка, согласно которому оксидноцинковый хемосорбент, отработанный в процессе сероочистки газов до содержания серы не более 30 мас. измельчают до размера частиц не более 200 мкм, после чего его прокаливают при 200-300^оС, а затем в шихту прокаленного хемосорбента вводят добавку оксида магния и/или цинка до массового соотношения хемосорбент: оксид магния:оксид цинка 1: (0,001-0,05):(0,5-7,0) с учетом количества этих оксидов в составе хемосорбента, после чего смесь перемешивают и повторно измельчают до размера частиц с остатком на сите N 01 не более 5% с получением пигмента.

Получаемый пигмент обладает следующими свойствами: Укрывистость г/м² 49-65 Остаток на сите N 01 не более 5 мас. Массовая доля воды не более 2% Используемый по изобретению отработанный в процессе сероочистки окисноцинковый хемосорбент, содержащий не более 30 мас. серы, получают в результате протекания процессов сероочистки технологических газов с использованием в качестве поглотителя хемосорбента оксида цинка. Эти процессы происходят при 350-390^оС, объемной скорости газа 600-100 ч^-1. Срок службы окисноцинкового хемосорбента в зависимости от содержания серы в газе составляет от 0,5 до 1,5 года. При содержании серы более 30 мас. отработанный поглотитель становится непригодным для сероочистки, поскольку он не обеспечивает требуемой степени очистки газа. Отработанный хемосорбент обычно содержит, мас. ZnS 11-83,3, ZnO 2-84, вода до 5% графит до 1% В результате использования в процессе сероочистки хеморсорбент по мере отработки приобретает определенную структуру, характеризующуюся отсутствием микро и мезопор. Гранулы отработанного хемосорбента отличаются высокой прочностью, на порядок выше, чем гранулы из свежего оксида цинка, за счет образования сульфида цинка внутри и на поверхности пор оксида цинка в процессе химической реакции между оксидом цинка и сероводородом. Объемы и размеры молекул сульфида цинка значительно больше, чем оксида цинка. Этим объясняется резкое изменение пористой структуры хемосорбента, т.к. в результате реакции забиваются мелкие поры, присутствующие в свежем хемосорбенте.

Сущность изобретения заключается в том, что при использовании для получения пигмента отработанного оксидноцинкового хемосорбента реализуются свойства сульфида цинка определенной более плотной структуры. К хемосорбенту добавляют в указанных выше количествах добавки оксида магния и/или оксида цинка, которые дополнительно улучшают свойства пигмента.

В результате полученная смесь обладает свойствами, соответствующими требованиям, предъявляемым к пигментам для приготовления красок.

Для обеспечения условия равномерной прокалки и смешения измельчения отработанного хемосорбента осуществляют до размера частиц не более 200 мкм.

При измельчении хеморсорбента до размеров частиц более 200 мкм происходит неравномерное перемешивание компонентов, а также увеличение времени прокаливания.

Прокалку смеси осуществляют при 200-300^оС, что позволяет избежать выделения оксида серы, обеспечить безопасность процесса и одновременно с этим удалить излишнюю влагу из шихты и обеспечить высокую укрывистость пигмента.

Смешение отработанного хемосорбента и добавок оксида цинка и/или магния необходимо производить в расчете на массовое соотношение отражающее общее количество указанных оксидов с учетом их содержания в составе хемосорбента 1:(0,5-7,0):(0,001-0,05) соответственно.

Это соотношение оптимально с точки зрения показателей качества сорбента.

Измельчение шихты пигмента проводится до размера частиц с остатком на сите N 01 не более 5% что позволяет получить частицы оптимального размера и обеспечивает высокую укрывистость пигмента, что соответствует требованиям, предъявляемым к пигментам для приготовления красок.

Возможность осуществления изобретения иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р. Отработанный хемосорбент процесса сероочистки газов от сероводорода в количестве 100 г состава, мас. ZnS 11,4; ZnO 83,6; Н₂0 5 измельчают путем дробления на мельнице до размера частиц 200 мкм. Полученную шихту прокаливают при 200^оС и добавляют в нее 1,35 г MgO, при массовом соотношении хемосорбент: MgO:ZnO равном 1:0,0135:0,86. Смесь перемешивают и повторно измельчают до размера частиц с остатком на сите N 01 равном 5% Полученный пигмент имеет состав, мас. ZnS 11,6; ZnO 84.0; MgO 1,4; Н₂О 3,0.

Данные по получению и составам других пигментов представлены в таблице.

При реализации изобретения обеспечиваются следующие преимущества: простота выполнения технологических операций по получению пигмента; экологически чистое и безотходное производство; высокие показатели укрывистости и водостойкости; низкая стоимость получаемого пигмента, на 15% ниже, чем в способе-прототипе.

Формула изобретения

1. Пигмент на основе оксида цинка, включающий сульфид цинка, оксид магния и воду, отличающийся тем, что он содержит указанные компоненты в следующем соотношении мас.%: Оксид цинка - 4,2 - 85,0 Сульфид цинка - 11,6 - 83,3
Оксид магния - 0,1 - 5,0
Вода - Остальное
2. Способ получения пигмента на основе оксида цинка, включающий смешение материала, содержащего оксид и сульфид цинка и воду, с добавкой оксида двухвалентного металла, измельчение смеси, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют хемосорбент на основе оксида цинка, отработанный в процессе сероочистки газов с содержанием серы не более 30 мас.%, который предварительно измельчают до размера частиц не более 200 мкм и прокаливают при 200 - 300^oС, полученную шихту смешивают с добавкой оксида магния и/или цинка до массового соотношения хемосорбента и оксидов магния и цинка 1 : (0,001 - 0,05) : (0,5 - 7,0) соответственно с учетом количества этих оксидов в составе хемосорбента, а последующее измельчение смеси осуществляют до размера частиц с остатком на сите N 01 не более 5%.

РИСУНКИ

Рисунок 1