Способ получения красного железокальциевого пигмента

 

Использование: в производстве красок. Сущность изобретения: красный железокальциевый пигмент получают из отработанных растворов травления железа, содержащих железный купорос и серную кислоту, которые нейтрализуют известью до рН 6,0 - 7,0 при продувании кислородом воздуха, полученный осадок фильтруют, промывают водой в течение 3 - 3,5 ч и прокаливают при 750 - 800^oС в течение 1 ч. Утилизируются отходы производства, упрощается процесс. 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения из отходов производства неорганических железокальциевых пигментов, используемых в производстве цементных и известковых, а также масляных красок.

Известен способ получения железокальциевого пигмента из отходов производства, в котором в качестве отходов используют рудничные воды медно-колчеданных месторождений после выделения из них меди [1] Способ включает нейтрализацию отходов известью, выдержку шлама под водой в течение 1-5 лет, сушку полученного шлама, измельчение осадка и прокаливание его при 400-500^оС. Реакцию окисления в известном способе осуществляют тем, что после нейтрализации известью шлам выдерживают под водой в течение 1-5 лет. При этом максимальное содержание оксидов железа в получаемом пигменте составляет 26,3% при выдержке шлама под водой в течение 5 лет.

К недостаткам способа относится невысокое содержание оксида железа в получаемом пигменте, снижающее его цветовые характеристики и укрывистость, а также размер частиц Fe₂O₃, определяющий его коричневый цвет, применение которого ограничено. Кроме того, операция выдержки шлама под водой, длящаяся 5 лет, усложняет известный способ.

Известен способ получения железокальциевого пигмента, в котором используют отходы, содержащие железный купорос и серную кислоту, которые нейтрализуют известью [2] При этом нейтрализацию ведут до рН 10-11, а окисление кислородом воздуха проводят до и после нейтрализации. Термообработку ведут при 450-500^оС без доступа воздуха с последующим охлаждением в токе азота.

Получают продукт с содержанием ионов двух- и трехвалентного железа в соотношении 1: (1,8-2,0). Нейтрализация отходов до рН 10-11 обуславливает высокое содержание в пигменте ионов кальция, что придает покрытию на основе этого пигмента излишнюю хрупкость. Термообработка без доступа воздуха и охлаждение в токе азота усложняют способ.

Задача изобретения получение из отходов производства пигмента красного цвета, обладающего улучшенной укрывистостью и цветовыми характеристиками, а также упрощение способа.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения красного железокальциевого пигмента, включающем нейтрализацию известью отработанных растворов травления железа, содержащих железный купорос и серную кислоту, окисление кислородом воздуха, сушку, прокаливание и измельчение, нейтрализацию известью ведут до рН 6,0-7,0 одновременно с окислением кислородом воздуха, полученный осадок фильтруют, промывают водой в течение 3,0-3,5 ч и прокаливают при 750-800^оС в течение 1 ч.

Технический результат заключается в том, что в предлагаемых условиях осаждения пигмента (в процессе нейтрализации железосодержащих отходов известью при продувании кислородом воздуха), времени промывки и условиях отжига, получается пигмент с размерами частиц Fe₂O₃, определяющими его красный цвет, при этом количественное содержание Fe₂O₃ в пигменте достаточно высокое для железокальциевых пигментов, что определяет насыщенность полученного цвета и улучшенную укрывистость. Использование отработанных растворов травления железа расширяет возможности утилизации отходов производства, а в сравнении с известным способом упрощает способ получения пигмента.

П р и м е р. Для получения пигмента используют отходы травильных растворов, содержащие 167-212 г/л железного купороса, 1-3 г/л серной кислоты. Для реакции нейтрализации при данной концентрации железного купороса 180 г/л cерной кислоты и 1 г/л используют известь с концентрацией 30 г/л. Объем известкового раствора рассчитывают с учетом полного осаждения железа и при объеме исходного сырьевого раствора 5 м³ объем извести первоначально берут 5 м³.

В реактор, снабженный барботером, вводят 5 м³ известкового раствора, разводят его 3 м³ воды, затем вводят раствор отхода травления железа и одновременно включают барботер. В процессе аэрации через 1-2 ч контролируют кислотность реактивной смеси, общее содержание железа и содержание двухвалентного железа в смеси. При рН ниже 6 дополнительно вводят раствор извести до рН 6-7. Раствор извести дополнительно вводят в 3-4 приема до получения рН среды 7 и содержания двухвалентного железа в растворе 1-3 г/л. При достижении этих показателей реакцию нейтрализации заканчивают и далее раствор обезвоживают. Для этого раствор реакционной смеси порциями по 2 м³ подают на фильтр-пресс, фильтруют, промывают водой в течение 3-3,5 ч, затем отжимают в течение 40-50 мин. После кратковременной просушки осажденный гидрат окиси железа для получения красного железокальциевого пигмента отжигают в муфельной печи при 750-800^оС в течение 1 ч. Получают красный железокальциевый пигмент, обладающий чистым, насыщенным красным цветом, показатели качества которого в сравнении с прототипом приведены в таблице.

Как видно из таблицы, пигмент по предлагаемому способу обладает лучшими цветовыми характеристиками, лучшей укрывистостью. Кроме того, на основе полученного пигмента нарабатывались образцы красно-коричневой краски масляной, готовой к применению, марки МА-22, красно-коричневой эмали ПФ-233 и эмали ПФ-226, которые испытывались по ГОСТ 10503-71, ГОСТ 14823-78 и ТУ 6-10-822-84 соответственно. Опытные образцы по качеству удовлетворяют требованиям нормативных документов, обладают повышенным блеском, лучшей укрывистостью в сравнении с контрольным образцом эмали ПФ-266 для пола желтого цвета.

Формула изобретения

Способ получения красного железокальциевого пигмента, включающий нейтрализацию известью отработанных растворов травления железа, содержащих железный купорос и серную кислоту, окисление кислородом воздуха, сушку, прокаливание и измельчение, отличающийся тем, что нейтрализацию известью ведут до pH 6,0 7,0 одновременно с окислением кислородом воздуха, полученный осадок фильтруют, промывают водой в течение 3,0 3,5 и прокаливают при 750 - 800^oС в течение 1 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1