Способ получения антикоррозионного пигмента
Владельцы патента RU 2471835:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к получению антикоррозионных пигментов, которые могут быть использованы для приготовления консервационных смазок. Антикоррозионный пигмент получают из смеси составляющих пигмент кислородсодержащих соединений металлов. Способ получения пигмента включает термообработку смеси и измельчение термообработанного продукта, антикоррозионный пигмент изготовляют из суспензии составляющих его компонентов. Антикоррозионный пигмент дополнительно содержит пигментный компонент-ингибитор, представляющий собой отход после ванн нейтрализации машиностроительных производств при следующем соотношении компонентов гальваношлам: компонент-ингибитор - 1:1 (по оксидам железа и кальция) с учетом кальция, содержащегося в гальваношламе. Техническим результатом изобретения является получение дешевых высокостойких антикоррозионных пигментов ферритной структуры, получаемых из гальваношламов, и расширение области их применения. 2 пр., 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к получению антикоррозионных пигментов, которые могут быть использованы для приготовления консервационных смазок. Известно получение железоксидных неорганических пигментов из промышленных отходов при прокалке железосодержащих осадков электрохимической очистки сточных вод гальванического производства [А.с. СССР N1370124, кл. С09С 1/24, 1988]. Недостатком данного способа получения пигментов является окисление соединений трехвалентного хрома до хроматов, что значительно сужает возможные области применения таких пигментов. Кроме того, электрокоагуляционная очистка гальваношламов внедрена лишь на небольшом числе промышленных производств (8-12% от общего количества гальванических производств), тогда как на большинстве заводов используется реагентная очистка гальваностоков осаждением гидроксидом кальция.
Наиболее близким к предлагаемому способу получения антикоррозионного пигмента является способ получения пигмента из составляющих пигмент кислородсодержащих соединений металлов, включающих термообработку данной смеси и измельчение термообработанного продукта. [Патент РФ N2055086, кл. С09С 1/28, С04В 33/14, 1996]. Недостатком данного способа является невысокая антикоррозионная стойкость получаемых пигментов, представляющих смесь оксидов металлов.
Задачей изобретения является получение дешевых высокостойких антикоррозионных пигментов ферритной структуры, получаемых из гальваношламов (ГШ), и расширение области их применения.
Данная задача решается созданием антикоррозионного пигмента, обладающего высокими антикоррозионными свойствами Для увеличения антикоррозионных свойств пигментов дополнительно вводится пигментный компонент-ингибитор (КИ), в качестве которого используется отход после ванн нейтрализации машиностроительных производств, содержащий в своем составе в основном гидроксид кальция Са(ОН)2. Данный отход имеет мелкодисперсную структуру и в отличие от других ингибирующих веществ частицы гидроксида кальция имеют форму чешуек, поэтому пигменты на его основе обладают наряду с ингибирующим и барьерным эффектом.
Поставленная задача решается также способом получения антикоррозионного пигмента из составляющих кислородсодержащих соединений металлов, включающих термообработку данной смеси и измельчение термообработанного продукта, в котором в качестве смеси составляющих выступают суспензия кислородсодержащих компонентов - суспензия из шламов электрохимической очистки сточных вод гальванического производства и суспензия пигментного компонента-ингибитора (КИ) - отхода после ванн нейтрализации машиностроительных производств, содержащего в своем составе в основном гидроксид кальция Са(ОН)2 в соотношении ГШ:КИ 1:1 (по оксидам железа и кальция) с учетом кальция, содержащегося в ГШ. Экономически это оправдано, т.к. на производстве изначально после очистки сточных вод образуется суспензия шламов, имеющая влажность до 70%, чтобы пустить ее в дальнейшую переработку, предприятие вынуждено дополнительно ее высушивать до влажности менее 5%, что приводит к увеличению энергозатрат и, как следствие, к удорожанию сырья. Предлагаемый способ позволяет перерабатывать шламы с высоким содержанием воды, а именно до 70%.
Суспензию ГШ и суспензию КИ тщательно перемешивают в таком количестве, чтобы соблюдалось соотношение 1:1 по ионам железа и кальция. Полученную суспензию фильтруют, а осадок сушат в сушильном шкафу. Смесь механически перетирают и помещают в керамические тигли. Далее тигли с шихтой помещают в предварительно нагретую муфельную печь, где прокаливают при 900°С в течение часа. После прокаливания тигли переносят в эксикатор для охлаждения. Измельчение полученного пигмента проводят механически.
Сущность изобретения заключается в создании технологии получения высокостойких антикоррозионных пигментов коричневой гаммы цветов на основе переработки отходов гальванического производства и отходов ванн нейтрализации машиностроительных производств, которые в настоящее время не находят применения и сбрасываются в отвал, загрязняя окружающую среду.
Изобретение позволяет переработать исходное сырье (гальваношламы) с получением высокостойких антикоррозионных пигментов с хорошими качественными показателями - укрывистостью, стабильностью, термостойкостью, обеспечивающими широкий диапазон областей применения.
Дополнительно для определения антикоррозиционных свойств полученных пигментов определяли токи коррозии потенциометрическим методом. Для этого были сняты поляризационные кривые в анодной и катодной областях. Аналогичные кривые были построены и для промышленного образца пигмента (ТУ №82.3.011-99). Поляризационные кривые используют для определения скорости коррозии, так как они дают ценные сведения о характере коррозионного процесса и позволяют количественно рассчитывать его абсолютную скорость. Так как скорость электродного процесса контролируется скоростью электрохимической реакции, т.е. скоростью разряда ионов водорода или ионизацией металла, то в полулогарифмических координатах зависимость потенциала от логарифма плотности тока выражается прямой линией. Экстраполируя прямые участки этих поляризационных кривых, можно определить значения токов коррозии (так называемый графический метод).
Полученные кривые представлены на рисунке.
Пример 1. Гальваношлам электрохимической очистки сточных вод гальванического производства промывают 90 мл воды, нагретой до температуры 50°С, далее фильтруют, а осадок сушат в сушильном шкафу. Полученный высушенный осадок механически перетирают и помещают в керамический тигль. Далее тигль с шихтой помещают в предварительно нагретую муфельную печь, где прокаливают при 900°С в течение часа. После прокаливания тигль переносят в эксикатор для охлаждения. Измельчение полученного пигмента проводят механически до размера частиц не более 10 мкм.
Пример 2. В суспензию из гальваношламов электрохимической очистки сточных вод гальванического производства (ГШ) дополнительно вводят суспензию пигментного компонента-ингибитора (КИ) - отхода после ванн нейтрализации машиностроительных производств, содержащего в своем составе в основном гидроксид кальция Са(ОН)2 в соотношении ГШ:КИ 1:1 (по оксидам железа и кальция) с учетом кальция, содержащегося в ГШ, тщательно перемешивают Полученную суспензию фильтруют, а осадок сушат в сушильном шкафу. Смесь механически перетирают и помещают в керамические тигли. Далее тигли с шихтой помещают в предварительно нагретую муфельную печь, где прокаливают при 900°С в течение часа. После прокаливания тигли переносят в эксикатор для охлаждения.
Получены следующие значения токов коррозии:
- для антикоррозионного пигмента из суспензии ГШ:КИ I=15,1 мкА;
- для ГШ I=50 мкА.
Таким образом, скорость коррозии для антикоррозионного пигмента на основе суспензии ГШ, где дополнительно вводится пигментный компонент-ингибитор (КИ), в несколько раз ниже, чем для антикоррозионного пигмента на основе сухого ГШ. При использовании антикоррозионного пигмента по примеру 2 потенциал смещается в положительную сторону примерно на 20 мВ. Это обусловлено двойным механизмом действия ферритов на основе гальваношлама и отхода после ванн нейтрализации машиностроительных производств, который связан с образованием оптимального количества гидроксильных ионов, достаточного для пассивирования металлического электрода.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет разработать способ получения дешевых антикоррозиционных пигментов, получаемых из суспензии гальваношламов (ГШ) и суспензии пигментного компонента-ингибитора (КИ), расширить область их применения по сравнению с известными решениями.
| Таблица | ||||
| Свойства полученных антикоррозионных пигментов | ||||
| Показатели | Пигмент из ГШ (пример 1) | Пигмент суспензии ГШ:КИ (1:1) (пример 2) | Пигмент согласно ТУ №82.3.011-99 | Методы испытаний |
| Содержание водорастворимых соединений, не более % | 0,41 | 0,4 | 2 | пункт 4.7 по ТУ №82.3.011-99 |
| Содержание веществ, нерастворимых в соляной кислоте, % | 18 | 30 | 30-40 | пункт 4.9 по ТУ №82.3.011-99 |
| Кассовая доля соединений железа в пересчете на Fe2O3, % | 67 | 57 | 35-70 | пункт 4.4 по ТУ №82.3.011-99 |
| Маслоемкость, г/100 г пигмента, не более | 22,9% | 29,5% | 40 | ГОСТ 21119.8-75 и пункт 4.12 по ТУ №82.3.011-99 |
| рН | 8,5 | 10 | 7-11 | ГОСТ 21119.4-75 и пункт 4.10 по ТУ №82.3.011-99 |
| Остаток после мокрого просеивания на сите с сеткой 0,063,% не более | 0,97 | 0,38 | 1 | ГОСТ 21119.4-75 и пункт 4.11 по ТУ №82.3.011-99 |
| Укрывистость г/м2, не более | 28 | 19 | 30 | ГОСТ 8784-75 и пункт 4.13 по ТУ №82.3.011-99 |
| Цвет | коричневый | коричневый | В пределах допусков цвета утвержденных образцов | ГОСТ 16873-78-75 и пункт 4.3 по ТУ №82.3.011-99 |
| Ток коррозии, мкА | 50 | 15,1 | не норм. | ГОСТ 9.602-89 и 9.602-2005 |
Способ получения антикоррозионного пигмента из смеси составляющих пигмент кислородсодержащих соединений металлов, включающий термообработку указанной смеси и измельчение термообработанного продукта, отличающийся тем, что он изготовляется из суспензии данных компонентов и дополнительно содержит пигментный компонент-ингибитор, представляющий собой отход после ванн нейтрализации машиностроительных производств при следующем соотношении компонентов гальваношлам:компонент-ингибитор - 1:1 (по оксидам железа и кальция) с учетом кальция, содержащегося в гальваношламе.
