Способ получения железооксидных пигментов

Изобретение относится к производству неорганических пигментов. Способ получения железооксидных пигментов включает термообработку исходного сырья. Сырье готовят смешением высокожелезистого красного шлама глиноземного производства, карбонатной соды Na2CO3, окиси кальция СаО и каустической соды NaOH. Термообработку исходного сырья проводят во вращающейся трубчатой печи с получением клинкера, который измельчают и разделяют на три части. Одну часть клинкера смешивают с СаО, смесь размалывают в потоке среднемодульного щелоче-алюминатного раствора с концентрацией Na2Oку, равной 300-310 г/дм3, и каустическим модулем αку, равным 14-15 единиц. Полученную сырую суспензию направляют на выщелачивание и получают суспензию красного пигмента в маточном растворе. Полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой, сушат, пропускают через сито и получают товарный красный пигмент. Вторую часть клинкера смешивают с СаО, смесь размалывают в потоке высокомодульного щелоче-алюминатного раствора с концентрацией Na2Oку, равной 330-360 г/дм3, и каустическим модулем αку, равным 34-35 единиц. Сырую суспензию направляют на выщелачивание и получают суспензию красно-коричневого пигмента в маточном растворе. Полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой, сушат, пропускают через сито и получают товарный красно-коричневый пигмент. Третью часть клинкера смешивают с СаО и NaOH, полученную смесь размалывают в потоке раствора NaOH. Сырую суспензию направляют на выщелачивание, которое проводят в трубчатом аппарате типа «труба в трубе», в результате чего получают суспензию коричневого пигмента в маточном растворе. Полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой и сушат, пропускают через сито и получают товарный коричневый пигмент. Изобретение позволяет расширить арсенал способов получения железооксидных пигментов с получением в едином технологическом потоке пигментов разных цветовых характеристик. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к производству неорганических пигментов, а именно к способам переработки отвальных высокожелезистых красных шламов глиноземного производства с получением в едином технологическом потоке расширенной цветовой гаммы пигментов.

Известен способ получения красного железоокисного пигмента взаимодействием железосодержащего и карбонатного соединений с последующим прокаливанием, при этом в качестве исходных соединений используют красный шлам - отход глиноземного производства и фосфомел при массовом соотношении 5-70:30-95 (SU, авт. свидетельство №1060656, С09С 1/24, Опубл. 15.12.1983 г., Бюл. №46).

Недостатками данного способа является высокое содержание сульфидной серы в исходном продукте перед прокаливанием, низкое содержание триоксида железа в составе полученного пигмента и неоднородность его дисперсного состава, что обусловливает низкую укрывистость, а также грязно-коричневый оттенок цвета полученного пигмента.

Кроме того, данный способ ограничен получаемым в процессе переработки красного шлама - отхода глиноземного производства пигментом красного цвета.

Известен способ получения железоокисные пигментов из красного шлама - отхода глиноземного производства, включающий его прокаливание, при этом красный шлам перед прокаливанием подвергают разделению по классам крупности в гидроциклоне с отбором фракции частиц не крупнее 0,02 мм и прокаливанию эту фракцию подвергают при 290-850°С (RU, патент №2047631, С09С 1/24, Опубл. 10.11.1995 г.). Данный способ позволяет повысить содержание триоксида железа в составе полученного пигмента с 39,0 до 53,0 мас., исключить содержание сульфидной серы в исходном продукте перед прокаливанием (остаточная сера в количестве 0,4 мас. является сульфатной, присутствует в виде сульфата кальция), что обеспечивает получение после прокаливания при 290-850°С пигмента чистого красного цвета, однородного по дисперсному составу с укрывистостью 7 г/м2.

Однако недостатком данного способа является то, что, во-первых, для устойчивой работы гидроциклонов необходимо разбавление красного шлама водой до 6 м3 воды на 1 т шлама, т.е. нарушается баланс по воде, во-вторых, требуются дополнительные затраты на содержание и эксплуатацию гидроциклонов, в частности, на освобождение гидроциклонов от корок, периодически забивающих сливной патрубок. Это обуславливает усложнение способа и снижает его эффективность.

Кроме того, следует отметить, что данный способ ограничен получаемым в процессе переработки красного шлама - отхода глиноземного производства пигментом красного цвета.

Известен способ получения черного железоокисного пигмента из красного шлама - отхода глиноземного производства, включающий его прокаливание, при этом красный шлам перед прокаливанием разделяют по классам крупности с отбором фракции до 0,02 мм и дополнительно от 0,02 до 0,045 мм, причем прокаливание этих фракций осуществляют в контролируемой атмосфере с недостатком кислорода при температуре 500-1000°С (RU, патент №2346018, С09С 1/24, Опубл. 10.02.2009 г., Бюл. №4).

Недостатками данного способа является разделение шлама по крупности, необходимость автономного прокаливания фракций и затраты на создание газовой среды с недостатком кислорода, обогащенной вредной примесью оксида углерода СО.

Кроме того, данный способ ограничен получаемым в процессе переработки красного шлама - отхода глиноземного производства черным железоокисным пигментом.

Известен способ получения коричневого железоокисного пигмента из красного шлама - отхода глиноземного производства, включающий его прокаливание, при этом красный шлам перед прокаливанием разделяют по классам крупности с отбором фракции до 0,01 мм, причем прокаливание этой фракции осуществляют в воздухе при температуре 220-280°С (RU, патент №2547487, С09С 1/24, Опубл. 20.02.2015 г., Бюл. №5).

Недостатками данного способа является необходимость дорогостоящего выделения тонкой фракции из общего потока красного шлама механическим способом и низкая температура обработки продукта, гарантирующая только удаление адсорбционной воды, но недостаточная для прокаливания.

Кроме того, данный способ ограничен получаемым в процессе переработки красного шлама - отхода глиноземного производства коричневым железоокисным пигментом.

Наиболее близким к заявленному является способ получения железоокисного пигмента с антикоррозионными свойствами из красного шлама - отхода глиноземного производства, включающий его прокаливание, при этом красный шлам перед прокаливанием разделяют по классам крупности с отбором фракции до 0,02 мм и дополнительно от 0,02 до 0,045 мм, фракции обрабатывают ортофосфорной кислотой при нагревании до рН=6, суспензию фильтруют, высушивают, прокаливают на воздухе, охлаждают и измельчают, причем при прокаливании при температуре 200-250°С получают пигмент коричневого цвета, а при прокаливании при температуре 600-650°С - пигмент красного цвета (RU, патент №2607584, С09С 1/24, C09D 5/08, Опубл. 10.09.2016 г., Бюл. №25).

Недостатками данного способа является ограниченность цветовых характеристик пигментов, получаемых данным способом в одном технологическом потоке.

В основу изобретения положена техническая проблема, заключающаяся в расширении арсенала способов получения железооксидных пигментов путем создания способа переработки отвальных высокожелезистых красных шламов глиноземного производства с получением в едином технологическом потоке расширенной цветовой гаммы пигментов.

При этом техническим результатом является реализация этого назначения.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе получения железооксидных пигментов, включающем термообработку исходного сырья, исходное сырье готовят смешением высокожелезистого красного шлама глиноземного производства, карбонатной соды Na2CO3, окиси кальция СаО и каустической соды NaOH при их весовом соотношении, равном 1:(0,304-0,305):(0,145-0,150):(0,005-0,006) соответственно, термообработку исходного сырья проводят во вращающейся трубчатой печи при температуре 800-850°С, в результате чего получают клинкер, полученный клинкер измельчают и разделяют на три части, из которых одну часть клинкера смешивают с окисью кальция СаО при их весовом соотношении, равном 1:(0,10-0,12) соответственно, полученную смесь размалывают в потоке среднемодульного щелоче-алюминатного раствора с концентрацией Na2Oку, равной 300-310 г/дм3, и каустическим модулем αку, равным 14-15 единиц, полученную сырую суспензию направляют на выщелачивание, при этом выщелачивание ведут в течение 2,5-3 часов при температуре 180-200°С, в результате чего получают суспензию красного пигмента в маточном растворе, полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой, сушат, пропускают через сито с размером отверстий 0,063 мм и получают товарный красный пигмент, вторую часть клинкера смешивают с окисью кальция СаО при их весовом соотношении, равном 1:(0,136-0,143) соответственно, полученную смесь размалывают в потоке высокомодульного щелоче-алюминатного раствора с концентрацией Na2Oку, равной 330-360 г/дм3, и каустическим модулем αку, равным 34-35 единиц, полученную сырую суспензию направляют на выщелачивание, при этом выщелачивание ведут в течение 0,5-1,0 часов при температуре 230-240°С, в результате чего получают суспензию красно-коричневого пигмента в маточном растворе, полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой, сушат, пропускают через сито с размером отверстий 0,063 мм и получают товарный красно-коричневый пигмент, третью часть клинкера смешивают с окисью кальция СаО и каустической содой NaOH при их весовом соотношении, равном 1:(0,148-0,152):(4,10-4,11) соответственно, полученную смесь размалывают в потоке раствора каустической соды NaOH с концентрацией Na2Oку, равной 310-320 г/дм3, и с плотностью, равной 1189-1190 кг/м3, полученную сырую суспензию направляют на выщелачивание, при этом выщелачивание ведут в трубчатом аппарате типа «труба в трубе» при температуре 270-280°С в течение 10-15 минут, в результате чего получают суспензию коричневого пигмента в маточном растворе, полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой и сушат, полученный после сушки коричневый пигмент пропускают через сито с размером отверстий 0,063 мм и получают товарный коричневый пигмент.

Полученные после фильтрации маточные растворы могут быть направлены на регенерацию с получением оборотных выщелачивающих растворов и дополнительной товарной продукции.

Приготовление исходного сырья смешением высокожелезистого красного шлама глиноземного производства, карбонатной соды Na2CO3, окиси кальция СаО и каустической соды NaOH при их весовом соотношении, равном 1:(0,304-0,305):(0,145-0,150):(0,005-0,006) соответственно термообработка исходного сырья во вращающейся трубчатой печи при температуре 800-850°С, получение в результате термообработки клинкера, измельчение полученного клинкера и разделение его на три части, смешение одной части клинкера с окисью кальция СаО при их весовом соотношении, равном 1:(0,10-0,12) соответственно, размалывание полученной смеси в потоке среднемодульного щелоче-алюминатного раствора с концентрацией Na2Oку, равной 300-310 г/дм3, и каустическим модулем αку, равным 14-15 единиц, направление полученной сырой суспензии на выщелачивание в течение 2,5-3 часов при температуре 180-200°С, получение в результате этого суспензии красного пигмента в маточном растворе, фильтрация полученной суспензии, промывка водой полученного после фильтрации суспензии кека, его сушка, пропускание его через сито с размером отверстий 0,063 мм и получение товарного красного пигмента, смешение второй части клинкера с окисью кальция СаО при их весовом соотношении, равном 1:(0,136-0,143) соответственно, размалывание полученной смеси в потоке высокомодульного щелоче-алюминатного раствора с концентрацией Na2Oку, равной 330-360 г/дм3, и каустическим модулем αку, равным 34-35 единиц, направление полученной сырой суспензии на выщелачивание в течение 0,5-1,0 часов при температуре 230-240°С, получение в результате этого суспензии красно-коричневого пигмента в маточном растворе, фильтрация полученной суспензии, промывка водой полученного после фильтрации суспензии кека, его сушат, пропускание его через сито с размером отверстий 0,063 мм и получение товарного красно-коричневого пигмента, смешение третьей части клинкера с окисью кальция СаО и каустической содой NaOH при их весовом соотношении, равном 1:(0,148-0,152):(4,10-4,11) соответственно, размалывание полученной смеси в потоке раствора каустической соды NaOH с концентрацией Na2Oку, равной 310-320 г/дм3, и с плотностью, равной 1189-1190 кг/м3, направление полученной сырой суспензии на выщелачивание в трубчатом аппарате типа «труба в трубе» при температуре 270-280°С в течение 10-15 минут, получение в результате этого суспензии коричневого пигмента в маточном растворе, фильтрация полученной суспензии, промывка водой полученного после фильтрации суспензии кека и его сушка, пропускание его через сито с размером отверстий 0,063 мм и получение товарного коричневого пигмента обеспечивает возможность переработки высокожелезистых красных шламов глиноземного производства с получением в едином технологическом потоке расширенной цветовой гаммы пигментов.

При приготовлении исходного сырья смешением высокожелезистого красного шлама глиноземного производства, карбонатной соды Na2CO3, окиси кальция СаО и каустической соды NaOH их весовое соотношение, равное 1:(0,304-0,305):(0,145-0,150):(0,005-0,006) соответственно, определяется эквимолярной потребностью окиси натрия на синтез феррита натрия NaFeO2 и на связывание диоксида кремния в алюмосиликат натрия Na2O⋅Al2O3⋅2SiO2 на стадии термической обработки сырья. Дозирование окиси кальция определяется эквимолярной потребностью СаО на перевод диоксида кремния из состава алюмосиликата натрия в состав железистого гидрограната 3CaO⋅Fe2O3⋅2SiO2⋅2H2O в процессе гидрохимического синтеза пигментов при обработке смеси клинкера и окиси кальция СаО при различных режимах выщелачивания в щелоче-алюминатных растворах.

Термообработку исходного сырья проводят во вращающейся трубчатой печи при температуре 800-850°С. При этом указанная температура термообработки выбрана исходя из условий интенсификации и завершения процесса синтеза минеральных фаз в составе клинкера, таких, как феррит натрия, алюмосиликат натрия и перовскит - при нижнем уровне температуры 800°С, и резкого ограничения процесса образования алюмината натрия NaAlO2, который активируется только при высоких температурах - по верхнему уровню 850°С.

При использовании вращающейся трубчатой печи обеспечивается создание оптимального интенсивного перемешивания реагирующих твердых компонентов сырья при непрерывном перемещении реакционной массы вдоль оси теплового агрегата во времени и по мере повышения температуры.

При термообработке исходного сырья в печи последовательно и совмещено протекают процессы химического взаимодействия компонентов красного шлама Fe2O3, Al2O3, SiO2, СаО и TiO2 с окисью натрия из состава щелочного сырья, и между собой, в твердофазном состоянии и в непрерывно возрастающем тепловом потоке.

Таким образом, в результате термообработки исходного сырья получают клинкер, содержащий феррит натрия NaFeO2, алюмосиликат натрия Na2O⋅Al2O3⋅2SiO2 и примеси титаната кальция CaO⋅TiO2 и алюмината натрия NaAlO2. Полученный клинкер измельчают в дробилке и затем делят на три части.

Измельчение полученного клинкера обеспечивает повышение эффективности контакта твердых частиц клинкера с выщелачивающей жидкостью при его дальнейшей гидрохимической обработке.

Разделение измельченного клинкера на три части обеспечивает возможность его последующей гидрохимической обработки по трем ветвям единого технологического потока с получением расширенной цветовой гаммы пигментов.

Одну часть клинкера смешивают с окисью кальция СаО при их весовом соотношении, равном 1:(0,10-0,12) соответственно. Указанное весовое соотношение клинкера и окиси кальция СаО определяется исходя из потребности окиси кальция на синтез фазы железистого гидрограната 3CaO⋅Fe2O3⋅2SiO2⋅2H2O модификации «андрадит», в количестве, определяющем заданную окраску и химический состав синтезируемого пигмента.

Размалывание полученной смеси в потоке среднемодульного щелоче-алюминатного раствора с концентрацией Na2Oку, равной 300-310 г/дм3, и каустическим модулем αку, равным 14-15 единиц, обеспечивает достижение высокой активности поверхности твердых частиц при контакте клинкера с алюмонатриевым ионом среднемодульного щелоче-алюминатного раствора в процессе растворения полученной смеси и образования андрадита 3CaO⋅Fe2O3⋅2SiO2⋅2H2O и лепидокрокита γ-FeO⋅OH в процессе синтеза красного пигмента.

При этом концентрация Na2Oку среднемодульного щелоче-алюминатного раствора выбрана исходя из того, что концентрация Na2Oку ниже 300 г/дм3 требует увеличения длительности выщелачивания выше трех часов, для завершения процесса синтеза фаз «андрадит» и «лепидокрокит», а концентрация Na2Oку щелочного раствора выше 310 г/дм3 приводит к увеличению расхода тепловой энергии при упаривании маточных растворов.

Каустический модуль выщелачивающих щелоче-алюминатных растворов является важным технологическим фактором в гидрогранатовой технологии производства пигментов. При величине каустического модуля, меньше 14 единиц, значительно возрастает количество фазы «пермутит» Na2O⋅Al2O3⋅2SiO2⋅2H2O в составе пигмента. При каустическом модуле маточного раствора выше 15 единиц мера растворения алюмосиликата натрия клинкера достигает 100%.

Выщелачивание полученной сырой суспензию в течение 2,5-3 часов при температуре 180-200°С обеспечивает получение суспензии красного пигмента в маточном растворе.

При этом время выщелачивания длительностью менее 2,5 часов не обеспечивает полноту образования фазы лепидокрокит γ-FeO⋅OH. Время выдержки более 3 часов приводит к повышенным капитальным затратам при установке автоклавов.

Температура выщелачивания указанной смеси, равная 180°С, является начальным температурным уровнем, при котором начинается синтез основополагающей фазы «лепидокрокит», а температура 200°С является верхним пределом, при котором процесс образования фазы γ-FeO⋅OH, в принятом концентрационном режиме, заканчивается.

Обозначенный температурный интервал является оптимальным для перевода всей массы железистого иона, появляющейся в растворе при гидролизе феррита натрия, в состав новой твердой фазы в виде смеси андрадита и лепидокрокита, в которую связывается все количество Fe2O3 и SiO2 из состава клинкера.

Последующая фильтрация полученной суспензии обеспечивает полное разделение потоков маточного раствора и твердой фазы пигмента.

Промывка водой полученного после фильтрации суспензии кека обеспечивает удаление водорастворимых ионов натрия и алюминия из влажного кека пигмента, направляемого на сушку.

Сушка промытого водой кека обеспечивает однородность гранулометрического состава монозернистого порошка в виде товарного пигмента.

Пропускание через сито с размером отверстий 0,063 мм обеспечивает отсев из товарной массы пигмента частиц с величиной более 63 микрон и удаление возможных единичных конгломератов пигмента, с целью их последующей утилизации.

Вторую часть клинкера смешивают с окисью кальция СаО при их весовом соотношении, равном 1:(0,136-0,143) соответственно. Указанное весовое соотношение клинкера и окиси кальция СаО определяется исходя из потребности извести на связывание в железистый гидрогранат всей массы диоксида кремния SiO2, которая появляется в жидкой фазе автоклавной суспензии при растворении алюмосиликата натрия из состава клинкера.

Размалывание полученной смеси в потоке высокомодульного щелоче-алюминатного раствора с концентрацией Na2Oку, равной 330-360 г/дм3, и каустическим модулем αку, равным 34-35 единиц, обеспечивает достижение максимальной активности поверхности твердых частиц при контакте клинкера с натрий-алюминиевым ионом высокомодульного щелоче-алюминатного раствора в процессе растворения полученной смеси и образования андрадита 3CaO⋅Fe2O3⋅2SiO2⋅2H2O и гематита α-Fe2O3 в процессе синтеза красно-коричневого пигмента.

При этом концентрация Na2Oку высокомодульного щелоче-алюминатного раствора выбрана исходя из того, что концентрация Na2Oку ниже 330 г/дм3 уменьшает скорость и полноту растворения фазы алюмосиликата натрия клинкера, а концентрация Na2Oку щелоче-алюминатного раствора выше 360 г/дм3 приводит к увеличению расхода тепловой энергии при упаривании маточных растворов.

Каустический модуль выщелачивающего щелоче-алюминатного раствора в интервале 34-35 единиц позволяет достичь максимально высокий уровень образования чистой фазы гематита α-Fe2O3 в товарном пигменте и тем самым гарантировать устойчивую красно-коричневую окраску получаемого продукта.

Выщелачивание полученной сырой суспензии в течение 0,5-1,0 часов при температуре 230-240°С обеспечивает получение суспензии красно-коричневого пигмента в маточном растворе.

При этом время выщелачивания длительностью менее 0,5 часов не обеспечивает полноту растворения фазы алюмосиликата натрия из состава клинкера и перехода SiO2 в маточный раствор. Время выдержки более одного часа приводит к увеличению капитальных затрат на сооружение автоклавной установки.

Температура выщелачивания указанной смеси, равная 230°С, является нижним температурным уровнем в процессе образования минеральной фазы «андрадит», на базе SiO2 из растворенной массы алюмосиликата натрия, а температура 240°С является верхним температурным уровнем окончания процесса связывания диоксида кремния в железистый гидрогранат («андрадит»).

Температурный интервал синтеза дополнительной массы железистого гидрограната в 230-240°С достаточен для осуществления связывания растворенного диоксида кремния в новую нерастворимую твердую фазу, при соответствующей высокой концентрации Na2Oку в сфере синтеза пигмента и установленного времени выдержки автоклавной суспензии.

Последующая фильтрация полученной суспензии обеспечивает полное разделение потоков маточного раствора и твердой фазы пигмента.

Промывка водой полученного после фильтрации суспензии кека обеспечивает удаление водорастворимых ионов натрия и алюминия из структуры товарного пигмента.

Сушка промытого водой кека обеспечивает однородность гранулометрического состава монозернистого порошка пигмента.

Пропускание через сито с размером отверстий 0,063 мм обеспечивает отсев крупных частиц и конгломератов пигмента, с последующей их утилизацией.

Смешение третьей части клинкера с окисью кальция СаО и каустической содой NaOH при их весовом соотношении, равном 1:(0,148-0,152):(4,10-4,11) соответственно, обеспечивает полный переход SiO2 из состава клинкера в состав андрадита 3СаО⋅Fe2O3⋅2SiO2⋅2Н2О и обеспечивает кристаллизацию железосодержащей компоненты клинкера в форму магнитной фазы «мартит» FeFe2O4 (псевдоморфоза гематита по магнетиту).

Указанное весовое соотношение клинкера, окиси кальция СаО и каустической соды NaOH определяется исходя из баланса массы SiO2, Fe2O3 и СаО в твердом состоянии и массы Na2O в жидком состоянии, обеспечивающим синтез магнитной составляющей коричневого пигмента.

Размалывание полученной смеси в потоке раствора каустической соды NaOH с концентрацией Na2Oку, равной 310-320 г/дм3, и с плотностью, равной 1189-1190 кг/м3, обеспечивает достижение максимальной активности поверхности твердой фазы перед контактом клинкера с натриевым ионом щелочного раствора при растворении клинкера и при образовании андрадита и магнитной фазы «мартит» в процессе синтеза коричневого пигмента.

При этом концентрация Na2Oку, равная 310-320 г/дм3, определяется условиями растворения алюмосиликата натрия клинкера в жидкой каустической соде и скоростью кристаллизации фазы «мартит». При концентрации Na2Oку ниже 310 г/дм3 уменьшается скорость фазового перехода феррита натрия из состава клинкера в магнитную фракцию Fe3O4 (FeFe2O4), а концентрация Na2Oку выше 320 г/дм3, при достижении максимального результата в процессе синтез фазы «мартит», приводит к увеличению расхода тепловой энергии при производстве щелочного раствора.

А плотность, равная 1189-1190 кг/м3, соответствует концентрациям Na2Oку в растворе каустической соды, при атмосферном давлении.

Выщелачивание полученной сырой суспензии в трубчатом аппарате типа «труба в трубе» при температуре 270-280°С в течение 10-15 минут обеспечивает получение суспензии коричневого пигмента в маточном растворе.

При этом время выщелачивания длительностью менее 10 минут не обеспечивает 100%-ный уровень растворения алюмосиликата натрия и завершение процесса синтеза фазы «мартит».

Время выдержки более 15 минут приводит к увеличению объема реакционной зоны выщелачивания и удорожанию аппаратуры «труба в трубе».

Температура выщелачивания полученной сырой суспензии, равная 270°С, является минимально допустимой для проведения синтеза железосодержащих фаз «андрадит» и «мартит», а температура 280°С является предельно целесообразным уровнем для выщелачивателя типа «труба в трубе», эксплуатируемого при высоком гидравлическом давлении, не менее 8,0 МПа.

Температурный интервал в 270-280°С обеспечивает проведение процесса трансформации клинкерных фаз «феррит натрия» и «алюмосиликат натрия» в конечную форму коричневого пигмента с максимальной скоростью, за минимально короткое время, не более 15 минут, в режиме высоко турбулентного потока прохождения реакционной жидкой массы в трубчатом пространстве выщелачивателя типа «труба в трубе».

Последующая фильтрация полученной суспензии обеспечивает полное разделение потоков маточного раствора и твердой фазы пигмента.

Промывка водой полученного после фильтрации суспензии кека обеспечивает удаление водорастворимых ионов натрия и алюминия из влажного кека пигмента, направляемого на сушку.

Сушка промытого водой кека обеспечивает однородность гранулометрического состава монозернистого порошка в виде товарного пигмента.

Пропускание через сито с размером отверстий 0,063 мм обеспечивает отсев из товарной массы пигмента частиц с величиной более 63 микрон и удаление возможных единичных конгломератов пигмента, с целью их последующей утилизации.

Направление полученных после фильтрации маточных растворов на регенерацию обеспечивает утилизацию компонентов оборотного потока щелоче-алюминатного раствора, извлеченных из состава исходного сырья в процессе синтеза пигментов.

Таким образом, при переработке высокожелезистых красных шламов глиноземного производства обеспечивается возможность получения в едином технологическом потоке расширенной цветовой гаммы пигментов.

Способ получения железооксидных пигментов осуществляется следующим образом.

Приготовление исходного сырья для синтеза натрий-ферритного клинкера и пигментов осуществляют смешением высокожелезистого красного шлама глиноземного производства, карбонатной соды Na2CO3, окиси кальция СаО и каустической соды NaOH при их весовом соотношении 1:(0,304-0,305):(0,145-0,150):(0,005-0,006) соответственно.

Такое весовое соотношение определяется двумя следующими условиями:

- потребностью окиси натрия на синтез феррита натрия NaFeO2 и на связывание диоксида кремния в алюмосиликат натрия Na2O⋅Al2O3⋅2SiO2 на стадии термической обработки сырья;

- потребностью окиси кальция СаО на перевод диоксида кремния из состава алюмосиликата натрия в состав железистого гидрограната 3CaO⋅Fe2O3⋅2SiO2⋅2H2O в процессе гидрохимического синтеза пигментов при обработке смеси клинкера и окиси кальция при различных режимах выщелачивания в щелоче-алюминатных растворах.

Так, например, для приготовления исходной шихты для синтеза клинкера смешивают 1000 кг красного шлама, 304 кг карбонатной соды Na2CO3 и 5 кг каустической соды NaOH в твердую фазу шихты с общим весом 1309 кг.

Термообработку исходного сырья проводят во вращающейся трубчатой печи при температурах 800-850°С. В результате термической обработки шихты получают клинкер весом 1112 кг, в котором содержание феррита натрия составляет 611 кг, содержание алюмосиликата натрия - 303 кг, и содержание перовскита, алюмината натрия и малых примесей (ортосиликат кальция, прочие микропримеси) - по 66 кг каждый.

Полученный клинкер охлаждают в барабанном холодильнике и подвергают измельчению в дробилке до величины куска 12 мм. Затем весь поток измельченного клинкера разделяют на три части для последующей гидрохимической обработки. При этом на производство красного пигмента направляют 278 кг клинкера (25% от массы клинкера), на производство красно-коричневого пигмента - 667 кг (60% от массы клинкера) и на производство коричневого пигмента - 167 кг (15% от массы клинкера).

Первую часть клинкера смешивают с окисью кальция СаО в количестве 28 кг, в соответствии с весовым отношением, равным 1:(0,10-0,12). Полученную смесь весом 306 кг размалывают в шаровой мельнице в потоке среднемодульного щелоче-алюминатного раствора объемом 0,9185 м3, с концентрацией Na2Oку, равной 300-310 г/дм3, каустическим модулем αку, равном 14-15 единиц. Полученную сырую суспензию направляют на выщелачивание в автоклавной установке, которое ведут в течение 2,5-3 часов при температуре 180-200°С. В результате чего получают суспензию красного пигмента в маточном растворе. Полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой, сушат, пропускают через сито 0,063 и получают товарный красный пигмент весом 237 кг.

Маточный раствор объемом 0,9130 м3, с содержанием Na2Oку=370 г/дм3 и каустическим модулем, равным 9 единиц, направляют на регенерацию с получением оборотных выщелачивающих растворов и дополнительной товарной продукции.

Вторую часть клинкера смешивают с окисью кальция СаО в количестве 95 кг, в соответствии с весовым отношением, равным 1:(0,136-0,143).

Полученную смесь весом 762 кг размалывают в шаровой мельнице в потоке высокомодульного щелоче-алюминатного раствора объемом 2,2884 м3, с концентрацией Na2Oку, равной 330-360 г/дм3, и каустическим модулем αку, равным 34-35 единиц. Полученную сырую суспензию направляют на выщелачивание в автоклавной установке, при этом выщелачивание ведут в течение 0,5-1,0 часов при температуре 230-240°С. В результате чего получают суспензию красно-коричневого пигмента в маточном растворе. Полученную суспензию фильтруют, полученный кек промывают водой, сушат, пропускают через сито с размером отверстий 0,063 мм и получают товарный красно-коричневый пигмент весом 554 кг.

Маточный раствор объемом 2,3423 м3, с содержанием Na2Oку=403 г/дм3 и каустическим модулем, равным 13 единиц, направляют на регенерацию с получением оборотных выщелачивающих растворов и дополнительной товарной продукции.

Третью часть клинкера смешивают с окисью кальция СаО в количестве 25 кг и с каустической содой NaOH весом 686 кг, в соответствии с весовым отношением, равным 1:(0,148-0,152):(4,10-4,11). Полученную твердую смесь клинкера и окиси кальция весом 192 кг размалывают в шаровой мельнице в потоке раствора каустической соды NaOH объемом 0,5770 м3, с концентрацией Na2Oку, равной 310-320 г/дм3, и с плотностью, равной 1189-1190 кг/м3.

Полученную сырую измельченную суспензию направляют в трубчатый аппарат типа «труба в трубе» для выщелачивания, которое ведут при температуре при температуре 270-280°С в течение 10-15 минут. В результате получают суспензию коричневого пигмента в маточном растворе. Полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой, сушат, пропускают через сито с размером отверстий 0,063 мм и получают товарный коричневый пигмент весом 138 кг.

Маточный раствор объемом 0,5976 м3, с содержанием Na2Oку=379 г/дм3 и каустическим модулем, равным 16 единиц, направляют на регенерацию с получением оборотных выщелачивающих растворов и дополнительной товарной продукции.

В узле конверсии обрабатывают поток маточных растворов суммарным объемом 3,8529 м3 с концентрацией Na2Oку=391,46 г/дм3, и концентрацией Al2O3=51,45 г/дм3, с плотностью 1270 кг/м3, при этом каустический модуль равен 12,52 единицы.

В процессе обработки общего потока среднемодульного раствора из цикла последовательно выводятся следующие продукты:

- микронизированная гидроокись алюминия Al(ОН)3 марки МГА весом 245 кг, в товарном статусе, в том числе Al2O3=160 кг;

- каустическая сода NaOH - 100%, в количестве 97 кг, в товарном статусе, в том числе Na2O=75 кг;

- карбонатная сода Na2CO3 - 100%, в количестве 304 кг, в том числе Na2O=178 кг;

- оборотная масса высокомодульного щелоче-алюминатного раствора, используемого при синтезе красного пигмента: объем 2,2884 м3, в том числе Na2O=790 кг.

1. Способ получения железооксидных пигментов, включающий термообработку исходного сырья, отличающийся тем, что исходное сырье готовят смешением высокожелезистого красного шлама глиноземного производства, карбонатной соды Na2CO3, окиси кальция СаО и каустической соды NaOH при их весовом соотношении, равном 1:(0,304-0,305):(0,145-0,150):(0,005-0,006) соответственно, термообработку исходного сырья проводят во вращающейся трубчатой печи при температуре 800-850°С, в результате чего получают клинкер, полученный клинкер измельчают и разделяют на три части, из которых одну часть клинкера смешивают с окисью кальция СаО при их весовом соотношении, равном 1:(0,10-0,12) соответственно, полученную смесь размалывают в потоке среднемодульного щелоче-алюминатного раствора с концентрацией Na2Oку, равной 300-310 г/дм3, и каустическим модулем αку, равным 14-15 единиц, полученную сырую суспензию направляют на выщелачивание, при этом выщелачивание ведут в течение 2,5-3 часов при температуре 180-200°С, в результате чего получают суспензию красного пигмента в маточном растворе, полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой, сушат, пропускают через сито с размером отверстий 0,063 мм и получают товарный красный пигмент, вторую часть клинкера смешивают с окисью кальция СаО при их весовом соотношении, равном 1:(0,136-0,143) соответственно, полученную смесь размалывают в потоке высокомодульного щелоче-алюминатного раствора с концентрацией Na2Oку, равной 330-360 г/дм3, и каустическим модулем αку, равным 34-35 единиц, полученную сырую суспензию направляют на выщелачивание, при этом выщелачивание ведут в течение 0,5-1,0 часов при температуре 230-240°С, в результате чего получают суспензию красно-коричневого пигмента в маточном растворе, полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой, сушат, пропускают через сито с размером отверстий 0,063 мм и получают товарный красно-коричневый пигмент, третью часть клинкера смешивают с окисью кальция СаО и каустической содой NaOH при их весовом соотношении, равном 1:(0,148-0,152):(4,10-4,11) соответственно, полученную смесь размалывают в потоке раствора каустической соды NaOH с концентрацией Na2Oку, равной 310-320 г/дм3, и с плотностью, равной 1189-1190 кг/м3, полученную сырую суспензию направляют на выщелачивание, при этом выщелачивание ведут в трубчатом аппарате типа «труба в трубе» при температуре 270-280°С в течение 10-15 минут, в результате чего получают суспензию коричневого пигмента в маточном растворе, полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой и сушат, полученный после сушки коричневый пигмент пропускают через сито с размером отверстий 0,063 мм и получают товарный коричневый пигмент.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученные после фильтрации маточные растворы направляют на регенерацию с получением оборотных выщелачивающих растворов и дополнительной товарной продукции.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в лакокрасочной промышленности, в производстве строительных материалов, полимеров, бумаги. Гематитовый пигмент характеризуется тем, что сумма значений а* при лаковом тестировании в чистом цветовом тоне и в разбеле составляет от 58,0 до 61,0 единиц CIELAB, размер частиц пигмента составляет от 0,1 до 0,3 мкм, а содержание воды в пигменте 1,0% масс.

Изобретение может быть использовано в производстве керамических строительных материалов, полимеров, красок, лаков, бумаги. Способ получения гематитовых пигментов включает взаимодействие железа с водной суспензией гематитовых зародышей и раствором нитрата железа(II) в присутствии по меньшей мере одного кислородсодержащего газа при температурах от 70 до 99°С.

Изобретение может быть использовано в производстве керамических строительных материалов, полимеров, красок, лаков, бумаги. Способ получения гематитовых пигментов включает взаимодействие железа с водной суспензией гематитовых зародышей и раствором нитрата железа(II) в присутствии по меньшей мере одного кислородсодержащего газа при температурах от 70 до 99°С.

Изобретение может быть использовано при окрашивании изделий из поливинилхлорида. Пигмент содержит по меньшей мере одно неорганическое соединение, выбранное из группы оксидов железа.

Изобретение относится к смеси для окрашивания поливинилхлорида, включающей по меньшей мере один пигмент, содержащий по меньшей мере одно неорганическое соединение, выбранное из группы оксидов железа, оксидгидроксидов железа, ферритов цинка, оксидов цинка, ферритов магния и ферритов марганца, причем указанное по меньшей мере одно неорганическое соединение снабжено покрытием, содержащим по меньшей мере один гидроксид или оксид магния и кальция, причем содержание от 0,3 до 30 мас.%, особенно предпочтительно от 0,5 до 2 мас.%, еще более предпочтительно от 0,5 до 20 мас.% магния и от 0,001 до 0,1 мас.% кальция в пересчете на покрытый пигмент, и по меньшей мере одну кальциевую или магниевую соль жирной кислоты общей формулы и/или причем n означает число от 10 до 20, предпочтительно от 15 до 19.

Изобретение может быть использовано в лакокрасочной промышленности, в производстве строительных материалов, резинотехнических изделий, пластиков, эмалей, керамики.

Изобретение относится к способу получения железооксидных пигментов, пригодных для окрашивания материалов в различных областях техники. Способ включает смешение пиритного огарка, содержащего 46% Fe2O3 и 24% FeO, с хлоридом аммония, его хлорирование при 200-300°С, выщелачивание растворимых хлоридов металлов при 60-90°С, выделение цементацией медного порошка, осаждение и отделение фильтрованием гидроксида железа (III), его термоокисление прокаливанием при 300-1000°С.

Изобретение может быть использовано для окрашивания пластмасс, в производстве цветных бетонов, плитки, керамики, фаянсовых и фарфоровых изделий. Способ получения железооксидных пигментов включает получение осадка гидроксида железа (II) защелачиванием аммиаком до рН 9,0-9,2 раствора, содержащего ионы сульфата железа (II).

Изобретение может быть использовано при получении пигментов для окрашивания пластмасс, бетонов, керамической плитки, фаянсовых, фарфоровых изделий. Для получения железооксидных пигментов пиритный огарок подвергают окатыванию с концентрированной серной кислотой.

Изобретение может быть использовано в лакокрасочной промышленности. Способ получения красных железоокисных пигментов включает получение раствора нитрата железа (II) и первого содержащего оксид азота потока путем реакции железа с азотной кислотой.
Изобретение относится к производству неорганических пигментов. Способ получения железосодержащих пигментов включает термообработку исходного сырья.

Изобретение относится к способу покрытия поверхности подложки, например неорганических частиц, оксидом металла. Способ включает осаждение оксида металла из водного раствора, содержащего ионы металлов и поливалентные анионы.

Изобретение может быть использовано в производстве бумаги, пластмасс, при нанесении покрытий. Способ нанесения на поверхность неорганических частиц в водной суспензии плотного слоя диоксида кремния и по меньшей мере одного дополнительного слоя неорганического соединения включает нанесение отдельного плотного слоя диоксида кремния на частицы диоксида титана в водной суспензии.

Изобретение относится к смеси для окрашивания поливинилхлорида, включающей по меньшей мере один пигмент, содержащий по меньшей мере одно неорганическое соединение, выбранное из группы оксидов железа, оксидгидроксидов железа, ферритов цинка, оксидов цинка, ферритов магния и ферритов марганца, причем указанное по меньшей мере одно неорганическое соединение снабжено покрытием, содержащим по меньшей мере один гидроксид или оксид магния и кальция, причем содержание от 0,3 до 30 мас.%, особенно предпочтительно от 0,5 до 2 мас.%, еще более предпочтительно от 0,5 до 20 мас.% магния и от 0,001 до 0,1 мас.% кальция в пересчете на покрытый пигмент, и по меньшей мере одну кальциевую или магниевую соль жирной кислоты общей формулы и/или причем n означает число от 10 до 20, предпочтительно от 15 до 19.

Изобретение относится к терморегулирующим покрытиям, в том числе к терморегулирующим покрытиям космических аппаратов, и может быть использовано в космической технике, а также в строительной индустрии и в широких отраслях промышленности для термостатирования устройств или технологических объектов.

Настоящее изобретение относится к способу получения частиц флоккулированного наполнителя, где объединяют, по меньшей мере, две водные суспензии, по меньшей мере, одного материала наполнителя и, по меньшей мере, одной флоккулирующей добавки.

Изобретение может быть использовано при изготовлении бумаги, меловании бумаги, в производстве пластмасс, адгезивов, герметиков и красок. Для приготовления водной суспензии, содержащей осажденный карбонат кальция, осуществляют карбонизацию по меньшей мере одного источника кальция, являющегося по существу нерастворимым в воде, по меньшей мере одним источником карбоната в присутствии по меньшей мере одного водорастворимого источника марганца.

Изобретение относится к пигментам для терморегулирующих покрытий класса «солнечные оптические отражатели». Описывается способ отборочных испытаний на радиационную стойкость пигментов - порошков сульфата бария для терморегулирующих покрытий класса «солнечные оптические отражатели».

Настоящее изобретение относится к дышащей пленке, содержащей термопластичный полимер и продукт материала поверхностно-обработанного наполнителя, содержащего слой обработки, который включает один монозамещенный янтарный ангидрид и/или одну монозамещенную янтарную кислоту, и/или солевой продукт (продукты) их реакции, к способу изготовления поверхностно-обработанного наполнителя и к использованию поверхностно-обработанного наполнителя при получении дышащих плёнок.

Изобретение может быть использовано в производстве ворсовых материалов, бумаги. Способ получения флоккулированных частиц наполнителя включает обеспечение по меньшей мере двух водных суспензий, каждая из которых содержит по меньшей мере один материал-наполнитель.
Наверх