Способ получения пигментной окиси цинка

 

Использование: лакокрасочная промышленность . Сущность изобретения: электротермическое плавление цинковых дроссов в присутствии углеродного восстановителя - коксика при 1300-1380°С в расплаве шлака, содержащем окись цинка и окись кремния 29-39 и 25,0-29,2% соответственно; массовое отношение окиси натрия и двуокиси кремния 0,03-0,08; окисление расплавленного металлического цинка кислородом воздуха, улавливание окиси цинка. Характеристики процесса: производительность 1650 кг/ч, (увеличена на 12,5%), расход электроэнергии 5350 кВт/ч (снижение на 530 кВт/ч).

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК

С 09 С 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф (21) 4858012/26 (22) 19.06.90 (46) 30,08,92, Бюл. N 32 (71) Усть-Каменогорский свинцово-цинко. вый комбинат им, В.И,Ленина (72) А.M.Èíòûêáàåa, А.Д.Жуков и А.П.Марчук (56) Беленький Е.Ф, и Рискин И.В, Химия и технология пигментов. Л.: Химия, 1974, с.182-185.

Авторское свидетельство СССР

М 763408, кл. С 09 С 1/04, 1977. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТНОЙ

ОКИСИ ЦИНКА

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в лакокрасочной промышленности, Известен способ получения пигментной окиси цинка из окисленных цинковых . руд путем их восстановления в смеси с углем при прокаливании при 1300 С до металлического цинка в парообразном состоянии с последующим окислением его до окиси цинка.

Однако таким способом получают грубодисперсные белила с большим содержанием водорастворимых солей и свинца.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пигментной окиси цинка, согласно которому цинксодержащие материалы и восстановитель подают в расплав электротермической печи при 1330-1380 С, содержащий окись цинка, окись кальция, двуокись кремния, закись железа, окись алюминия, окись

„„SU „„1758051 А1

2 (57) Использование: лакокрасочная промышленность, Сущность изобретения: электротермическое плавление цинковых дроссов в присутствии углеродного восстановителя — коксика при 1300 — 1380 С в расплаве шлака, содержащем окись цинка и окись кремния 29 — 39 и 25,0 — 29,2% соответственно; массовое отношение окиси натрия и двуокиси кремния 0,03-0,08; окисление расплавленного металлического цинка кислородом воздуха, улавливание окиси цинка, Характеристики процесса: производительность 1650 кг/ч, (увеличена на 12,5%), расход электроэнергии 5350 кВт/ч (снижение на 530 кВт/ч), натрия, окись магния, и периодически вводят в расплав шлакообразующие окисные компоненты с последующим повышением температуры расплава до 1430-1450 С и выдерживают расплав при этой температуре 2 — Зч, Недостатком этого способа является низкая производительность процесса и удорожание его за счет периодической остановки печи для дополнительной загрузки оксидов кремния и кальция с выдержкой расплава 2-3 ч при 1430-1450 С.

Целью изобретения является повышение производительности и удешевление способа получения пигментной окиси цинка.

Это достигается способом получения пигментной окиси цинка, включающим электротермическое плавление цинковых дроссов в присутствии углеродного восстановителя — коксика при 1330-1380 С в расплаве шлака, содержащем окись цинка

1758051

5 верхности шлака не наблюдается, Цвет получаемого пигмента белый без оттенков, при этом средняя нагрузка на электрод состав10

20

30

40 ру 1. Введение в расплав в качестве восста45 3,34% от массй дросса. С такой производи29-39, двуокись кремния 25,0-29,2%, а также закись железа, окись кальция, окись натрия, окись магния и окись алюминия при массовом отношении окиси натрия и двуокиси кремния 0,03-0,08, окисление расплавленного металлического цинка кислородом воздуха и улавливание образующейся при этом окиси цинка.

Способ проверен в промышленных условиях. Опытные плавки по получению пигментной окиси цинка г1роведены на промышленной печи площадью пода 19,6 м и мощностью 4500 кВА.

Способ осуществляют следующим образом.

Цинксодержащий дросс загружают в электротермическую печь при 1330 — 1380 С на поверхность шлакового расплава, содержащего окись цинка. окись кальция, дву -окись кремния, закись железа, окись натрия, окись магния и окись алюминия.

После его плавления, через 60 мин, на стадии восстановления окиси цинка на поверхность расплава загружают углеродный восстэновитель — коксик. При восстановлении окиси цинка в шлаковом расплаве возгоняется металлический цинк, который над шлаковым расплавом окисляется кислородом воздуха до окиси цинка (пигмента), ко- торая улавливается в фильтрах. Расход кокса при этом составляет 3 — 4% от массы цинковистого дросса, а шлак используют состава 29-39 окиси цинка, 25,0 — 29,2% дву. окиси кремния при массовом отношении в

: нем окиси натрия и окиси кремния, равном 3

0,03-0,08, Температуру шлака выдерживают в пределах 1330-1380 С путем регулирова - ния электрической нагрузки на электродах, э состав шлака на шлакообразующие компоненты и серу контролируют каждую смену путем отбора пробы расплава на ломок.

По истечении 12 — 16 сут работы установки, прекращают загрузку в печь смеси дросса и коксика и из нее выпускают шлак. По истечении данной серии плавок снова наплавля ют в печи исходный шлак и йачинают новую серйю плавок цинксодержащего материала, Пример 1. Злектротермическэя печь работает на шлаке следующего состава, 5 мас. : Zn0 28,5; Alga 2,1; Са 0 20,5; Mg 0 8,6;

902 30,1; Naz0 0,8; FeO 4,8; $мщ. 4,6, при этом отношение окиси натрия к двуокиси кремния в шлаке равно 0,027.

Температуру шлака выдерживают в 5 пределах 1330-1380 С, контроль температуры шлака осуществляют оптическим пирометром. В пачь автоматическим дозатором загружают 1200 кг дроссэ в 1 ч, через 60 мин дросс расплавляется, после чего на поверхность расплавленного шлака загружают коксик в количестве 40 кг/ч или

3,35% от массы дросса. В первую половину испытаний (9 сут) сульфидной фазы на поляет 0,24 кА, Ч-178 В и расход электроэнергии по прибору составил 5880 кВт, ч.

Производительность печи по пигментной окиси цинка, т.е. выход 1300 кг/ч, На 10 сут на пробах шлака появляется пленка сульфидной фазы и одновременно ухудшается качество пигмента по цвету (цвет пигмента белый с оттенком серого цвета), Загрузка в печь дросса и коксика прекращена и из нее выпускают около 2 т шлака, после чего загружают 2 т окиси кремния (песок) и повышают нагрузку на электроды до 0,3 кА.

Температура шлака повышается до 1430 С и в этих условиях печь работает 3 ч. Средний расход электроэнергии по прибору составляет 7120 кВт/ч, По окончании этой операции исходный режим печи восстановлен и начинают. загрузку дросса и коксика, Из примера видно, что произошло повышение температуры шлака до 1430 С за счет увеличения электрических нагрузок на электрод, т.е. увеличение расхода электроэнергии до

7120 кВт/ч. Кроме того, проведена вынужденная остановка печи из-за появления сульфидной фазы на поверхности шлака, что осложнило обслуживание печи (остановка печи, выпуск части шлака, загрузку песка и восстановление прежнего режима работы печи).

Пример 2, Плавку дроссов проводят в рэсплаве шлака, состав и отношение в нем окиси натрия к двуокиси кремния по применовителя коксика, как в примере 1.

Для увеличения производительности загрузка дросса увеличена до 1500 кг/ч, при этом загрузку увеличили до 50 кг/ч или тельностью печь проработала 3 сут, при этом выход готовой окиси цинка составил

1550 кг/ч. Затем печь была переведена на первоначальную загрузку дроссов, т.е.

1200 кг/ч и 40 кг/ч коксика, так как полученная пигментная окись цинка была сероватой и не соответствовала по цвету.

Средняя нагрузка на электрод составляла

0,24 кА, 178 В и расход электроэнергии йо прибору составил 5880 кВт.ч.

Из примера видно, что прй переработке дросса в расплаве шлака по примеру 1, т.е. при отношении в нем окиси натрия к двуокиси кремния, равном 0,027, и состава, мас. :

Zn028.5;À!2032. l: Са020,5 Mg08.6: $102

1758051

30,1; йагО 0,8; FeO 4,8; Яявщ, 4,6, увеличение производительности печи до 1500 кг/ч дросса приводит к браку по пигментной окиси цинка.

Пример 3. Плавку дросса проводят в расплаве шлака следующего состава, мас.%: Zn0 29; А!гОз 6,5; СаО 16,2, N820

0,88, Я!Ог 29,2; Sos@, 5,42; FeO 5,6. При этом отношение в шлаке окиси натрия к двуокиси кремния составляет 0,03, В печь загружают

1300 кг в 1 ч дроссов и на стадии восстановления окиси цинка загружают коксик в количестве 50 кг/ч или 3,34% от массы дросса, при этом выход пигментной окиси цинка . составляет 1420 кг/ч. Температуру шлака выдерживают в пределах 1330-1380 С, средняя нагрузка на электроды 0,22 кА, 178 В, расход электроэнергии по прибору

5350 кВт/ч. В связи с тем, что полученная пигментная окись цинка белая без оттенков, то на 5-е сутки работы загрузка дроссов увеличена до 1500 кг/ч и соответствейно коксика — до 60 кг/ч. Производительность печи по пигментной окиси цинка увеличена до 1650 кг/ч и пигментная окись получена белой, без оттенков. Расход электроэнергии составил 5350 кВт/ч и в этом режиме печь работала 16 сут.

Из данного примера видно, что произошло повышение производительности печи по переработке дроссов до 1500 кг/ч за счет повышения содержания окиси цинка

s шлаке до 29% и снижения оксида кремния до 29,2%, Кроме того, упрощен процесс переработки дроссов за счет исключения дополнительной операции загрузки, окиси кремния (песка) во время остановки печи (до прототипу дополнительно загружают окись кремния для ликвидации сульфидной фазы с поверхности шпака). Произошло также удешевление процесса за счет снижения расхода электроэнергии с 5890 кВт/ч (пример 1) до 5350 кВт/ч.

Кроме. того, удешевление процесса также произошло за счет исключения расхода электроэнергии на дополнительный разогрев шлакового расплава при появлении сульфидной фазы (no примеру 1) на

7120 кВт/ч, Пример 4. Плавку дроссов проводят в расплаве шлака следующего состава, мас.%: ZnO зО; А!гОз 6,8; СаО 12,1; MgO 4,2;

Я!Ог 25; !чагО 2; FeO 4; Яыщ. 6,1, При этом отношение в шлаке окиси натрия к двуокиси кремния 0,08. В печь загружают 1500 кг/ч дросса и 50 кг/ч коксика; производительность печи по пигментной окиси цинка составляет 1650 кг/ч, температура шлака составляет 1330 — 1380 С, Полученная окись цинка белая без оттенков. Расход электроэнергии по прибору составляет 5350 кВт/ч, при этом нагрузка на электрод 0,22 кАи 178 В, В течение всего периода испытаний (16 сут) печь не останавливают для устранения сульфидной фазы на поверхности шлака. Из примера видно, что произошло повышение производительности печи по переработке дроссов до 1500 кг/ч за счет повышения

10.содержания окиси цинка в шлаке до 39% и снижения двуокиси кремния до 25%, при которых увеличивается скорОсть восстанов-" ления окиси цинка. Массовое "отношение

15 окиси натрия к двуокиси кремйия в шлаке, равное 0,08, привело к удешевлению спосо- ба за счет исключения расхода электроэнергии на ликвидацию сульфидной фазы с поверхности шлака, Пример 5. Плавку дроссов проводили жанйи в шлаке окиси цинка 40,9%, двуокиси кремния 24% и массовом отношении в нем

NazO; Я!Ог 0,09 повышение производительности не произошло — 1210 кг/ч (пример 1 — .

1200 кг/ч).

Таким образом, видно, что при получении пигментной окиси цинка лучшие пока45

50 зэтели получены в примере 3, при котором плавку дроссов с коксиком вели в расплаве шлака, содержащем 29 — 39% окиси цинка и

25,0-29;2% двуокиси кремния при массовом отношении в нем окиси натрия к двуокиси кремния, равном 0,03-0,08. При этом по примеру 4 увеличена производительность по пигментной окиси цинка íà 12 5 абс.% за счет исключения образования сульфидной в расплаве шлака состава, мас,%: ZnO 40,9;

А!гОз 6,5; СаО 12,1; Mg0-4,1; Я!Ог 23; МэгО

2,2; ГегОз 3,5: Яобщ. 6,7; массовое отношение в шлаке окиси натрия к двуокиси крем25 ния равно 0,09.

В печь загружают 1500 кг/ч дроссов и

50 кг/ч коксика, производительность печи

flo пигментной окиси цинка (выход) составляет 1650 кг/ч. Температура шлака выдер30 живалась в пределах 1300 — 1380 C, В этом режиме печь проработала 5 сут и была остановлена из-за того, что полученная окись цинка имела темный оттенок, т.е, не соот-. ветствовала требованиям пигмента по цве35 ту. Поэтому для получения белой окиси цинка без оттенков снижена производительность печи по переработке дроссов до

1210 кг/ч. В этом режиме печь работает 12 сут, при этом расход электроэнергии по при40 бору составляет 5800 кВт/ч, нагрузка на электрод 0,23 кА и 178 В. Производительность печи по окиси цинка составила 1300 кг/1 ч, полученная окись белая без оттенков, Из данного примера видно, что при содер1758051 изобретению в сравнении с прототипом заключается в повышении производительности на 12,5 и удешевлении способа на 11 абс. эа счет снижения расхода электроэнергии с 5880 кВт/ч до 5350 кВт/ч.

Формула и зоб ретен и я

Составитель A,Èнтыкбаев.

Техред М.Моргентал Корректор А.Козориз

Редактор 3.Ходакова

Заказ 2971 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и.открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 фазы на поверхности шлака, а также.эа счет повышения загрузки дроссов с 1200 кг/ч (по прототипу) до 1500 кг/ч по данному способу, Произошло также удешевление способа 5 за счет снижения расхода электроэнергии с

5880 кВт/ч до 5350 кВт/ч, т.е. на 11 абс.$.

При плавке дроссов с коксиком на шлаке... содержащем 28,5 окиси цинка и Зф,1ф двуокиси кремния при отноаенйи в нем 10

NazO;SiOz = 0,027 (пример 1), установлено; что на поверхности шлака на 10-е сутки появилась сульфидная фаза, из-за чегo приходится останавливать печь и корректировать состав шлака. Попытка увеличить произво- 15 дительность печи до 1500 кг/ч (прймер 2) окойчилась неудачей из-за получения некондиционной окиси цинка по цвету;

Получение пигментной окиси цинка при плавке дроссов с коксиком на шлаке, содер- 20 жащем 40.9 окиси цинка и 24 двуокиси кремния при отношении в нем йарО:ВОг=0,09 (пример 5), также не приводит к повы-: шению производительности процесса из-за того, что полученная окись цинка имеет тем- 25 ный оттенок. Преимущество способа получения пигментной окиси цинка по

Способ получения пигментной окиси цинка, включающий электротермическое . йлавление цинковых дроссов в присутствии углеродного восстановителя — коксика при

1300-1380 С в расплаве шлака. содержа- щем окись цинка. окись кальция, двуокись кремния, закись железа, окись натрия.. окись магния и окись алюминия, окисление расплавленного металлического цинка кислородом воздуха и улавливание образующейся при этом Окиси цинка, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения проиэводйтельности процесса плавления м удешевления его 3a счет сокращения энергозатрат, расплавшлака используют при содержании в нем окиси цинка и двуокиси кремния 29-39$ и 25,0-29,2 (, соответственно и при массовом отношении окиси йатрия и двуокиси кремния, равном 0,03-0,08.