Пигмент и способ его получения

 

Сущность изобретения: гальваношлам хромирования и никелирования, содержащий, мас. %: гидроксид меди 1,0 - 3,0; гидроксид цинка 0,5 - 1,0; гидроксид никеля (II) 0,5 - 5,0; гидроксид кальция 4,0 - 9,0; гидроксид алюминия 1,0 - 1,5; гидроксид железа (III) 2,0 - 5,0; гидроксид кремния 0,1 - 1,0; гидроксид хрома (III) 0,4 - 1,0; Cl^- - 0,5 - 1,0; SO²₄^- 0,1 - 0,7; H₂O - остальное, промывают технической водой до остаточного содержания хлоридов не более 0,5 мас.%, сушат и термообрабатывают при 420 - 450^oС 2 - 3 ч, измельчают до размера частиц не более 20 мкм. Получают пигмент состава, мас.%: оксид меди 5,0 - 15,0; оксид цинка 3,0 - 8,0; оксид никеля (III) 3,0 - 8,0; оксид кальция 24,0 - 40,0; оксид алюминия 4,0 - 9,0; оксиды железа 13,0 - 31,0; оксид кремния 0,1 - 4,0; оксид хрома (III) 2,0 - 9,0; Cl^- 0,01-0,2, SO²₄^- 0,1 - 0,8; вода - остальное. Укрывистость пигмента 9,0 - 1,2,0 г,м², маслоемкость 21 - 34, цвет от серого до зеленого. 2 с. п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

Изобретение относится к составам неорганических пигментов и способам их получения, полученным на основе отходов производств.

Известен пигмент, включающий оксиды кремния, алюминия, железа, кальция, хрома и никеля [1] Недостатком известного пигмента является невысокая антикоррозионная стойкость.

Известен способ получения пигмента [2] включающий смешение оксидов хрома, железа и цинка с отработанным кобальтовым катализатором, мокрое измельчение полученной шихты, сушку, обжиг, повторное мокрое измельчение, повторную сушку и рассев.

Недостатком известного способа является наличие вредных веществ в полученном пигменте, а также его невысокая антикоррозионная стойкость.

Целью изобретения, является получение экологически чистого пигмента, обладающего антикоррозионной стойкостью.

Это решается пигментом, включающем оксиды цветных металлов, оксиды группы железа, оксид хрома, оксид алюминия, оксид кальция, оксид кремния, примеси хлора, серы и воду при следующем содержании компонентов, мас. Оксид меди 5,0-15,0 Оксид цинка 3,0-8,0 Оксид никеля (II) 3,0-7,0 Оксид кальция 24,9-40,0 Оксид алюминия 4,0-9,0 Оксиды железа 13,5-30,45 Оксид кремния 0,1-4,0 Оксид хрома (III) 2,0-8,2 Хлориды 0,01-0,2 Сульфаты 0,1-0,8 Вода Остальное.

Поставленная задача решается также способом получения пигмента из составляющих пигмент кислородсодержащих соединений металлов, термообработку указанной смеси и измельчение термообработанного продукта, в котором в качестве смеси составляющих пигмент кислородсодержащих соединений металлов используют гальвакошлам процессов хромирования и никелирования, промывают его водой до остаточного содержания хлоридов не более 0,5 мас. термообработку ведут сначала при 105-110^оС 5-6 ч, а затем при 420-450^оС 2-3 ч, а измельчение термообработанного продукта проводят до размера частиц не более 20 мкм.

При этом используют гальваношлам, содержащий, мас. Гидроксид меди 1,0-3,0 Гидроксид цинка 0,5-1,0 Гидроксид никеля (I) 0,5-4,0 Гидроксид кальция 6,0-9,0 Гидроксид алюминия 1,0-2,0 Гидроксид железа (III) 2,0-6,0 Гидроксид кремния 0,5-0,8 Гидроксид хрома (III) 0,8-1,3 Cl^- 0,7-1,5 SO₄^2- 0,5-0,8 Вода Остальное Сущность изобретения заключается в разработке технологии получения пигмента на базе отходов гальванического производства, в настоящее время не находящих никакого применения и сбрасываемых в отвал. Используемый в качестве исходного сырья гальваношлам получают при осаждении тяжелых металлов в ваннах хромирования и никелирования. Шлам образуется на дне ванны, отделяется и подвергается переработке. Шлам представляет собой сметанообразную массу буро-зелено-коричневого цвета с влажностью 80-85 мас.

Согласно данным качественного и количественного анализа гальваношлам содержит наполнитель гидроксид кальция, цветовые добавки гидроксиды меди, железа, хрома, антикорозионные добавки оксиды цинка, никеля, алюминия и хрома, упрочнители гидроксиды алюминия и кремния.

Изобретение позволяет довести исходное сырье до требуемых кондиций и преобразовать его в пигмент с хорошими качественными показателями цветностью, укрывистостью, прочностью, стабильностью, а кроме того, придать ему антикоррозионную активность.

Подготовку исходного гальваношлама осуществляют путем его промывки водой в течение 0,5-1,0 ч при комнатной температуре. Необходимо, чтобы после окончания промывки содержание хлоридов не превышало 0,5 мас. При промывке водой происходит выведение хлора из исходной массы и промывная вода возвращается в ванны промывки изделий на стадии хромирования и никелирования, что создает замкнутый цикл по воде. Далее шлам сушат при 105-110^оС в течение 5-6 ч. При этом обеспечивается выделение влаги из шлама, что предотвращает возможное разложение солей при термообработке, т.к. начальная влажность шлама составляет 80-85% Затем полупродукт подвергают термообработке при 420-450^оС в течение 2-3 ч. За это время происходит переход гидроксидов металлов в соответствующие оксиды, являющиеся активной основой пигментов. Время термообработки, составляющее 2-3 ч, является необходимым условием получения качественного пигмента. Поскольку при выходе за этот интервал времени в сторону увеличения (т.е. более 3 ч) происходит превращение части оксидов в пыль (до 15-20 мас.) и унос этой пыли в атмосферу. Это приводит к ухудшению экологии процесса и безвозвратным потерям пигмента. При времени термообработки меньше 2 ч происходит неполное превращение гидроксидов в оксиды, что приводит к получению некондиционного пигмента.

После термообработки продукт подвергают помолу в шаровой или вибромельнице до размера частиц не более 20 мкм, затаривают в мешки и направляют потребителю. Вышеуказанный размер частиц является оптимальным для качества получаемого пигмента.

П р и м е р 1. Исходный гальваношлам, полученный осаждением тяжелых и цветных металлов в ваннах хромирования и никелирования, взятый в количестве 3000 кг, имеющий состав, мас. гидроксид меди 3,0; гидроксид цинка 0,7; гидроксид никеля (II) 0,6; гидроксид кальция 8,0; гидроксид алюминия 1,3; гидроксид железа (III) 3,7; гидроксид кремния 0,8; гидроксид хрома (III) 0,5; Cl^- 0,7; SO₄^2- 0,7; вода 80,0, промывают технической водой, взятой в количестве 0,5 м³ в течение 0,5 ч до остаточного содержания хлоридов, равного Cl^-1 0,02 мас. Затем продукт сушат при 105^оС в течение 5 ч в вакуумной сушилке барабанного типа. После этого продукт подвергают термообработке при 420^оС в течение 3 ч, а затем его подают на помол в вибромельницу для помола до размера частиц 0,3 мкм. Состав и молярно-технические характеристики по- лученного пигмента представлены в таблице.

П р и м е р 2. Исходный гальваношлам, полученный осаждением тяжелых и цветных металлов в ваннах хромирования и никелирования, взятый в количестве 3000 кг, имеющий состав, мас. гидроксид меди 1,2; гидроксид цинка 0,7; гидроксид никеля (II) 3,55; гидроксид кальция 8,0; гидроксид алюминия 1,3; гидроксид железа (III) 2,7; гидроксид кремния 0,8; гидроксид хрома (III) 0,45; Cl^-1 1,2; SO₄^2- 0,1; вода 80,0, промывают технической водой, взятой в количестве 0,5 м³ в течение 1,0 ч до остаточного содержания Cl^-1 равного 0,02 мас. Затем продукт сушат при 110^оС в течение 5 ч в вакуумной сушилке барабанного типа. После этого продукт подвергают термообработке при 450^оС в течение 2 ч, а затем его подают на помол до размера частиц 3,0 мкм. В таблице представлен состав и молярно-технические характеристики полученного пигмента.

В таблице представлены данные по химическому составу полученных пигментов по изобретению и их молярно-техническим характеристикам.

Из представленных в таблице данных следует, что изобретение позволяет по- лучить экологически чистым способом пигмент, в составе которого отсутствуют вредные вещества, обладающий стойкостью к действию кислот и щелочей, достаточно широкой цветовой гаммы, малярно-технические характеристики которого не уступают аналогичным показателям для известных пигментов.

Формула изобретения

1. Пигмент, включающий оксиды кремния, алюминия, железа, кальция, хрома и никеля, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксиды меди и цинка, примеси хлоридов, сульфатов и воды при следующем отношении указанных компонентов, мас.%: Оксид меди - 5,0 - 15,0 Оксид цинка - 3,0 - 8,0 Оксид никеля (II) - 3,0 - 7,0 Оксид кальция - 24,9 - 40,0 Оксид алюминия - 4,0 - 9,0
Оксиды железа - 13,5 - 30,45
Оксид кремния - 0,1 - 4,0
Оксид хрома (III) - 2,0 - 8,2
Хлориды - 0,01 - 0,2
Сульфаты - 0,1 - 0,8
Вода - Остальное
2. Способ получения пигмента из смеси составляющих пигмент кислородсодержащих соединений металлов, включающий термообработку указанной смеси и измельчение термообработанного продукта, отличающийся тем, что в качестве смеси составляющих пигмент кислородсодержащих соединений металлов используют гальваношлам процессов хромирования и никелирования, промывают его водой до остаточного содержания хлоридов не более 0,5 мас.%, термообработку ведут сначала при 105 - 110^oС 5 - 6 ч, а затем при 420 - 450^oС 2 - 3 ч, а измельчение термообработанного продукта проводят до размера частиц не более 20 мкм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2