Способ получения высокоосновных цинковых кронов
Владельцы патента RU 2369622:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет" (ГУ КузГТУ) (RU)
Изобретение может быть использовано при получении высокоосновных цинковых кронов. К твердому отходу производства анионита АВ-17-8 добавляют раствор кислоты и получают раствор соли цинка, который затем очищают от нерастворимых примесей. К очищенному раствору добавляют раствор щелочи с получением осадка гидроксида цинка, который отделяют от жидкой фазы и промывают водой. Водную суспензию полученного гидроксида цинка обрабатывают раствором хромового ангидрида с осаждением цинкового крона. Изобретение позволяет утилизовать отход производства анионита АВ-17-8 и предотвратить вредное воздействие его на окружающую среду, снизить финансовые затраты на получение цинкового крона. 1 табл.
Областью применения настоящего изобретения является производство неорганических пигментов, а именно способ получения высокоосновного цинкового крона.
Известен полусухой способ получения цинковых кронов (авторское свидетельство СССР №142363, кл. 22F, 4 1961 г.), заключающийся в обработке при температуре не выше 75°С гидратированного оксида цинка хромовой кислотой (полученной растворением хромового ангидрида в воде) в сильно концентрированной среде и в последующей сушке пасты цинкового крона.
Недостатком данного способа является использование в качестве исходного сырья цинковых белил, что обусловливает большие затраты на получение крона.
Другим известным техническим решением, принятым за прототип, является способ получения высокоосновных цинковых кронов путем осаждения, в котором в качестве сырья используют цинковые белила, а также серную или хлороводородную кислоту (Орлова О.В., Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок: Учебник для техникумов. - М., Химия, 1990. С.314-316). По этому способу высокоосновной хромат цинка получают обработкой водной суспензии цинковых белил раствором хромового ангидрида:
4ZnO+CrO3+3Н2О→ZnCrO4·3Zn(OH)2.
Недостатком данного способа является использование в качестве исходного сырья цинковых белил, что обусловливает большие затраты на получение крона.
Задачами изобретения являются снижение финансовых затрат на получение цинкового крона и предотвращение вредного воздействия твердого отхода производства анионита АВ-17-8 на окружающую среду.
Указанные задачи достигаются тем, что в способе получения цинковых кронов осаждением, включающем обработку водной суспензии соединения цинка раствором хромового ангидрида, согласно изобретению в качестве соединения цинка используют гидроксид цинка, полученный из содержащего карбонат цинка твердого отхода производства анионита АВ-17-8, для чего к указанному твердому отходу добавляют раствор кислоты и получают раствор соли цинка, который затем очищают от нерастворимых примесей, к очищенному раствору добавляют раствор щелочи с получением осадка гидроксида цинка, который отделяют от жидкой фазы и промывают водой.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом. Отход производства анионита АВ-17-8 (далее - отход) измельчают на шаровой либо валковой мельнице для получения однородного, более реагентноспособного высокодисперсного состояния. Далее для растворения содержащегося в отходе карбоната цинка, являющегося основным реагентом, к отходу добавляют раствор кислоты, например соляной, и получают раствор соли цинка. После чего раствор соли цинка подвергают очистке от нерастворимых примесей, например фильтрованием, для получения в дальнейшем продукта требуемой степени чистоты. Затем к отфильтрованному раствору соли цинка добавляют раствор щелочи, например едкого натра, для выделения гидроксида цинка в осадок. Далее осадок гидроксида цинка отделяют от жидкой фазы и промывают водой. После чего производят синтез цинкового крона путем растворения хромового ангидрида в воде с получением хромовой кислоты и взаимодействия его с гидроксидом цинка.
Применение заявленного способа позволит значительно снизить финансовые затраты на получение цинкового крона, так как рыночная стоимость отхода, являющегося сырьем для получения цинкового крона, пренебрежимо мала по сравнению со стоимостью цинковых белил, используемых в качестве исходного сырья в прототипе. Ориентировочное соотношение цен отход - цинковые белила составляет 1:50 соответственно.
Также применение заявленного способа позволит предотвратить вредные выбросы отхода в окружающую среду, исключить его складирование, путем переработки, а также значительно снизить техногенную нагрузку на окружающую среду в местах нахождения отвалов отхода, путем утилизации таких отвалов по заявленному способу.
Отход, служащий сырьем для производства крона, представляет собой пастообразный, немного липкий порошок грязно-серого цвета, не растворимый в воде.
Характеристика отдельных проб отхода представлена в таблице 1.
| Таблица 1 Характеристика отдельных проб пасты карбоната цинка |
||||
| Показатели | Номер пробы | Средневзвешенный состав пасты | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 1. Содержание ZnCO3, % | 41,6 | 34,3 | 37,5 | 35,8 |
| 2. Содержание Fе(ОН)3, % | 4,94 | 2,5 | 3,66 | 3,8 |
| 3. Содержание Н2О, % | 47,8 | 47,8 | 50,0 | 48,9 |
| 4. Содержание Nа2СО3, % | 1,7 | 8,3 | 11,0 | 7,0 |
| 5. Содержание NaCl, % | 1,35 | 1,89 | 2,45 | 1,8 |
| 6. Механические примеси, % | 2,7 | 2,43 | 2,1 | 2,64 |
| Итого: | 100,0 |
Ниже приводятся конкретные примеры осуществления заявляемого способа.
Пример 1.
Технология переработки цинксодержащих отходов включает следующие технологические стадии.
1. Измельчают отход на шаровой либо валковой мельнице.
2. Приготавливают суспензию утилизируемого отхода.
3. Растворяют карбонат цинка, содержащийся в отходе, в соляной кислоте концентрацией 10-13%
ZnCO3+2HCl→ZnCl2+СО2+Н2O.
4. Производят очистку полученного раствора хлористого цинка от твердых примесей фильтрацией. Очистку производят фильтрованием через бумажный фильтр на воронке Бюхнера с использованием насоса Камовского. В результате очистки получают прозрачный раствор хлористого цинка.
5. Выделяют в осадок гидроксид цинка из раствора хлорида цинка. Для этого к очищенному раствору хлористого цинка постепенно небольшими порциями добавляют 20%-ный раствор едкого натра (NaOH) до появления осадка белого цвета - гидрооксида цинка Zn(OH)2
ZnCl2+2NaOH→Zn(OH)2↓+2NaCl.
В процессе прибавления щелочи контролируют рН водного раствора около 7,5-8,0. Эти значения являются оптимальными для максимально высокого выхода продукта. Отклонение рН от заданных пределов в большую или меньшую сторону способствует значительному уменьшению выхода гидроксида цинка.
6. Раствор, содержащий твердый осадок гидроксида цинка, промывают и удаляют водорастворимые примеси.
7. Производят синтез цинкового крона путем растворения хромового ангидрида в воде с получением хромовой кислоты и взаимодействия его с гидроксидом цинка
СrО3+H2O→Н2СrO4
4Zn(OH)2+H2CrO4→ZnCrO4·3Zn(OH)2+2H2O.
Пример 2.
Технология переработки цинксодержащих отходов включает следующие технологические стадии.
1. Измельчают отход на шаровой либо валковой мельнице.
2. Приготавливают суспензию утилизируемого отхода.
3. Растворяют карбонат цинка, содержащийся в отходе, в серной кислоте концентрацией 7-10%
ZnCO3+2H2SO4→ZnSO4+CO2+H2O.
4. Производят очистку полученного раствора сульфата цинка от твердых примесей фильтрацией. Очистку производят фильтрованием через бумажный фильтр на воронке Бюхнера с использованием насоса Камовского. В результате очистки получают прозрачный раствор сульфата цинка.
5. Выделяют в осадок гидроксид цинка из раствора сульфата цинка. Для этого к очищенному раствору сульфата цинка постепенно небольшими порциями добавляют 20%-ный раствор едкого натра (NaOH) до появления осадка белого цвета - гидрооксида цинка Zn(OH)2
ZnSO4+2NaOH→Zn(OH)2↓+Na2SO4.
В процессе прибавления щелочи контролируют рН водного раствора около 7,5-8,0. Эти значения являются оптимальными для максимально высокого выхода продукта. Отклонение рН от заданных пределов в большую или меньшую сторону способствует значительному уменьшению выхода гидроксида цинка.
6. Раствор, содержащий твердый осадок гидроксида цинка, промывают и удаляют водорастворимые примеси.
7. Производят синтез цинкового крона путем растворения хромового ангидрида в воде с получением хромовой кислоты и взаимодействия его с гидроксидом цинка
СrО3+Н2О→Н2СrO4
4Zn(OH)2+H2CrO4→ZnCrO4·3Zn(OH)2+2H2O.
Пример 3.
Технология переработки цинксодержащих отходов включает следующие технологические стадии.
1. Измельчают отход на шаровой либо валковой мельнице.
2. Приготавливают суспензию утилизируемого отхода.
3. Растворяют карбонат цинка, содержащийся в отходе, в азотной кислоте концентрацией 7-10%
ZnCO3+2HNO3→Zn(NO3)2+СО2+Н2O.
4. Производят очистку полученного раствора нитрата цинка от твердых примесей фильтрацией. Очистку производят фильтрованием через бумажный фильтр на воронке Бюхнера с использованием насоса Камовского. В результате очистки получают прозрачный раствор нитрата цинка.
5. Выделяют в осадок гидроксид цинка из раствора нитрата цинка. Для этого к очищенному раствору нитрата цинка постепенно небольшими порциями добавляют 20%-ный раствор едкого натра (NaOH) до появления осадка белого цвета - гидрооксида цинка Zn(OH)2
Zn(NO3)2+2NaOH→Zn(OH)2↓+2NaNO3.
В процессе прибавления щелочи контролируют рН водного раствора около 7,5-8,0. Эти значения являются оптимальными для максимально высокого выхода продукта. Отклонение рН от заданных пределов в большую или меньшую сторону способствует значительному уменьшению выхода гидроксида цинка.
6. Раствор, содержащий твердый осадок гидроксида цинка, промывают и удаляют водорастворимые примеси.
7. Производят синтез цинкового крона путем растворения хромового ангидрида в воде с получением хромовой кислоты и взаимодействия его с гидроксидом цинка
СrО3+Н2О→Н2СrO4
4Zn(OH)2+H2CrO4→ZnCrO4·3Zn(OH)2+2H2O.
Способ может быть использован для приготовления высокоосновного цинкового крона, который в настоящее время получают химическим методом из оксида цинка и хромовой смеси, и позволяет получать стандартный продукт.
Технико-экономический эффект заявленного способа по сравнению с известными способами является положительным и определяется заменой оксида цинка на цинксодержащий отход промышленного производства, который в дальнейшем и подвергается переработке.
Применение заявленного способа позволяет значительно снизить вредное воздействие отвалов отхода на окружающую среду и уменьшить вероятность возникновения техногенной катастрофы, возможной в результате разрушения и размывания отвалов отхода.
Способ получения цинковых кронов осаждением, включающий обработку водной суспензии соединения цинка раствором хромового ангидрида, отличающийся тем, что в качестве соединения цинка используют гидроксид цинка, полученный из содержащего карбонат цинка твердого отхода производства анионита АВ-17-8, для чего к указанному твердому отходу добавляют раствор кислоты и получают раствор соли цинка, который затем очищают от нерастворимых примесей, к очищенному раствору добавляют раствор щелочи с получением осадка гидроксида цинка, который отделяют от жидкой фазы и промывают водой.
