способ получения железоокисных пигментов

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗООКИСНЫХ ПИГМЕНТОВ из красного шлама отхода глиноземного производства, включающий его прокаливание, отличающийся тем, что 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^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству неорганических пигментов, а именно железоокисных пигментов красного цвета, и может быть использовано в лакокрасочной промышленности.

Известен способ получения железоокисных пигментов со структурой гамма Fe₂O₃, содержащих 0,1-12,0% SiO₂ и 0,02-5,0% Al₂O₃, путем обжига смеси Fe₃O₄, SiO₂, Al₂O₃ при 200-700^оС при подаче воздуха и кислорода.

Способ предназначен для получения пигментов коричневого цвета.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения красного железоокисного пигмента из красного шлама, отхода глиноземного производства, путем его прокаливания в смеси с фосфомелом.

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 обсусловливает низкую укрывистость, а также грязно-коричневый оттенок цвета полученного пигмента.

Задачей изобретения является понижение содержания сульфидной серы в исходном продукте перед прокаливанием, повышение содержания триоксида железа в составе полученного пигмента и повышение однородности его дисперсного состава, что обеспечивает получение пигмента чисто красного цвета и повышает его укрывистость.

Эта задача решается способом получения железоокисных пигментов из красного шлама, отхода глиноземного производства, путем его прокаливания, при этом перед прокаливанием красный шлам подвергают разделению по классам крупности в гидроциклоне с отбором фракции не крупнее 0,02 мм и прокаливание подвергают эту фракцию при 290-850^оС.

Разделение красного шлама по классам крупности в гидроциклоне с отбором фракций не крупнее 0,02 мм обеспечивает разделение триоксида железа, сконцентрированного в мелких классах крупности (< 0,02 мм), и сульфидной серы, сосредоточенной в крупных классах (> 0,02 мм).

Повышение содержания триоксида железа обеспечивает чистый красный цвет полученного пигмента. Уменьшение содержания сульфидной серы, являющейся сильным восстановителем, предотвращает образование при прокаливании закиси железа черного цвета и закиси-окиси железа коричневого цвета, что обеспечивает чистый красный цвет полученного пигмента. Кроме того, разделение красного шлама по классам крупности в гидроциклоне с отбором фракций не крупнее 0,02 мм обеспечивает повышение однородности дисперсного состава и укрывистости полученного пигмента.

Нижний предел температурного интервала прокаливания обусловлен тем, что при температуре прокаливания ниже 290^оС не происходит структурных изменений исходного материала, его цвет и дисперсность остаются без изменения, верхний предел обусловлен тем, что при температуре выше 850^оС образуются крупно-кристаллические структуры.

Заявленным способом осуществлялось получение железоокисных пигментов из красного шлама, отхода ветви Байера Богословского алюминиевого завода, следующего химического состава в пересчете на оксиды, мас.

Fe₂O₃ 39,0; Al₂O₃ 15,9; CaO 14,0; S 1,5; TiO₂ 3,9; SiO₂ 7,3; Na₂O 3,4; CO₂ 3,5.

Пробу красного шлама массой 35 кг с влажностью 35% разделяли по классам крупности в лабораторном гидроциклоне конструкции ЦНИГРИ при угле конусности 10 и 20^о; диаметрах сливного штуцера 6, 8, 10 и 12 мм; диаметрах проходных отверстий песковых штуцеров 2, 3, 4,5; 5,5 мм и входном отверстии высотой 3 мм и шириной 16 мм.

Гидроциклонирование проводилось при соотношении жидкость (вода) твердое, равном 5,0. Отобранная при гидроциклонировании фракция (0,2 мм и ниже) составляла 68,7 мас. исходного шлама и имела следующий химический состав в пересчете на оксиды, мас. Fe₂O₃ 53,0; Al₂O₃ 13,5; CaO 7,0; S 0,4; TiO₂ 3,5; SiO₂ 6,5.

После разделения по классам крупности отобранную фракцию отфильтровывали, промывали до рН промывных вод равного 8,5, и высушивали, после чего пробу массой 24 кг прокаливали во вращающейся барабанной печи. Полученный пигмент имеет следующий химический состав в пересчете на оксиды, мас. F₂O₃ 53,0; Al₂O₃ 13,5; CaO 7,0; S 0,4; TiO₂ 3,5; SiO₂ 6,5.

Технологические параметры получения железоокисных пигментов и характеристики целевого продукта, полученного заявляемым способом, а также способом, взятым за прототип, приведены в таблице.

Определение цвета и укрывистости полученного пигмента проводились на основании стандартных методик (см. Добровольский И. Большаков А. и др. Методы технического анализа пигментного производства, Челябинск, Южно-Уральское книжное издательство, 1973, с.212-213).

Как видно из приведенных примеров, заявляемый 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^оС пигмента чистого красного цвета, однородного по дисперсному составу с укрывистостью 7 г/м². Использование заявляемого способа обеспечивает следующие преимущества:

получение железоокисных пигментов чистого красного цвета с укрывистостью 7 г/м²;

в результате использования отхода производства глинозема-красного шлама отсутствие необходимости в дополнительном сырье, добавках;

исключение при получении пигментов загрязнения окружающей среды диоксидом серы за счет удаления сульфидной серы из процесса.