close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3949

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3949
(13)
C1
7
(51) C 09C 1/24
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРИЧНЕВОГО ПИГМЕНТА
(21) Номер заявки: a 19980583
(22) 1998.06.18
(46) 2001.06.30
(71) Заявитель: Белорусский
государственный
технологический университет (BY)
(72) Авторы: Ещенко Л.С., Кордиков В.Д. (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский
государственный технологический университет (BY)
(57)
Способ получения коричневого пигмента путем смешения железосодержащих отходов с фосфорсодержащим реагентом и последующей термообработки, отличающийся тем, что в качестве железосодержащих отходов используют шламы гетеро- или электрокоагуляционной очистки сточных вод, содержащие не менее
60 % Fe2O3, в качестве фосфорсодержащего реагента - 85 %-ную фосфорную кислоту, смешение осуществляют при мольном соотношении Fe2O3:Р2О5, равном 1,0:(0,2-0,3), смесь сушат, после чего при 400-700 °С ведут
термообработку.
BY 3949 C1
(56)
RU 2057154 C1, 1996.
RU 2086591 C1, 1997.
Изобретение относится к технологии получения неорганических пигментов, применяемых в лакокрасочной, строительной и бумажной промышленности, а также в производстве резинотехнических изделий, пластмасс, кожи и т.д.
Известны природные коричневые пигменты на основе соединений железа, такие как марс коричневый
темный, умбра и другие, получаемые обогащением и термообработкой железосодержащих руд [1, 2].
Недостатками природных пигментов является низкая термостойкость, а также низкие малярнотехнические характеристики.
Известен способ получения коричневого железооксидного пигмента путем электрохимического растворения железосодержащего анода в сточных водах гальванического производства при плотности тока 1-2
А/дм2 с последующим окислением суспензии кислородом воздуха при рН 5-9, фильтрацией, сушкой и термообработкой полученного продукта при 650 °С. В качестве затравочных кристаллов используют свежеосажденный осадок от предыдущего синтеза и суспензию зародышей α-FeOOH, взятых в количестве 5-10 % на
сухое вещество к осадку [3].
Недостатком данного способа является наличие продолжительной стадии окисления суспензии кислородом воздуха, что требует специального оборудования и дополнительных энергетических затрат.
Известен способ получения коричневого железооксидного пигмента из отходов производства, в качестве
которых используются пиритные огарки и мульма - отход производства ацетона, содержащий оксиды алюминия, магния и кальция. При этом готовят смесь пиритных огарков и мульмы, взятой в количестве 57-65 %
от массы смеси, которую обрабатывают 38-42 % серной кислотой при массовом соотношении кислоты к сухой смеси (1,5-2,0):1. Термообработку полученной смеси ведут при 875-925 °С [4].
Указанный способ имеет существенные недостатки: образование большого количества серосодержащих
газов, а также значительные энергетические затраты при термообработке смеси.
Известен способ получения коричневого фосфатно-железооксидного пигмента путем осаждения его из
раствора нитрата железа, содержащего фосфорную кислоту при мольном соотношении Fe2O3:Р2О5, равном
BY 3949 C1
1,00:(0,12-0,18) в присутствии мочевины при температуре 90-100 °С, с последующей фильтрацией, сушкой и
термообработкой полученного продукта при 500-700 °С [5].
Недостатками данного способа является наличие малопроизводительной стадии отмывки полученного
продукта от нитрат-ионов, а также применение в качестве исходного железосодержащего реагента дефицитного и дорогостоящего нитрата железа.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и по достигаемому результату является способ получения коричневого пигмента на основе отходов мартеновского или электросталеплавильных цехов и однозамещенного фосфата кальция, взятых в соотношении 1:(0,05-0,08) с последующим выдерживанием смеси при 60-80 °С в течение 1,0-2,0 часа, отмывкой полученного продукта от водорастворимых
веществ и термообработкой его при 150-350 °С. Фосфат кальция получают взаимодействием 50-65 % ортофосфорной кислоты и отходной мраморной пыли, взятых в соотношении (3,0-6,0):1,0 [6].
Недостатками данного способа является наличие стадии получения однозамещенного фосфата кальция,
что связано с созданием специальной установки. Кроме того, использование в качестве фосфорсодержащего
реагента фосфата кальция приводит к снижению содержания основного хромофора Fe(III), что приводит к
ухудшению пигментных свойств получаемого продукта.
Задачей данного изобретения является повышение малярно-технических характеристик пигмента, расширение гаммы оттенков коричневого цвета, а также упрощение процесса получения.
Поставленная задача достигается тем, что шламы, полученные при гетеро- или электрокоагуляционной
очистке сточных вод, содержащие не менее 60 % Fe2O3, смешивают с 85 % фосфорной кислотой при мольном соотношении Fe2O3:Р2О5, равном 1,0:(0,2-0,3), с последующей сушкой и термообработкой полученного
продукта при 400-700 °С.
Отличительные признаки данного способа:
1. Использование в качестве исходного сырья шламов гетеро- или электрокоагуляционной очистки сточных вод, содержащих не менее 60 % Fe2O3.
2. Использование фосфорной кислоты при мольном соотношении Fe2O3:Р2О5, равном 1,0:(0,2-0,3).
3. Проведение термообработки в интервале температур 400-700 °С.
Как известно [2], существенное влияние на цвет и малярно-технические свойства получаемого пигмента
оказывает содержание в его составе основного хромофора Fe(III). Поэтому для получения пигмента с высокими пигментными свойствами в качестве исходного сырья используют шламы гетеро- или электрокоагуляционной очистки сточных вод, содержащие не менее 60 % Fe2O3 в пересчете на сухой продукт. При использовании шламов с меньшим содержанием Fe2O3 образуются пигменты, которые за счет присутствия в них
соединений кальция имеют ненасыщенный коричневый цвет и низкую кроющую способность. Например,
пигмент, полученный на основе шлама реагентной очистки сточных вод и содержащий 10-40 % Fe2O3, 2040 % СаО, имеет низкую кроющую способность, равную 0,8-1,3 м2/г, в то время как кроющая способность
известных коричневых пигментов выше указанной в 3-17 раз. Поэтому уменьшение содержания соединений
кальция и увеличение содержания соединений железа в исходном сырье повышает не только кроющую способность, но и другие технические показатели получаемого пигмента.
Использование в качестве исходного фосфорсодержащего реагента фосфорной кислоты позволяет, вопервых, получать пигмент с высоким содержанием хромофора Fe(III); во-вторых, упростить процесс, так как
отпадает необходимость в дополнительных стадиях получения фосфатов, как, например, в прототипе; втретьих, позволяет существенно улучшить технические характеристики полученного на его основе пигмента
и расширить его цветовую гамму. Кроме того, обработка исходного шлама кислотой позволяет почти полностью предотвратить процесс окисления Cr(III) до Cr(VI), протекающий при термообработке смеси, в результате которого образуются растворимые в воде хроматы. При этом в полученном продукте снижается содержание водорастворимых веществ в 2,5-7,0 раза по сравнению с продуктом, не обработанным фосфорной
кислотой, что позволяет не использовать стадию отмывки или уменьшить расход воды на ее проведение.
При мольном соотношении в конечном продукте Р2О5:Fe2O3, меньше чем 0,2, не удается получать пигменты с содержанием водорастворимых веществ меньше 1,4 %. Увеличение данного соотношения свыше 0,3
нецелесообразно ввиду большого расхода кислоты, что увеличит себестоимость пигмента, а также ухудшит
его пигментные свойства.
Для удаления химически связанной воды необходима стадия термообработки, что позволит значительно
улучшить пигментные свойства полученного продукта за счет увеличения содержания основного хромофора. В интервале температур 400-700 °С происходит полное удаление химически связанной воды и продукты
термообработки приобретают насыщенный коричневый цвет, оттенки которого определяются температурой
термообработки. В интервале температур 400-600 °С образуется темно-коричневый пигмент, при 600-700 °С
- красно-коричневый.
Пример 1 (прототип).
Берут 100 г шлама электросталеплавильного цеха, репульпируют его в 1 л воды, нагревают суспензию до
80 °С и смешивают ее с 6,9 г однозамещенного фосфата кальция, полученного взаимодействием 6,7 г 65 %
BY 3949 C1
ортофосфорной кислоты и 2,3 г мраморной пыли, после чего суспензию перемешивают в течение часа, отмывают от водорастворимых веществ в 2,0 л воды, фильтруют и полученную пасту термообрабатывают при
350 °С в течение 2 ч. В результате синтеза получают 102,8 г пигмента и 2,7 л воды.
Пример 2.
100 г шлама гетерокоагуляционной очистки сточных вод с влажностью 75 % и содержанием железа в пересчете на Fe2O3 не менее 15 % смешивают с 85 % фосфорной кислотой при мольном соотношении
Р2О5:Fe2O3, равном 0,1. Полученную пасту сушат и термообрабатывают при 400 °С в течение 2 ч, измельчают и классифицируют на сите с соткой № 0063. Получают пигмент с характеристиками, представленными в
таблице (пример № 1). В таблице также представлены условия получения пигмента при других условиях и
его характеристики (примеры №№ 2-22).
Источники информации:
1. Пигменты для художественных красок: Каталог, ч. 2. - Черкассы, 1984. - С 60.
2. Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов. Изд. 4, пер. и доп. - Л.: Химия, 1974. С. 417-420.
3. А.с. СССР 1370124, МКИ С 09С 1/24, опубл. Бюл. № 4, 1988.
4. А.с. СССР 1154300, МКИ С 09С 1/24, опубл. Бюл. № 17, 1985.
5. Патент России 2086591, МКИ 6 С 09С 1/24, опубл. Бюл. № 22, 1997.
6. Патент России 2057154, МКИ 6 С 09С 1/24, опубл. Бюл. № 9, 1996.
0,10
0,10
0,20
0,20
0,25
0,25
0,25
0,30
0,30
0,45
0,45
0,13
0,13
0,20
0,20
0,25
0,25
0,25
0,30
0,30
0,38
0,38
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Соотношение
№ примера
Р2О5:Fe2O3,
мол
400
700
400
700
300
600
700
400
700
400
700
400
700
400
700
300
600
700
400
700
400
700
Температура
термообработки, °C
2,0
1,7
1,4
1,2
1,3
1,3
1,1
1,2
1,1
1,0
0,9
3,2
2,8
1,2
1,1
1,2
1,1
1,0
1,0
0,8
0,7
0,4
Содержание
водорастворимых веществ, %
Укрывистость,
г/м2
Таблица
Цветовые характеристики
Доминирующая Визуальная характериЯркость
Чистота
стика цвета
длина волны,
цвета, %
цвета, %
нм
гетерокоагуляционный шлам
100
13
12,2
38
600
темно-коричневый
63
8
12,9
43
599
красно-коричневый
92
13
13,4
40
600
темно-коричневый
60
8
13,0
44
598
красно-коричневый
125
36
18,8
35
592
светло-коричневый
72
13
14,1
43
597
красно-коричневый
60
8
13,0
44
597
красно-коричневый
85
13
15,2
47
596
темно-коричневый
59
8
13,0
43
598
красно-коричневый
76
15
17,0
54
594
темно-коричневый
57
9
13,0
46
598
красно-коричневый
электрокоагуляционный шлам
82
24
5,8
48
598
темно-коричневый
43
14
7,4
40
600
красно-коричневый
70
24
7,5
51
596
темно-коричневый
39
14
9,4
50
598
красно-коричневый
112
52
16,4
42
593
светло-коричневый
69
24
7,5
52
595
красно-коричневый
36
14
9,8
50
598
красно-коричневый
67
25
7,7
53
595
темно-коричневый
35
15
10,7
52
598
красно-коричневый
66
28
8,2
50
595
темно-коричневый
34
16
13,0
45
красно-коричневый
Маслоемкость,
г/100 r
Условия получения и характеристики пигмента
BY 3949 C1
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
131 Кб
Теги
by3949, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа