Способ получения хроматоортофосфата цинка

(51) С 25 В 1/О Г ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ/23-26 23. Бюл. Р цких Б П Середа,Музгина,ов, А.А, ВаГ А Буланова ина, Е.В Б.А. ПоИваницкаяцева35(088.8)ология ииалов. ПоСтройизд ойства фосред В А Коф 1974, с, 52. 2. Врем гламент пр ного связу вод хромов ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(21) 3386530 (22) 02,02,8 (46) 15. 09. 8 (72) Е.С. Ле С.В, Золотав В.М. Секираж улина, Т.М. и Е.Н. Рязан (53) 661.7.0 (56) 1. Техн фатных матер ,пейкииа. М.,нный технологический реизводства цинкхромфосфат.щего ФС, Актюбинский зх соединений, 1979.(54) (57.) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХРОМАТООРТОФОСФАТА ЦИНКА, взаимодействием цинксодержащего сырья, ортофосфорной кислоты и хромового ангидрида, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса, взаимодействие цинксодержащего сырья с ортофосфорной кислотой ведут электрохимически в бездиафрагменном электролизере, в качестве цинксодержащего сырья используют цинковый анод и в полученныйй раствор вводят хромовый ангидрид,2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и й с я тем, что электрохимическое взаимодействие ведут при анодной плотности тока 5-20 А/дм и температуре 25-1050 С.Изобретение относится к технологии хромсодержащих Фосфатных связующих и растворов для нанесения защитных покрытий, к электрохимическим процессам и может быть использовао на предприятиях химической машино 5 строительной и других отраслей промышленности, а также в строительстве для получения кислого хроматоортофосфата цинка,. являющегося новым продуктом, находящим применение в качестве комгозиции при нанесенииантикоррозионных покрытий холодного отверждения по конструкционным сталям, Фосфатировании металлов, а также вяжущего. 15Известен способ получения кислых цинксодержащих Фосфатных связующих взаимодействием окиси цинка и ортоФос орой кислоты при 60-70 С и вью ше 20Недостатками данного способа являются необходимость применения в качестве цинксодержащего сырья дефицитной и относительно дорогостоящей дисперсной окиси цинка, которую получают, как правило, из металлического цинка химическим окислением его частиц и гранул по сложной высокотемпературной технологии; сложность дозиров )и цинксодержащего сырья и про- З 0 ведения процесса получения продукта обусловленная рыхлой пылевидной структурой окиси цинка и выделением значительных количеств тепла в ходе реакции. Это требует длительной осторожной загрузки окиси небольшими порциями при интенсивном перемешивании среды и стоогом контроле температуры, а также применения герметизированного оборудования и тонкой очистки отсасываемых газов от частиц пыли; неустойчивость во времени получаемого продукта - водных Растворов монозамещенных цинкофосфатов (при 20- 25 С устойчивы лишь в течение 18- 24 ч), что сужает воэможность их при 45 менения и требует приготовления непосредственно перед употреблением.Известен способ получения хроматоортофосфата, цинка РаствоРением оки си цинка (цинковых белил) в предварительно приготовленном растворе ортофосфорной кислоты концентрации 640- 650 г/л и 40 С до получения весового соотношения НРО 4:Еп 0=2)25-2)95, с последующим введением в раствор при 50 С хромового ангидрида (в видеозаранее приготовленного раствора) до достижения в продукте весового соотношения ЕпО:СгО= 2,45-2,65. Полученный продукт - раствор хроматофос фата цинка, корректируют добавкой -воды или упариванием до плотности 1, 50-1) 72 кг/и1021 .Недостатками этого способа являются сложность и трудоемкость дози рования порошкообразной окиси цинка ведения и контролирования процесса получения продукта а также сложность аппаратурного оформления способа.Целью изобрет ния является упрощение процесса.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения хроматоортофосфата цинка взаимодействием цинксодержащего сырья, ортофосфорной кислоты и хромового ангидрида, взаимодействие цинксодержащего сырья с ортофосфорной кислотой ведут электро- химически в бездиафрагменном электролизе, в качестве цинксодержащего сырья используют цинковый анод и в полученный раствор вводят хромовый ангидрид.Электрохимическое взаимодействие ведут при аодной плотности тока 5-20 Л/дм и температуре 25-105 С.Отличием предложенного способа является проведение взаимодействия цинксодержащего сырья с ортофосфорной кислотой электрохимически в бездиафрагменном электролизе, в качестве цинксодержащего сырья используют цинковый анод и в полученный раствэр вводят хромовый ангидрид.Кроме того, электролитический способ, благодаря равномерному поступлению /ив раствор, позфоляет получать однородный по составу продукт в отсутствие образования взвесей малорастворимых двух- и болеезамещенных Фосфатов цинка.Быбраннь 1 е рабочие интервалы плотности тока и температуры обосновываются следующим.При электролизе имеет место од,новременно электролитическое (анодное) и химическое (коррозионное) растворение цинка, благодаря чему суммарный выход Еп может быть выше теоретического аодного выхода по току, и значительно зависит как от применяемой плотности тока, так и от температуры, а также концентрации Фосфорной кислоты. Наибольшая скорость химического растворения металла (цинка) имеет место в начальный период, в раствоуе фосфорной кислоты, не содержащей Еп . Температура и концентрация фосфорной кислоты способствуют химическому растворению металла. По мере .вступления НРО 4 г в реакцию и накопления в электролите Бп растворение металла резко замедляется (что не позволяет приготовить требуемый фосфат чисто химическим путем).Укаэанный рабочий интервал плотности 5-20 А/дм принят исходя из необходимости обеспечения высокой производительности и низкого удельного расхода электроэнергии в условиях анодного Растворения металлав отсутствие пассивирования (теоретический анодный выход по току ЕтР 1,22 г/А.ч), а также возможности (в той или иной мере) попутной коррозии цинка.С ростом анодной плотности тока доля коррозионного растворения в суммарном переходе цинка в электро- лит сокращается, но особенно значительно - при плотностях тока от 10.А/дм . Поэтому предпочтителенЯинтервал плотности 5-10 А/дм ,(где данная доля. значительна). Вместе с тем, общая производительность электролизера по Еп за счет анодного растворения повышается с ростом плотности тока. Это позволяет применять плотности до 20 А/дм. При-менение плотностей тока ниже 5 А/дй возможно, но нецелесообразно из-за падения общей производительности электроуизера. Плотности тока выше 20 А/дм неприемлемы ввиду появления возможности пассивирования (при. пониженных температурах) цинковых анодов пленками малорастворимых продуктов электролиза (двух- и трехзамещенных фосфатов цинка). При этих плотностях тока, кроме того, подавляется коррозионное растворениЕ цинка и снижается удельная производительность (на Ач), что нежелательно.Нижний предел температуры при электролизе ограничивается минимальной температурой применяемых растворов фосфорной кислоты, равной комнатной. С повышением температуры скорость коррозии цинка возрастает, что снижает затраты тока на получе" ние продукта и делает процесс наиболее выгодным, Однако температура рыше 100 ОС менее приемлема, так .как резко усиливается испарение и возможно вскипание растворов. Кроме то" го; появляется необходимость в существенном дополнительном подогреве растворов, удорожающем получение продукта.Оптимальный температурный интер-" вал, при котороМ исключаются большие потери напряжения на электролизе, имеет место побочное интенсивное химическое растворение цинковых анодов, не требуется значительный подогрев и образуется однородный, качественный, устойчивый и раство-, римый продукт необходимого состава, соответствует 60-100 С.П р и м е р 1. 1,015 л раствора ортофосфорной кислоты концентрацией 640 г/л НЗРО 4 обрабатывают пери.одическим способом в лабораторном бездиафрагменном злектролизере с цинковым анодом с рабочей поверхностью 1,2 дм и двумя катодами из стали ЭИс такой же рабочей поверх ностью (катоды работают одной стороной, обращенной к аноду) при силе тока бА (плотность тока на электродах 5 А/дм ) и 80 С в течение 5 ч, 25.мин.За время электролиза в электролит переходит 182,5 г Еп и в элекг+тролизере образуется раствор кислого ортофосфата цинка с весовым отношением РгО .ЕпО = 2,07. Получающийся раствор кислого ортофосфата цинка смешивают с 89 г Сй 08, взятого в виде раствора СгО концентрации ,670 г/л.В результате опыта получают 1 л ,раствора кислого хроматоортофосфа 5О15 60 65 Ведение данного процесса в присутствии хромового ангидрида невозможно как из-за торможения анодного и химического растворения цинка частично образующейся плотной окисно-хроматной пленкой (а следовательта цинка состава, г/л: РгО- 470;Еп в пересчете на ЕпО - 227, СгО -389. Плотность раствора 1,6 кг/м:10-,Производительность при электролизе составляет 5,6 г Еп/А ):. прошедшего тока. Напряжение на электролизере 5 В.,Удельный .расход электроэнергии постоянного тока на электролиз составляет 0,163 кВт ч/л или0,10 2 кВт ч/кг целевого продукта.П р и м е р 2. В отличие от примера 1 электролитическую обработкураствора проводят при силе тока12 А (плотность тока 10 А/дмв течение 3 ч 35 мин.После смешения приготовленногоэлектролизом раствора с хромовым.ангидридом и корректировки смеси поплотности получают 1 л целевогораствора кислого хроматофосфата М цинка, аналогичного .по составу спримером 1. Производительность приэлектролизе составляет 4,2 г Еп /А Рпрошедшего тока.В предлагаемом способе растворе ние цинка в электролизере проводится лишь в растворе одной ортофосфорной кислоты, а необходимый для образования хромовой соли хромовый ангидрид вводится в раствор только 45 после электролиза. При этом, благодаря подбору определенных, оптимальных для растворения цинкакойцентрации фосфорной кислоты.и режима электролиза, достигается максимальноеиспользование в получении продуктаэффекта химического растворения цинка, какэлектроотрицательного металла. Доля ЕП -ионов, ббразующихся врезультате химического растворения,одинакова или превышает долю, получающуюся за счет анодного растворения, т,е. осуществляется фактически химически-электрохимическое получение продукта.1041604 Составитель О. ЗобнинТехред С, Легеза Корректор А. Тяско Редактор Т. Колб Тираж б 43 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5Заказ 7072/28 Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 но, снижения выхода по току Еп 2+ и производительности), так и, что не менее важно, из-за попадания хрома .(111) В продукт, вследствие образования по реакции химического окислительно-восстановительного взаимодействия цинка с хромовой кислотой. Применение предлагаемого электролитического способа при указанных условиях обеспечивает упрощение тех- )О нологии и сокращение затрат труда при получении продукта за счет облегчения дозировки цинксодержащего реагента в раствор и проведения и контроля процесса (электролитичес- )5 кий перевод цинка в раствор осуществляется автоматически, непрерывно, интенсивно в устойчивом умеренном температурном режиме с определенной постоянной. скоростью, обуславливающейся заданной величиной протекающего тока и условиями электролиза, без затрат ручного труда, при этом выход Еп высокий (превыг+шает теоретический анодный выход по току), а производительность электролизера легко регулируется величиной тока в пределах 1,8-7,8 Еп+на Апрошедшего тока ; упрощение аппаратурного оформления процесса, так как электролиз проводится в обычном бездиафрагменном открытом электролизере (без пылевыделения цинка в атмосферу, а следовательно, и применения сложной системы газоочистки),.