Способ получения пигментной окиси цинка

(51)5 С 09 С 1/ОМ,Птиг ЕОЕо. а":Й НИЕ ИЗОБРЕТЕНМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОР(57) Использование: лакокра мышленность, Сущность изобре тротермическое плавление дроссов в присутствии углерод новителя - коксика при 1300 - 1 плаве шлака, содержащем оки окись кремния 29 - 39 и 25,0 - 29 ственно; массовое отношение о и двуокиси кремния 0,03-0,08 расплавленного металлического лородом воздуха, улавливание о Характеристики процесса: про ность 1650 кг/ч, (увеличена на ход электроэнергии 5350 кВт/ на 530 кВт/ч),оук яи 74,натрия, окись магния, и периодически вводят в расплав шлакообразующие окисные компоненты с последующим повышением температуры расплава до 1430-1450 С и выдерживают расплав при этой температуре 2 - Зч,Недостатком этого способа является 4 низкая производительность процесса и удо- (Л рожание его за счет периодической останов- ОО ки печи для дополнительной загрузки С) оксидов кремния и кальция с выдержкой (Л расплава 2-3 ч при 1430-1450 С. ъЦелью изобретения является повышение производительности и удешевление способа получения пигментной окиси а цинка.Это достигается способом получения пигментной окиси цинка, включающимэлектротермическое плавление цинковых дроссов в присутствии углеродного восстановителя - коксика при 1330-1380 С в расплаве шлака, содержащем окись цинка госуддРственныи комитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТНОКИСИ ЦИНКА Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в лакокрасочной промышленности,Известен способ получения пигментной окиси цинка из окисленных цинковых руд путем их восстановления в смеси с углем при прокаливании при 1300 С до металлического цинка в парообразном состоянии с последующим окислением его до окиси цинка,Однако таким способом получают грубодисперсные белила с большим содержанием водорастворимых солей и свинца,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пигментной окиси цинка, согласно которому цинксодержащие материалы и восстановитель подают в расплав электротермической печи при 1330-1380 С, содержащий окись цинка, окись кальция, двуокись кремния, закись железа, окись алюминия, окись сочная протения: элекцинковых ного восста С в рассь цинка и 2% соответкиси натрия ; окисление цинкакискиси цинка, изводитель,5%), расч (снижение5 верхностишлака не наблюдается, Цвет получаемого пигмента белый без оттенков, при этом средняя нагрузка на электрод состав 10 15 20 25 30 40 ру 1. Введение в расплав в качестве восста 45 3,34 ф 4 от массй дросса. С такой производи 29-39, двуокись кремния 25,0-29,20/, атакже закись железа, окись кальция, окисьнатрия, окись магния и окись алюминия примассовом отношении окиси натрия и двуокиси кремния 0,03-0,08, окисление расплавленного металлического цинкакислородом воздуха и улавливание образующейся при этом окиси цинка.Способ проверен р промышленных условиях; Опытные плавки пополучению пигментной окиси цинка проведены напромышленной печи площадью пода 19,6 ми мощностью 4500 кВА.Способ осуществляют следующим образом.Цинксодержащий дросс загружают вэлектротермическую печь при 1330 - 1380 Сна поверхность шлакового расплава, содержащего окись цинка, окись кальция, дву окись кремния, закись железа, окисьнатрия, окись магния и окись алюминия,После его плавления, через 60 мин, на стадии восстановления окиси цинка на поверхность расплава загружают углеродныйвосстановитель - коксик, При восстановлении окиси цинка в шлаковом расплаве возгоняется металлический цинк, который надшлаковым расплавом окисляется кислородом воздуха до окиси цинка (пигмента), ко-торая улавливается в фильтрах. Расходкокса при этом составляет 3 - 4;ь от массыцинковистого дросса, а шлак используютсостава 29-39 окиси цинка, 25,0 - 29,20 дву, окиси кремния при массовом отношении в.: нем окиси натрия и окиси кремния, равном 30,03 - 0,08,Температуру шлака выдерживают впределах 1330-1380 С путем регулирова- ния электрической нагрузки на электродах,а состав шлака на шлакообразующие компоненты и серу контролируют каждую смену путем отбора пробы расплава на ломок.По истечении 12-16 сут работы установки, прекращают загрузку в печь смеси дросса икоксика и из нее выпускают шлак, По истечении данной серии плавок снова наплавля ют в печи исходный шлак и йачинают новуюсерйю плавок цинксодержащего материала,П р и м е р 1. Злектротермическая печьработает на шлаке следующего состава, 5мас.06: ЕпО 28,5: А 20 з 2,1; СаО 20,5; М 90 8,6;902 30,1; Иа 20 0,8; ГеО 4,8; Яобщ, 4,6, приэтом отношение окиси натрия к двуокисикремния в шлаке равно 0,027.Температуру шлака выдерживают в 5пределах 1330-1380 С, контроль температуры шлака осуществляют оптическим пирометром. В печь автоматическимдозатором загружают 1200 кг дросса в 1 ч,через 60 мин дросс расплавляется, после чего на поверхность расплавленного шлака загружают коксик в количестве 40 кг/ч или 3,350 ь от массы дросса. В первую половину испытаний (9 сут) сульфидной фазы на поляет 0,24 кА, ЧВ и расход электроэнергии по прибору составил 5880 кВт, ч. Производительность печи по пигментной окиси цинка, т,е. выход 1300 кг/ч, На 10 сут на пробах шлака появляется пленка сульфидной фазы и одновременно ухудшается качество пигмента по цвету (цвет пигмента белый с оттенком серого цвета), Загрузка в печь дросса и коксика прекращена и из нее выпускают около 2 т шлака, после чего загружают 2 т окиси кремния (песок) и повышают нагрузку на электроды до 0,3 кА, Температура шлака повышается до 1430 С и в этих условиях печь работает 3 ч. Средний расход электроэнергии по прибору составляет 7120 кВт/ч, По окончании этой операции исходный режим печи восстановлен и начинают. загрузку дросса и коксика, Из примера видно, что произошло повышение температуры шлака до 1430 С за счет увеличения электрических нагрузок на электрод, т.е. увеличение расхода электроэнергии до 7120 кВт/ч, Кроме того, проведена вынужденная остановка печи из-за появления сульфидной фазы на поверхности шлака, что осложнило обслуживание печи (остановка печи, выпуск части шлака, загрузку песка и восстановление прежнего режима работы печи),П р и м е р 2, Плавку дроссов проводят в расплаве шлака, состав и отношение в нем окиси натрия к двуокиси кремния по применовителя коксика, как в примере 1, Для увеличения производительности загрузка дросса увеличена до 1500 кг/ч, при этом загрузку увеличили до 50 кг/ч или тельностью печь проработала 3 сут, при этом выход готовой окиси цинка составил 1550 кг/ч. Затем печь была переведена на первоначальную загрузку дроссов, т.е. 1200 кг/ч и 40 кг/ч коксика, так как полученная пигментная окись цинка была сероватой и не соответствовала по цвету. Средняя нагрузка на электрод составляла 0,24 кА, 178 В и расход электроэнергии йо прибору составил 5880 кВт.ч,Из примера видно, что прй переработке дросса в расплаве шлака по примеру 1, т.е. при отношении в нем окиси натрия к двуокиси кремния, равном 0,027, и состава, мас. : Еп 028,5:АгОз 2,1; Са 020,5 М 90 8.6; ЯОг30,1; йа 20 0,8; ГеО 4,8; Яобщ, 4,6, увеличениепроизводительности печи до 1500 кг/чдросса приводит к браку по пигментной окиси цинка.П р и м е р 3. Плавку дросса проводят врасплаве шлака следующего состава,мас.%: УпО 29: А 20 з 6,5; СаО 16,2, Ма 200,88, Я 02 29,2: Яо 6 щ, 5,42; ГеО 5,6. При этомотношение в шлаке окиси натрия к двуокисикремния составляет 0,03, В печь загружают1300 кг в 1 ч дроссов и на стадии восстановления окиси цинка загружают коксик в количестве 50 кг/ч или 3,34% от массы дросса,при этом выход пигментной окиси цинка. составляет 1420 кг/ч. Температуру шлакавыдерживают в пределах 1330-1380 С,средняя нагрузка на электроды 0,22 кА,178 В, расход электроэнергии по прибору5350 кВт/ч. В связи с тем, что полученнаяпигментная окись цинка белая без оттенков, то на 5-е сутки работы загрузка дроссовувеличена до 1500 кг/ч и соответствейнококсика - до 60 кг/ч. Производительностьпечи по пигментной окиси цинка увеличенадо 1650 кг/ч и пигментная окись полученабелой, без оттенков. Расход электроэнергиисоставил 5350 кВт/ч и в этом режиме печьработала 16 сут.Из данного примера видно, что произошло повышение производительностипечи по переработке дроссов до 1500 кг/чза счет повышения содержания окиси цинкав шлаке до 29% и снижения оксида кремниядо 29,2%,Кроме того, упрощен процесс переработки дроссов за счет исключения дополнительной операции загрузки, окиси кремния(песка) во время остановки печи (до прототипу дополнительно загружают окись кремния для ликвидации сульфидной фазы споверхности шпака). Произошло также удешевление процесса за счет снижения расхода электроэнергии с 5890 кВт/ч (пример 1)до 5350 кВт/ч.Кроме того, удешевление процесса также произошло за счет исключения расхода. электроэнергии на дополнительный разогрев шлакового расплава при появлении сульфидной фазы (по примеру 1) на7120 кВт/ч,П р и м е р 4, Плавку дроссов проводятв расплаве шлака следующего состава,мас.%: ЕпО зО; АгОз 6,8: СаО 12,1: М 90 4,2;Я 02 25; ИагО 2; ГеО 4; Яыщ, 6,1, При этомотношение в шлаке окиси натрия к двуокисикремния 0,08. В печь загружают 1500 кг/чдросса и 50 кг/ч коксика; производительность печи по пигментной окиси цинка составляет 1650 кг/ч, температура шлакасоставляет 1330 - 1380 С, Полученная окисьцинка белая без оттенков, Расход электроэнергии по прибору составляет 5350 кВт/ч, при этом нагрузка на электрод 0,22 кА и 178 В,В течение всего периода испытаний (16 сут) печь не останавливают для устранения сульфидной фазы на поверхности шлака, Из примера видно, что произошло повышение производительности печи по переработке дроссов до 1500 кг/ч за счет повышения 5 10.содержания окиси цинка в шлаке до 39% и снижения двуокисикремния до 25%, при которых увеличивается скоростьвосстанов-" ления окиси цинка. Массовое "отношение 15 окиси натрия к двуокиси кремйия в шлаке,равное 0,08, привело к удешевлению спосо- ба за счет исключения расхода электроэнергии на ликвидацию сульфидной фазы с поверхности шлака,П р и м е р 5, Плавку дроссов проводили жанйи в шлаке окиси цинка 40,9%, двуокиси кремния 24% и массовом отношении в нем Ма 20; Я 02 0,09 повышение производительности не произошло - 1210 кг/ч(пример 1 - .1200 кг/ч).Таким образом, видно, что при получении пигментной окиси цинка лучшие пока 45 50 затели получены в примере 3, при котором плавку дроссов с коксиком вели в расплаве шлака, содержащем 29 - 39% окиси цинка и 25,0-29;2% двуокиси кремния при массовом отношении в нем окиси натрия к двуокиси кремния, равном 0,03-0,08. При этом по примеру 4 увеличена производительность по пигментной окиси цинка на 12,5 абс,% за счет исключения образования сульфидной в расплаве шлака состава, мас,%: ЕпО 40,9; А 20 з 6,5; СаО 12,1; М 90 4,1; Я 02 23; Ма 20 2,2; Ге 20 з 3,5; Яобщ. 6,7; массовое отношение в шлаке окиси натрия к двуокиси крем ния равно 0,09,В печь загружают 1500 кг/ч дроссов и50 кг/ч коксика, производительность печи по пигментной окиси цинка (выход) составляет 1650 кг/ч. Температура шлака выдер живалась в пределах 1300 - 1380 ОС, В этомрежиме печь проработала 5 сут и была остановлена из-за того, что полученная окись цинка имела темный оттенок, т,е, не соот-.ветствовала требованиям пигмента по цве ту. Поэтому для получения белой окисицинка без оттенков снижена производительность печи по переработке дроссов до 1210 кг/ч. В этом режиме печь работает 12 сут, при этом расход электроэнергии по при бору составляет 5800 кВт/ч, нагрузка наэлектрод 0,23 кА и 178 В, Производительность печи по окиси цинка составила 1300 кг/1 ч, полученная окись белая без оттенков, Из данного примера видно, что при содер1758051 изобретению в сравнении с прототипом заключается в повышении производительности на 12,5";ь и удешевлении способа на 11 абс, эа счет снижения расхода электроэнергии с 5880 кВт/ч до 5350 кВт/ч. Формула изобретения Составитель А,ИнтыкбаевТехред М.Моргентал Корректор А,Козориз Редактор З.Ходэкова Заказ 2971 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и.открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101 фазы на поверхности шлака, а также.эа счет повышения загрузки дроссов с 1200 кг/ч (по прототипу) до 1500 кг/ч по данному способу,Произошло также удешевление способа 5 за счет снижения расхода электроэнергии с 5880 кВт/ч до 5350 кВт/ч, т,е. на 11 абс. ф). При плавке дроссов с коксиком на шлаке содержащем 28,5 окиси цинка и 30,1 ф двуокиси кремния при отношенйи в нем 10 йагО:90 г, = 0,027 (пример 1), установлено; что на поверхности шлака на 10-е сутки появилась сульфидная фаза, из-за чего приходится останавливать печь и корректировать состав шлака, Попытка увеличить произво дительность печи до 1500 кг/ч (прймер 2) окойчилась неудачей из-за получения некондиционной окиси цинка по цвету;Получение пигментной окиси цинка при плавке дроссов с коксиком нашлаке, содер жащем 40,9 окиси цинка и 24 двуокиси кремния при отношении в нем йагО:90 г=0,09 (пример 5), также не приводит к повы- . шению производительности процесса из-за того, что полученная окись цинка имеет тем ный оттенок. Преимущество способа получения пигментной окиси цинка по Способ получения пигментной окиси цинка, включающий электротермическое . йлавление цинковых дроссов в присутствии углеродного восстановителя - коксика при 1300-1380 С в расплаве шлака, содержа-щем окись цинка, окись кальция, двуокись кремния, закись железа, окись натрия,. окись магния и окись алюминия, окисление расплавленного металлического цинка кислородом воздуха и улавливание образующейся при этом Окиси цинка; о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения проиэводйтельности процесса плавления ю удешевления его за счет сокращения энергозатрат, расплавалака используют при содержаниив нем окиси цинка и двуокиси кремния 29-39 и 25,0-29,2 ф 6 соответственно и при массовом отношении окиси йатрия и двуокиси кремния, равном 0,03-0,08.