Способ получения цинкнитратфосфатного концентрата

(Я) 7 союз совктскихсОтнднстнчксттнх Ркспувликгосудмствкннок мткнтноквкдомство ссср тооитигг ссср) ИЗОБРЕТЕН ОПИСАНК ПАТЕНТУ 3/2 В ох ЛП БнаРадский государственньвь.научно-иский и проектный институт основноиива дрявцева ВЛЛеонтьева Л ГИ Ку(71) Пенингледоват 2фомина ЕА; Соколова ЗА; Фунтиковюе ВА; Швецов ЮА; ШляеетРЭ) Влаоова ГИсс-(34) СПОСОБ ВОПУЧЕНИЯ ЦИНКИзобретение относится к получениюконцентратов фосфэтирования, применяемых е автомобильной, тракторной и другихотраслях промышленности для нанесенияфосфатного слоя перед окраской лакирова,нием, волочением.Известен способ получения, цинкнитратфосфатного концентрата путем растворения в воде моноцинкфосфатов, нитратацинка, фосфорной кислотыНедостатком этого способа являетсяприменение индивидуальных химическихсоединений, что значительно удорожаетпроцесс, так как на изготовление их требуются определенные трудозатраты.Наиболее близким.к изобретению потехнической сущности и достигаемомурезультату является способ полууменияцинкнитратфосфатного концентрата, за"ключающийся в растворении окиси цинкав смеси фосфорной и азотной кислот, Способ осуществляют следующим образом1. Приготовление смеси фосфорной иазотной кислот.2. Добавление умягченной воды иликонденсата в смесь кислот.3. Введение в смесь кислот порошкообразной окиси цинка при механическом перемешивании,4. Температура процесса 50-60 С. Привведении окиси цинка наблюдается .перегрев реакционной смеси. Температуру поддерживают путем подачи в рубашкуреактора охлаждаемой воды.5. Скорость подачи окиси циника 35,5 -87,5 кг/ч мэ,6. Общая продолжительность процесса,обеспечивающая получение стабильного:посоставу. концентрата, 8-12 ч.Недостатками известного способа получения цинкнитратфосфэтного концентратаявлябтся;1, При растворении порошкообразнойокиси цинка иэ-эа плохой смачиваемостисмесью кислот наблюдается процесс комко-.вания, что значительно снижает скоростьрастворения и стабильность концентрата,2. Сравнительно велико время, затрачиваемое на получение стабильного по составу концентрата, и составляет 8-12 ч.ЗНизкая стабильность состава раствора: готовый продукт в различных партияхимеет значительные колебания в составесм.табл.1).Таким образом, недостатком известного способа является низкая стабильностьконцентрата, характеризующаяся продолжительностью корректировки с целью получения заданного состава и колебаниямиконцентрации компонентов в составе. Целью изобретения является повышение стабильности состава концентрата.Цель достигается описываемым способом получения цинкнитратфосфатного кон 5 центрата фосфатирования, включающимрастворение окиси цинка в смеси фосфорной и азотной кислот, причем окись цинкаперед растворением смешивают с водой ввесовом соотношении ЕпО; Н 20= 1;1 - 3, и"0 полученную суспензию подают в смесь кислот со скоростью 104 - 150 кг 2 пО/ч мзотличиями способа являются предварительное получение водной суспенэии окисицийка в весовом соотношении ЕпО:Н 2015 -1:1-3 и скорость подачи суспензии окисицинка - 104-150 кг ЕпО/ч м,зМСущность способа состоит в том, чтовведение водной суспензии окиси цинка всмесь кислот позволяет интенсифицировать20 процесс, при этом не наблюдается разогревреакционной массы, Равномерно и быстро.устанавливается рН реакционной смеси, чтопозволяет осуществлять контроль по рНконцентрата за соотношением УпО/Р 205 --МОЗ, т,е, позволяет значительно повыситьстабильность концентрата.,П р и м е р 1. В смесь фосфорной иазотной кислот, содержащую 871,2 кг 73 ной Н 2 Р 04 и 943,8 кг 56 -ной НАВОЗ нахо 30 дящуюся в реакторе емкостью 3 м, притемпературе 60 С и механическом перемешивании приливают водную суспензию ввесовом соотношении ЕпО:Н 20 - 1:2,0 соскоростью 150,0 кг ЕпО/ч м (ЕпС 10 бф ).35 Продолжительность загрузки 1,1 ч, количество ЕпО 491,7 кг. Смесь перемешивают втечение 1 ч. Общая продолжительность процесса 2,1 ч. Получен концентрат (3300 кг)КЦФс концентрацией, мас, :40 Цинк, 12,1Фосфаты . 13,9Нитраты 15,7Вода Остальное.Жидкость проэраннэя, отсутствует не 45 растворимый Остаток, Производительностьодной операции 500 кг конц. 1/ч м .ЗП р и м е р 2. В смесь фосфорной иазотной кислот, содержащую 125,4 кг 73%ной НЗР 04 и 475 кг 56%-ной НАВОЗ, находя 50 щуюся в реакторе емкостью 3 м, призтемпературе 60 С приливают водную суспензию окиси цинка в весовом соотношении 2 пО:Н 20 = 1;3 со скоростью 104 кгЕпО/ч м ЕпО 100 ). Продолжительность55 загрузки 1,5 ч (количество ЕпО 455,4 кг).Смесь перемешивают в течение 1 ч. Общаяпродолжительность процесса 2,5 ч. Полученконцентрат 3300 кг) с концентрацией,мас.%:Цинк 11,1фосфаты 20,0Н.итраты 8,0Вода Остальное Плотность 1,47 т/м 5 Нерастворимый остаток отсутствует, Производительность одной операции 440 , к нц/ч, мзП р и м е р 3, В смесь фосфорной и азотной кислот, содержащую 1600,5 кг 73-. 10 ной НзР 04 и 570.9 кг 567 ь-ной ННОз находящуюся в реакторе емкостью 3 м, при температуре 60 фС приливают 147,51 кг кон-. денсата, перемешивают, затем приливают водную суспенэию окиси цинка в весовом 15 соотношении ЕпО;Н 20 = 1:1 с, скоростью 148,2 кг 2 пО/ч . м (2 пО 100). Продолжительность загрузки 1,1 ч (количество окиси цинка 491,7 кг) с последующим перемешиванием 2 ч. Общая продолжительность про цесса 3,1 ч. Получен концентрат (3300 кг) со следующей концентрацией, мас,:Цинк 12,0Фосфаты 25,4Нитраты 9,5 25 .Плотность 1,59 т/м .Нерастворимый остаток отсутствует. ф-Производительность операции 366 кг(, 3П р и м е р 4 (непрерывный процесс), 30 Фосфорную кислоту (736.-ную НзР 04) и азотную кислоту (56-ную НМОз) из емкостей непрерывно центробежным насосом подают в напорные баки, избыток по переливным трубам возвращается в циркуляци онные емкости, Отдельно в репульпаторе приготавливают водную суспенэию окиси цинка Т:Ж = 1:1,7. Суспензия окиси Цинка Ьепрерывно поступает в реактор емкостью .3 м с механическим перемешиванием через 40 регулирующий клапан, управляемый регу-. лирующим рН-метром. Поступление смеси кислот и суспензии окиси, цинка в реактор емкостью 3,5 м производят на разных уровнях: смесь кислот в нижнюю часть реактора, 45 суспензию на 2/3 от уровня жидкости. Скорость подачи реагентов; фосфорная кислота 646,8 кг; азотная кислота 620,4 кг/ч, водная суспензия окиси цинка 343,4 кг. 50 2 пО/ч. Время пребывания концентратав реакторе 2 ч, Автоматическое регулирование процесса осуществля эт по рН реакционной среды в пределах 0,5 ед.,рН при температуре 60 С. Концентрат через внут реннюю переливную трубу самотеком поступает в промежуточную емкость, а оттуда - в сборник готовой продукции, Производительность установки 2200 кг/ч или 730 кг конц,/ч мэ. Концентрат имеет концентрацию, мас,:Цинк 12,5Фосфаты 15,5Нитраты. 15,5Вода остальноеНерастворимый остаток 0.1Плотность 1,47 т/м,В табл. 2-7 приводится обоснование выбранных интервалов параметров процессадля различных концентратовКак видно из табл, 2 - 7 цинкнитратфосфатные концентраты в заявленных интервалах пЗраметров (примеры 2-4 и 8-10 всехтаблиц) обладают высокой стабильностьюпо составу и минимальной продолжительностью корректировки, обеспечивающей стабильный состав концентрата Приувеличении соотношения Т;Ж в суспензии(2 пО: НО.- 1; 0.5) резко увеличиваетсявязкость, что делает эту суспензию нетехно.логичной (суспензия забивает трубопроводы, коммутации). Возрастает вреМя,обеспечивающее стабильность концентра-.та по составу и одновременно увеличивается колебание концентрации основныхкомпонентов.При уменьшении Т:Ж в суспензии (2 пО:; Н 20 = 1;3,5) существенно снижается концентрация основных компонентов концентратов и не. обеспечивается получениеконцентратов необходимого состава.При скорости подачи суспензии нижезаявленного интервала 102 кг 2 пО/ч мвозрастает продолжительность корректировки, обеспечивающая стабилизацию состава(10,5-7,5 ч), и значительны отклоненияпо содержанию основных компонентов отпартии к партии. Это обусловлено тем, чтопри низкой скорости подачи суспензии окиси цинка изменяется упругость паров надраствором и возрастают потери нитратов,При увеличении скорости подачи суспенэии окиси цинка выше заявленного предела 155 кг ЕпО/ч м, с одной стороны,наблюдается разогрев реакционной массыи разложение ННОЕ, а с другой - быстроеувеличение концентрации 2 пО в системеприводит к образованию соединений цинкадругих степеней замещения. Эти две и ричины существенно ухудшают стабильность состава концентратов, увеличиваютсяотклонения в содержании основнык компонентов.Примеры 6 и 12 характеризуют известный состав получения цинкнитратфосфатных концентраторов путем растворенияпорошкообразной окиси цинка в смеси кислот,1172214 лот и отсутствия разогрева, связанного с выделением окислов азота, улучшается санитарное состояние производства.(56) Багатиков С,Г., Суханова Н,А, Практи кум по технологии лакокрасочных покры тий, 1 Л,; Химия; 1982, с. 42.Технологический регламент,производства фосфатирующего концентарта КПО "Куйбыщевфосфор", 1980. Таблица 1 блиц 4 инкнитратфосфатный концентрат Кф Стабильнос Скорос подач Соотношение ЕлО:И 20Вязкост ри 20 С Па с,одержание основного компонента и его ко лебание мас. оремя успензии, кг ЕпО обеспечивающее таби сть, ч фосфатов ЕР 205)+Сильное комкование. Применение способа позволяет улучшить качество концентрата фосфатирования, а именно увеличить его стабильность, г.е. стабализировать содержание компонентов и сократить время корректировки состава. осуществить перевод периодического процесса нэ непрерывный.,Кроме того, за счет ликвидации стадии дозирования порошкообразной окиси цинка в смесь кис 120 102 104 120 150 155 87,5 21,2+ 0,2 21,1+ 0,20 21,0. 0,2 14,4 + 0,221,1. + 0,9 21,1. 0,8 21,1+ 05 21,1 0.2 20,9 0,5 6,15 0,251172214 Таблица 3 Цинкнитратфосфатный концентрат КФЭ -1 Вязкость Скорость .подачи суспензии, кгпО ч м Стабильность СоотношениеЕпО:НгО суспензии при 20 С, Па с,Содержание основного компонента. и его колебание масВремя. обеспечи вающее стабильнитратов фосфатов1,7 1,7 1,7 1,7 1.7 Из-за высокой вязкости низкая текучесть пульпы.Требуется упарка.Сильное комкование, разогрев.Разогрев, потери НАВОЗ,П рототип,Таблица 4 Цинкнитратфосфатный концентрат КЦФ-.1 Соотношение ЕпО:НгОСтабильность Скорость подачи суспензии, кгЕпО ч м Вязкостьсуспензии при20 фс,Па с,Содержание основного компонентамас.Время обеспечи вающее стабильцинкаЕп фосфатов1172214 Продолжение табл, 4 Высокая вязкость, суспензия имеет плохую текучесть.Разбавление концентрата, требуется упарка.Сильный разогрев, комкование.Разогрев, потери НЙОз,Прототип,Таблица 5 Цинкнитратфосфатный концентрат КФСоотно-, ВязСтабильность шение ЕпО;Н 20кость Время обеспечи Скорость подачи суспензии, кгЕпО.ч м Содержание основного компонентамас.суспензии при20 С,Па с,вающее стабильфосфатовГСодержание основного компонента готового продукта, мас.;. Время обеспечи вающее стабильнитратов"Сильный разогрев, потеря НАВОЗ.Прототип. Таблица 7 Цинкнитратфосфатный концентра КФЭСтабильность Соотношение ЕпО:Н 20Скорость подачи суспензии, кггпа чи Вязкость суспен- зииПаС при 20 С,ВремяобеспечиСодержание основного компонента,мас.вающее стабильность, ч . фосфатов1172214 Продолжение табл, 7 кость, плохая текучесть,требуется упарка.азогрев, комкование,разогрев, потери НИОз. Ф о р мул а изобретен СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИНКНИОСФАТНОГО КОНЦЕНТРАТА, вклий растворение окиси цинка восфорной и азотной кислот, отличаю РАТ есищийСоставитель ГвласоваТехред М,Моргентал орректор С.Юск Ю едакт Тираж НПО "Приск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5 Заказ 335 Подписн й комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,ооизводствен но-издат ел Высокая вяз Разбавлена +Сильный р Сильный +Прототи ся темчто, с целью по сти состава концент перед растворением см массовом соотношении ную .суспензию подФю скоростью 104 - 150 кг Е ышения стабильноата, окись цинка,ешивают с водой.в1 э. 1-3 и полученв смесь кислот сопО/чм,.