ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Свойства, состав и области применения П09). Химические основы процесса и способы производства из "Химия и технология пигментов Издание 2" Окись цинка, применяемая в настоящее время в качестве пигмента, была известна еще в I в. н.э. Греки, получавшие окись цинка в качестве побочного продукта при металлургических процессах, применяли ее в качестве медицинского средства. Алхимик Парацельс, живший на рубеже XV и XVI вв., указывает в своих произведениях, что при плавлении металли- -ческого цинка на его поверхности образуется белое вещество. Это белое вещество (окись цинка) алхимики называли философской шерстью . [c.109] Идея использовать окись цинка в качестве пигмента отно- сится к 1770 г. Однако значительные количества этого нового пигмента были изготовлены только в 1781 году. Промышленное производство цинковых белил было начато в 1849 году для замены в живописи свинцовых белил. До середины XIX в. был известен только один метод производства цинковых белил, а именно — окисление металлического цинка в газовой фазе. [c.109] Развитие металлургии цинка и усиление вследствие этого добычи цинковых руд с небольшим содержание.м цинка привело Б середине XIX в. к разработке нового способа получения цинковых белил. Новый способ, разработанный в 1825 г. Ветериллем, получил в 1853 г. промышленное применение. Этот способ выгодно отличается от окисления металлического цинка тем, что позволяет применять в качестве исходного сырья обожженные цинковые руды или концентраты, содержащие цинка от 30% и выше, а также различные виды цинксодержащего сырья и отходов. [c.109] Однако он не получил широкого распространения вследствие отсутствия цинковых руд, не содержащих свинца. [c.109] Цвет белил, не содержащих примесей кадмия и свинца, чисто белый при нагревании белил он переходит в желтый, а при последующем охлаждении белила снова становятся белыми. В воде цинковые белила не растворяются в кислотах и щелочах растворяются. Преимущество цинковых белил перед свинцовыми заключается в их безвредности и нечувствительности к сероводороду. Однако представление о полной безвредности цинковых белил следует считать преувеличенным, так как при действии кислого желудочного сока они образуют растворимые соли, не вполне индиферентные для человеческого организма. Недостаток цинковых белил заключается в том, что краски, содержащие цинковые белила, менее стойки к атмосферным воздействиям, чем краски со свинцовыми белилами. На ряд пигментов (цинковый крон, свинцовый крон, желтый кадмий, ультрамарин и др.) цинковые белила действуют каталитически, вызывая изменение их цвета. Цинковые белила широко применяют в лакокрасочной промышленности для производства тертых масляных и эмалевых красок. Большим потребителем цинковых белил является резиновая промышленность, которая применяет цинковые белила в качестве активатора при вулканизации резины. Кроме того, цинковые белила применяют в фармацевтической промышленности, в качестве составной части массы для спичечных головок и в ряде других отраслей промышленности. [c.110] Промышленные способы производства цинковых белил оснО ваны на окислении цинка в газовой фазе. Различие между отдельными способами заключается в применении различных видев исходного сырья, а поэтому и в различном аппаратурном оформлении процесса. [c.110] В Европе наиболее широко распространен муфельный способ получения цинковых белил. При работе по этому способу металлический цинк нагревают в муфелях до 1200—1300° и образующиеся при этом пары окисляют в струе воздуха. Для улавливания образующихся цинковых белил суспензию белил в воздухе пропускают через систему матерчатых фильтров. [c.110] Сырьем для получения цинковых белил по муфельному способу служит металлический цинк. Это — металл синевато-серого цвета с сильным металлическим блеском и кристаллическим изломом. Его ат. вес 65,37, уд. вес 6,9—7,2. Цинк плавится при 419,4° и кипит при 930°. Теплота его - плавления 29,9 кал, теплота испарения 388 кал, — по данным одних авторов, и 451 кал — по данным других авторов [8]. Нагретый выше 300° цинк сгорает зеленоватым пламенем в окись цинка. Полученный металлургическим способом металл (марки не ниже Ц-3) содержит 98,7% цинка и до 1,3% примесей, состоящих из 1% свинца и до 0,2% кадмия. Металл, полученный электролитическим способом (марки Ц-0, Ц-1 и Ц-2), содержит до 99,Э% цинка и не более 0,1% примесей. Содержание свинца в таком-цинке не превышает 0,05% и кадмия 0,02% (ГОСТ 3640-47). [c.111] В СССР для производства цинковых белил применяют либо электролитный цинк, либо высшие сорта металлургического, так как применение более близких сортов приводит к получению белил недостаточно чисто белого цвета. [c.111] Прототипом муфельного способа получения цинковых белил является способ, применяемый и до настоящего времени кустарями. По этому способу цинк плавят на чугунных сковородах, вделанных в печь. Нагретый цинк загорается и сгорает с образованием белых хлопьев окиси цинка. Белила, образовавшиеся в результате горения цинка, улавливают воронками, подвешен-нылти над сковородами, а из воронок вентиляторами направляют по трубам в системы фильтров. [c.111] При работе по муфельному способу сковороды для плавления и сжигания цинка заменяются муфелями, вмурованными в специальную печь. [c.111] Муфельный способ получения цинковых белил состоит из двух стадий испарения металлического цинка с последующим окислением его паров в окись и улавливания образовавшихся белил. [c.111] Испарение цинка и окисление его паров производят в печах специальной конструкции, где цинк испаряют в муфелях в бескислородной среде, а образовавшиеся пары цинка окисляют-в окислительных колодцах печи в струе нагретого воздуха. Конструкция печи должна предохранять поверхность расплавленного цинка от окисления. Это имеет очень большое значение для производительности печи, так как чем чище поверхность цинка, тем больше его испаряется при прочих равных условиях. [c.111] Иногда муфеля имеют в сечении форму эллипса с горизонтально расположенной большой осью. Такая форма муфелей обеспечивает повышенную производительность муфеля, так как увеличивает зеркало испарения цинка. Недостатком этих муфелей является меньшая их механическая прочность по сравнению с круглыми. [c.112] ЦИНКОМ, устанавливают на место крышку и обмазывают ее огнеупорной глиной. Периодическое удаление из муфеля с плоским дном остатков высококипящих металлов дает возможность применять для их загрузки цинк с содержанием примесей до 4% и даже лом цинка и гартцинк, содержащий 90% цинка, до 3% свинца и до 5% железа. [c.113] В круглые муфеля цинк загружают небольшими количествами по мере испарения содержимого муфеля. Упругость паров цинка и металлов, находящихся в нем в виде примесей, различна при 1200° (температуре, которая поддерживается в муфеле) упругость паров свинца равна, примерно, 15 мм, цинка 10 аг и кадмия 22,3 ат. [c.113] Из-за различной упругости паров металлы в муфеле испаряются с различной скоростью кадмий с наибольшей и свинец с наименьшей поэтому при длительной работе круглого муфеля обогащение расплавленного металла свинцом может стать столь значительным (до 90% свинца в металле), что свинец начинает испаряться в заметных количествах. В этом случае пары свинца окисляются вместе с парами цинка и образовавшиеся цветные окислы загрязняют белила. Поэтому для загрузки круглых муфелей можно применять только высшие сорта цинка с минимальным содержанием примесей (свинца). [c.113] Одним из недостатков муфелей с плоским дном является их меньшая прочность по сравнению с круглыми. Для повышения прочности толщину стенок увеличивают до 25—35 мм, а дна до 40 мм. Однако такое утолщение стенок и дна уменьшает теплопроводность, снижая таким образом и производительность. Вторым недостатком муфелей с плоским дном является сложность их конфигурации, вследствие чего их приходится готовить вручную, в то время как круглые муфеля можно изготовлять более экономично механическим способом. [c.113] Муфеля с плоским дном имеют длину 1935 мм, ширину 400 мм и высоту 380 мм. [c.113] Муфеля для плавки и испарения цинка подвергаются одновременному воздействию высокой температуры, паров цинка и окиси цинка, и поэтому срок их службы непродолжителен. Правильно изготовленный из хороших материалов муфель должен выдерживать до 20 дней работы, практически же муфель работает на заводах от 2 до 7—10 дней. [c.113] Вернуться к основной статье