СПОСОБ ХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФЕЛИНОВОГО КОНЦЕНТРАТА С ПОЛУЧЕНИЕМ СВЕТОСТОЙКОГО ХРОМАТИЧЕСКОГО И ПРОТИВОКОРРОЗИОННОГО ПИГМЕНТОВ Российский патент 2005 года по МПК C09C1/28 C09C1/00 

Изобретение относится к технологии получения неорганических материалов, в частности пигментов, используемых в лакокрасочной промышленности.

Технология получения пигментов нанесением на инертную основу, преимущественно двуокись кремния, периферийного слоя хроматического или антикоррозионного пигмента не является новым направлением. [Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов. Л., Химия, 1974, с.139-140.] С целью снижения расхода дефицитных хроматических пигментов и уменьшения содержания в ЛКМ токсичных элементов разработаны технологии получения керновых пигментов. В качестве ядра чаще всего используют дешевые неокрашенные наполнители, которые полностью перекрываются оболочкой из высококачественных пигментов. [Индейкин Е.А., Ермилов П.И. ЖВХО им. Д.И. Менделеева. 1988. Т. 33. №1.; Индейкин Е.А. и др. Пигментирование лакокрасочных материалов. Л.: Химия, 1986.; Бикбау М.Я., Горбачева М.М. ЛКМ. 1995. №7-8. С.12-16,64.; Ермилов П.И. и др. Пигменты и пигментированные лакокрасочные материалы: Учеб. Пособие для вузов. Л.: Химия, 1987. 200 с.]

Использование фосфатов в качестве противокоррозионных пигментов так же не является новым направлением. (Салистый С.М., Бабин Е.П. Пигменты и пигментированные лакокрасочные материалы. Киев: УМК ВО, 1989. С.155-157).

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ получения смешанных фосфатов алюминия и щелочных металлов. Способ осуществляют следующим образом. В предварительно нагретую до 70-105°С фосфорную кислоту с концентрацией 36-47% Р₂O₅ при перемешивании непрерывно дозируют нефелин со скоростью 0,4-0,8 г/мин на 1 моль Р₂О₅. Расход кислоты составляет 110% от стехиометрического количества на образование монозамещенных фосфатов алюминия, натрия и калия. По окончании дозирования нефелина фосфатную суспензию перемешивают в течение 30 минут и фильтруют. Получают раствор смешанных фосфатов алюминия, натрия и калия и непромытый нерастворимый остаток, которые используют в качестве фосфатных связующих компонентов в производстве стройматериалов. RU 2022920 (кл. С 01 В 25/45, 1994).

Описанный способ характеризуется тем, что диоксид кремния по мере дозирования нефелина переходит в осадок, а смешанные фосфаты алюминия, натрия и калия остаются в растворе. Предложенный нами способ характеризуется тем, что в начале все продукты разложения нефелина находятся в растворе, диоксид кремния постепенно дегидратируется и отделяется от фосфатов, в последней стадии фосфаты переводятся в осадок. Способ, описанный в аналоге, может быть реализован при наличии чистой высококонцентрированной фосфорной кислоты. Кремниевая кислота переходит в осадок и смешивается с минералами, нерастворимыми в кислоте, поэтому имеет грязный, серый оттенок и не может быть использована в лакокрасочной промышленности. Раствор смешанных фосфатов алюминия, натрия и калия трудно отделяется от осадка - диоксида кремния.

Настоящее изобретение направлено на получение диоксида кремния, не загрязненного сопутствующими минералами и имеющего высокую белизну. Диоксид кремния может использоваться в лакокрасочной промышленности для повышения интенсивности, светостойкости, чистоты цвета хроматических пигментов, экономии дорогостоящих хроматических пигментов. А также на получение сложных фосфатов алюминия, используемых для безопасности и дешевизны в качестве противокоррозионных пигментов.

Полученные наполнители могут использоваться для устранения расслаивания, оседания и агрегации пигментных частиц в лакокрасочных составах, увеличения твердости и прочности пленки лакокрасочных материалов.

Получение диоксида кремния, не загрязненного сопутствующими минералами, достигается за счет того, что нефелин, вводимый порциями, на первом этапе разлагается с образованием раствора кремниевой кислоты и кислых солей фосфорной кислоты, что позволяет с легкостью удалить кислотостойкие сопутствующие минералы. При разложении последней порции нефелина в осадок выпадают фосфаты, а кремниевая кислота остается в растворе.

Частично дегидратированная при 95-100°С кремниевая кислота переходит в хорошо сформированный гель и легко фильтруется.

Соли фосфорной кислоты насыщают раствор и после разбавления в 1,5 раза средний фосфат алюминия выпадает в осадок. При рН 3-4 соль хорошо фильтруется и промывается.

Повышение светостойкости достигается за счет прочного закрепления органического пигмента в силикатах и снижения поглощения в ультрафиолетовой области светового спектра.

Чистота цвета достигается за счет смещения максимума поглощения световой волны из желто-зеленой области λ - 560-580 в желтую область λ - 595-605.

Повышение интенсивности пигмента достигается за счет повышения интенсивности в максимуме поглощения световой волны.

Безопасность и дешевизна достигается за счет использования широко распространенного природного сырья и получаемых нетоксичных инградиентов.

6. Способ по п. 1. Добавка органического флуоресцентного пигмента превращает поглощенную часть ультра фиолетового света в видимое излучение.

Повышение диспергируемости, устранение расслаивания, оседания и агрегации пигментных частиц в лакокрасочных составах достигается за счет присутствия в модификаторе прокаленного диоксида кремния, высушенной кремниевой кислоты и гидратированного трифосфата алюминия, которые, плакируя частицы пигмента, предотвращают слипание последних, увеличивая степень перетираемости, а в лакокрасочных составах действуют как стабилизатор дисперсий, повышая седиментационную устойчивость пигментов, улучшая тиксотропные свойства, благоприятно влияя на способность ЛКМ (лакокрасочных материалов) наноситься кистью и предотвращая его стекание с вертикальной поверхности.

Экономия дорогостоящих хроматических органических пигментов достигается за счет повышения интенсивности окраски. Расход пигмента сокращается в зависимости от марки пигмента в 1.5-2.5 раза.

Увеличение твердости и прочности пленки достигается за счет того, что противокоррозионный пигмент является активным по отношению к водно-дисперсионным латексам и др. пленкообразующим нейтрального или основного характера.

Решение поставленной задачи достигается тем, что используют 20-25% фосфорную кислоту в количестве 130% к стехиометрической норме. Сначала проводят разложение 3-4 раза до рН 1,5, при этом каждый раз после полного разложения очередной порции нефелинового концентрата полученный раствор отделяют от неразложившихся минералов, кремниевую кислоту переводят в гель, частично дегидратируя ее при 95-100°С, гель отфильтровывают и промывают 10% фосфорной кислотой, смесь фильтрата и промывной фосфорной кислоты направляют на стадию разложения следующей порции нефелинового концентрата, а промытый гель кремниевой кислоты смешивают с гелем, полученным в результате разложения следующих порций нефелинового концентрата, распульповывают в воде, кипятят, промывают, фильтруют, сушат и термообрабатывают при 500°С с получением диоксида кремния. Последнюю порцию фильтрата и промывной фосфорной кислоты разбавляют водой в полтора раза по отношению к исходному объему и вводят последнюю порцию нефелинового концентрата до рН 3,0-4,0, отделяют кек от жидкой фазы, промывают, фильтруют, после чего получают гидратированный, высушенный при 100°С или конденсированный, прокаленный при 500°С противокоррозионный пигмент.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фильтрат, который содержит кремниевую кислоту, после отделения кека подвергают термообработке при 95-100°С, дегидратированный гель отфильтровывают и присоединяют к гелю кремниевой кислоты, полученному ранее.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что суспензию после нейтрализации, не разделяя на фильтрат и кек, подвергают кипячению при 100°С, промывают, отфильтровывают, после чего получают гидратированный, высушенный при 100°С или конденсированный, прокаленный при 500°С противокоррозионный пигмент с диоксидом кремния.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в полученный гидратированный, конденсированный противокоррозионный пигмент или гидратированный, конденсированный противокоррозионный пигмент с диоксидом кремния вводят 20-40% железоокисного неорганического пигмента и перемешивают с получением противокоррозионного хроматического пигмента.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к полученному диоксиду кремния или к его смеси с гидратированным или конденсированным противокоррозионным пигментом добавляют 20-40% хроматического органического пигмента и перемешивают с получением светостойкого хроматического пигмента.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к полученному диоксиду кремния добавляют 1-3 мас.% порошкового дневного флуоресцентного органического пигмента - белофора и перемешивают с получением отбеливателя пигментов.

7. Способ по любому из п.п. 4-6, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют в устройстве, предназначенном для сухого измельчения.

Концентрация фосфорной кислоты ниже 20-25% приводит к плохой фильтруемости геля кремниевой кислоты, а выше 25% - к желированию суспензии при температуре окружающей среды.

При рН>1.5 суспензия перестает быть прозрачной, что затрудняет удаление неразложившихся минералов и снижает чистоту пигментов.

Разбавление фильтрата, содержащего кислые соли фосфорной кислоты менее чем в 1.5 раза, приводит к желированию суспензии, а более чем в 1,5 раза приводит к снижению скорости разложения нефелинового концентрата.

Добавка органического красителя < 20% дает недостаточно интенсивную окраску, а>40% интенсивность окраски больше не повышается.

Добавка флуоресцентного пигмента - белофора меньше 1% не окажет существенного влияния, а больше 3% может привести к противоположному результату.

Способ осуществляется следующим образом. В емкости с перемешивающим устройством готовят раствор 20-25% фосфорной кислоты. Фосфорную кислоту берут в количестве 130% от стехиометрической нормы на разложение нефелинового концентрата. Нефелиновый концентрат разлагают при температуре окружающей среды 15-25°С в несколько приемов для того, чтобы избежать желирования реакционной массы. Первые 3-4 порции вводимого нефелинового концентрата составляют 12% (масс. %) от массы фосфорной кислоты в пересчете на 100-процентную кислоту каждая. После разложения последней порции нефелина водородный показатель рН суспензии не должен превышать 1.5. Поэтому при использовании 20% фосфорной кислоты первые порции нефелинового концентрата вводят за 3 приема, а при использовании 25% вводят дополнительную 4 порцию. Время разложения каждой порции нефелина 30 минут. После разложения первой порции нефелинового концентрата прозрачную часть суспензии отделяют от песковой фракции, в которую входят неразложившиеся сопутствующие минералы, и помещают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева реакционной массы, нагревают до температуры 95-100°С. При этом кремниевая кислота частично дегидратируется, переходя в хорошо фильтруемый гель, который отфильтровывают на фильтре, промывают на этом же фильтре 10% фосфорной кислотой, объем которой зависит от обеспечиваемой данным фильтровальным оборудованием влажности кека и равняется объему потерянной жидкости (при фильтрации на вакуум-фильтре примерно 30% от первоначального объема). Фильтрат и промывную кислоту, объем которых должен равняться первоначальному объему, возвращают в емкость с перемешивающим устройством, загружают вторую порцию нефелинового концентрата. Все операции повторяют в той же последовательности 3-4 раза. Гель кремниевой кислоты, собранный после 3-4 разложений нефелина, загружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева реакционной массы, куда предварительно заливают обезжелезненную воду. Суспензию нагревают до температуры кипения и кипятят 2 часа, промывают, фильтруют и подвергают сушке и термообработке при 500°С.

Последнюю порцию фильтрата и промывной кислоты доводят до объема, в полтора раза превышающего первоначальный объем обезжелезненной водой, и продолжают разлагать в нем последнюю порцию нефелинового концентрата до рН 3.0-4.0, отделяют кек от жидкой фазы, промывают, фильтруют, после чего получают гидратированный, высушенный при 100°С или конденсированный, прокаленный при 500°С противокоррозионный пигмент.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фильтрат, который содержит кремниевую кислоту, после отделения кека подвергают термообработке при 95-100°С, дегидратированный гель отфильтровывают и присоединяют к гелю кремниевой кислоты, полученному ранее.

Весь собранный гель кремниевой кислоты загружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева реакционной массы, куда предварительно заливают обезжелезненную воду. Суспензию нагревают до температуры кипения и кипятят 2 часа, промывают, фильтруют и подвергают сушке и термообработке при 500°С.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что суспензию после нейтрализации подвергают кипячению при 100°С, промывают, фильтруют, после чего получают гидратированный, высушенный при 100°С или конденсированный, прокаленный при 500°С противокоррозионный пигмент с диоксидом кремния.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в полученный гидратированный, конденсированный противокоррозионный пигмент или гидратированный, конденсированный противокоррозионный пигмент с диоксидом кремния вводят 20-40% железоокисного неорганического пигмента и перемешивают с получением противокоррозионного хроматического пигмента.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к полученному диоксиду кремния или к его смеси с гидратированным или конденсированным противокоррозионным пигментом добавляют 20-40% хроматического органического пигмента и перемешивают с получением светостойкого хроматического пигмента.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к полученному диоксиду кремния добавляют 1-3 мас. % порошкового дневного флуоресцентного органического пигмента - белофора и перемешивают с получением отбеливателя пигментов.

7. Способ по любому из п.п. 4-6, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют в устройстве, предназначенном для сухого измельчения.

Сущность предложенного способа поясняется следующими примерами.

Пример 1. Приготавливают 1 дм³ 20% экстракционной фосфорной кислоты, помещают в емкость с перемешивающим устройством. Взвешивают 3 порции нефелинового концентрата по 27 г и 1 порцию, равную 150 г. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 27 г нефелинового концентрата. При постоянном перемешивании в течение 30 минут разлагают нефелиновый концентрат при температуре окружающей среды 15-25°С. Мешалку останавливают и переносят отстоявшуюся прозрачную суспензию в другую емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева. Оставшиеся на дне первой емкости нерастворившиеся минералы вымывают. Прозрачную суспензию нагревают до температуры 95-100°С, охлаждают и отфильтровывают на вакуум-фильтре сформировавшийся гель кремниевой кислоты. Гель кремниевой кислоты промывают 10% фосфорной кислотой, объем которой должен восстановить объем фильтрата до первоначального объема. При фильтрации на вакуум-фильтре он составит примерно 300 мл. Гель кремниевой кислоты выгружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, куда предварительно заливают обезжелезненную воду. Фильтрат вместе с промывной кислотой переносят снова в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 27 г нефелинового концентрата. Все операции повторяют. Гель, собранный после 3 операций разложения нефелинового концентрата в емкости с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, распульповывают, нагревают до температуры кипения и кипятят 2 часа, затем промывают, фильтруют, пасту сушат и подвергают термообработке при температуре 500°С.

Последнюю порцию фильтрата и промывной кислоты разбавляют водой в 1.5 раза, переносят в емкость с перемешивающим устройством, вводят последние 150 г нефелинового концентрата, осуществляют перемешивание до достижения рН 3.0-4.0, промывают, фильтруют, сушат при 100°С, получая при этом гидратированный противокоррозионный пигмент.

Пример 2. Приготавливают 1 дм³ 25% экстракционной фосфорной кислоты, помещают в емкость с перемешивающим устройством. Взвешивают 4 порции нефелинового концентрата по 34 г и 1 порцию 150 г. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 34 г нефелинового концентрата. При постоянном перемешивании в течение 30 минут разлагают нефелиновый концентрат при температуре окружающей среды 15-25°С. Мешалку останавливают и переносят отстоявшуюся прозрачную суспензию в другую емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева. Оставшиеся на дне первой емкости нерастворившиеся минералы вымывают. Прозрачную суспензию нагревают до температуры 95-100°С, охлаждают и отфильтровывают на вакуум-фильтре сформировавшийся гель кремниевой кислоты. Гель кремниевой кислоты промывают 10% фосфорной кислотой, объем которой должен восстановить объем фильтрата до первоначального объема. При фильтрации на вакуум-фильтре он составит примерно 300 мл. Гель кремниевой кислоты выгружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, куда предварительно заливают обезжелезненную воду. Фильтрат вместе с промывной кислотой переносят снова в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 34 г нефелинового концентрата. Все операции повторяют. Гель, собранный после 4 операций разложения нефелинового концентрата в емкости с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, распульповывают водой, нагревают до температуры кипения и кипятят 2 часа, затем промывают, фильтруют, пасту сушат и подвергают термообработке при температуре 500°С.

Последнюю порцию фильтрата и промывной кислоты разбавляют водой в 1,5 раза, переносят в емкость с перемешивающим устройством, вводят 150 г нефелинового концентрата, осуществляют перемешивание до достижения рН 3.0-4.0, промывают, фильтруют, пасту подвергают сушке и термической обработке при 500°С, получая при этом конденсированный противокоррозионный пигмент.

Пример 3. Приготавливают 1 дм³ 20% экстракционной фосфорной кислоты, помещают в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 27 г нефелинового концентрата. При постоянном перемешивании в течение 30 минут разлагают нефелиновый концентрат при температуре окружающей среды 15-25°С. Мешалку останавливают и переносят отстоявшуюся прозрачную суспензию в другую емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева. Оставшиеся на дне первой емкости нерастворившиеся минералы вымывают. Прозрачную суспензию нагревают до температуры 95-100°С, охлаждают и отфильтровывают на вакуум-фильтре сформировавшийся гель кремниевой кислоты. Гель кремниевой кислоты промывают 10% фосфорной кислотой, объем которой должен восстановить объем фильтрата до первоначального объема. При фильтрации на вакуум-фильтре он составит примерно 300 мл. Гель кремниевой кислоты выгружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, куда предварительно заливают обезжелезненную воду. Фильтрат вместе с промывной кислотой переносят снова в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 27 г нефелинового концентрата. Все операции повторяют 3 раза.

Последнюю порцию фильтрата и промывной кислоты разбавляют водой в 1.5 раза, переносят в емкость с перемешивающим устройством, вводят 150 г нефелинового концентрата, осуществляют перемешивание до достижения рН 3.0-4.0, отфильтровывают. Фильтрат - кремниевую кислоту - переносят в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, нагревают до 95-100°С, отфильтровывают гель кремниевой кислоты. Полученный гель и гель, собранный после 3 операций разложения нефелинового концентрата, помещают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, распульповывают водой, нагревают до температуры кипения и кипятят 2 часа, затем суспензию охлаждают, фильтруют, пасту сушат и подвергают термообработке при температуре 500°С.

Пасту солей фосфорной кислоты: алюминия, натрия и калия, промывают, фильтруют, после чего получают гидратированный, высушенный при 100°С или конденсированный, прокаленный при 500°С противокоррозионный пигмент.

Пример 4. Приготавливают 1 дм³ 25% экстракционной фосфорной кислоты, помещают в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 34 г нефелинового концентрата. При постоянном перемешивании в течение 30 минут разлагают нефелиновый концентрат при температуре окружающей среды 15-25°С. Мешалку останавливают и переносят отстоявшуюся прозрачную суспензию в другую емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева. Оставшиеся на дне первой емкости нерастворившиеся минералы вымывают. Прозрачную суспензию нагревают до температуры 95-100°С, охлаждают и отфильтровывают на вакуум-фильтре сформировавшийся гель кремниевой кислоты. Гель кремниевой кислоты промывают 10% фосфорной кислотой, объем которой должен восстановить объем фильтрата до первоначального объема. При фильтрации на вакуум-фильтре он составит примерно 300 мл. Гель кремниевой кислоты выгружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, куда предварительно заливают обезжелезненную воду. Фильтрат вместе с промывной кислотой переносят снова в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 34 г нефелинового концентрата. Все операции повторяют 4 раза.

Последнюю порцию фильтрата и промывной кислоты разбавляют водой в 1.5 раза, переносят в емкость с перемешивающим устройством, вводят 150 г нефелинового до рН 3,0-4,0. Суспензию распульповывают водой, нагревают до 100°С и кипятят 2 часа, промывают, фильтруют, после чего получают гидратированный, высушенный при 100°С или конденсированный, прокаленный при 500°С противокоррозионный пигмент с диоксидом кремния.

Пример 5. Приготавливают 1 дм³ 25% экстракционной фосфорной кислоты, помещают в емкость с перемешивающим устройством. Взвешивают 4 порции нефелинового концентрата по 34 г и 1 порцию 150 г. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 34 г нефелинового концентрата. При постоянном перемешивании в течение 30 минут разлагают нефелиновый концентрат при температуре окружающей среды 15-25°С. Мешалку останавливают и переносят отстоявшуюся прозрачную суспензию в другую емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева. Оставшиеся на дне первой емкости нерастворившиеся минералы вымывают. Прозрачную суспензию нагревают до температуры 95-100°С, охлаждают и отфильтровывают на вакуум-фильтре сформировавшийся гель кремниевой кислоты. Гель кремниевой кислоты промывают 10% фосфорной кислотой, объем которой должен восстановить объем фильтрата до первоначального объема. При фильтрации на вакуум-фильтре он составит примерно 300 мл. Гель кремниевой кислоты выгружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, куда предварительно заливают обезжелезненную воду. Фильтрат вместе с промывной кислотой переносят снова в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 34 г нефелинового концентрата. Все операции повторяют. Гель, собранный после 4 операций разложения нефелинового концентрата в емкости с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, распульповывают водой, нагревают до температуры кипения и кипятят 2 часа, затем суспензию охлаждают, фильтруют, пасту сушат и подвергают термообработке при температуре 500°С.

Последнюю порцию фильтрата и промывной кислоты разбавляют водой в 1,5 раза, переносят в емкость с перемешивающим устройством, вводят 150 г нефелинового концентрата, осуществляют перемешивание до достижения рН 3.0-4.0, промывают, фильтруют, пасту подвергают сушке и термической обработке при 500°С, получая при этом конденсированный противокоррозионный пигмент. Вводят 20-40% железоокисного неорганического пигмента и перемешивают с получением противокоррозионного хроматического пигмента.

Пример 6. Приготавливают 1 дм³ 20% экстракционной фосфорной кислоты, помещают в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 27 г нефелинового концентрата. При постоянном перемешивании в течение 30 минут разлагают нефелиновый концентрат при температуре окружающей среды 15-25°С. Мешалку останавливают и переносят отстоявшуюся прозрачную суспензию в другую емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева. Оставшиеся на дне первой емкости нерастворившиеся минералы вымывают. Прозрачную суспензию нагревают до температуры 95-100°С, охлаждают и отфильтровывают на вакуум-фильтре сформировавшийся гель кремниевой кислоты. Гель кремниевой кислоты промывают 10% фосфорной кислотой, объем которой должен восстановить объем фильтрата до первоначального объема. При фильтрации на вакуум-фильтре он составит примерно 300 мл. Гель кремниевой кислоты выгружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, куда предварительно заливают обезжелезненную воду. Фильтрат вместе с промывной кислотой переносят снова в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 27 г нефелинового концентрата. Все операции повторяют 3 раза.

Последнюю порцию фильтрата и промывной кислоты разбавляют водой в 1.5 раза, переносят в емкость с перемешивающим устройством, вводят 150 г нефелинового концентрата, осуществляют перемешивание до достижения рН 3.0-4.0, отфильтровывают. Фильтрат - кремниевую кислоту - переносят в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, нагревают до 95-100°С, отфильтровывают гель кремниевой кислоты. Полученный гель и гель, собранный после 3 операций разложения нефелинового концентрата, помещают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, распульповывают водой, нагревают до температуры кипения и кипятят 2 часа, затем суспензию охлаждают, фильтруют, пасту сушат и подвергают термообработке при температуре 500°С.

Пасту солей фосфорной кислоты: алюминия, натрия и калия, промывают, фильтруют, после чего получают гидратированный, высушенный при 100°С противокоррозионный пигмент. Вводят 20-40% железоокисного неорганического пигмента и перемешивают с получением противокоррозионного хроматического пигмента.

Пример 7. Приготавливают 1 дм³ 25% экстракционной фосфорной кислоты, помещают в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 34 г нефелинового концентрата. При постоянном перемешивании в течение 30 минут разлагают нефелиновый концентрат при температуре окружающей среды 15-25°С. Мешалку останавливают и переносят отстоявшуюся прозрачную суспензию в другую емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева. Оставшиеся на дне первой емкости нерастворившиеся минералы вымывают. Прозрачную суспензию нагревают до температуры 95-100°С, охлаждают и отфильтровывают на вакуум-фильтре сформировавшийся гель кремниевой кислоты. Гель кремниевой кислоты промывают 10% фосфорной кислотой, объем которой должен восстановить объем фильтрата до первоначального объема. При фильтрации на вакуум фильтре он составит примерно 300 мл. Гель кремниевой кислоты выгружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, куда предварительно заливают обезжелезненную воду. Фильтрат вместе с промывной кислотой переносят снова в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 34 г нефелинового концентрата. Все операции повторяют 4 раза.

Последнюю порцию фильтрата и промывной кислоты разбавляют водой в 1.5 раза, переносят в емкость с перемешивающим устройством, вводят 150 г нефелинового до рН 3,0-4,0. Суспензию распульповывают водой, нагревают до 100°С и кипятят 2 часа, промывают, фильтруют, после чего получают гидратированный, высушенный при 100°С или конденсированный, прокаленный при 500°С противокоррозионный пигмент с диоксидом кремния. Вводят 20-40% железоокисного неорганического пигмента и перемешивают с получением противокоррозионного хроматического пигмента.

Противокоррозионные пигменты, полученные данным способом, являются достаточно эффективными, дешевыми и безвредными, могут быть использованы взамен хром, и свинецсодержащих пигментов. Противокоррозионная защита выше в том случае, когда в рецептуре ЛКМ используются прокаленные (конденсированные) и высушенные (гидратированные) противокоррозионные пигменты одновременно. Хорошие результаты получаются и в присутствии железоокисного пигмента.

Приготовлено несколько рецептур водно-дисперсионных красок с противокоррозионным пигментом, таблица №3. Проведены испытания в солевом растворе. Данные испытаний приведены в таблице №4.

Первая и вторая рецептуры составлены на основе прокаленного при температуре 500°С (конденсированного) противокоррозионного пигмента с диоксидом кремния (пример 4) и прокаленного при температуре 500°С (конденсированного) противокоррозионного пигмента (пример 3). Пигмент в примере 4 содержит 30% диоксида кремния, что не позволяет увеличить процентное содержание этого пигмента в рецептуре. Повышение процентного содержания приводит к растрескиванию лакокрасочной поверхности.

Третья рецептура составлена на основе смеси прокаленного при температуре 500°С (конденсированного) противокоррозионного пигмента с диоксидом кремния и высушенного при температуре 60-100°С (гидратированного) противокоррозионного пигмента с диоксидом кремния ( пример 4). Эта рецептура так же не позволяет увеличить содержание противокоррозионных пигментов из-за высокого содержания диоксида кремния.

Четвертая рецептура составлена на основе смеси прокаленного при температуре 500°С (конденсированного) противокоррозионного пигмента с диоксидом кремния (пример 4) и высушенного при температуре 60-100°С (гидратированного) противокоррозионного пигмента (пример 3).

Пятая рецептура составлена на основе смеси прокаленного при температуре 500°С (конденсированного) противокоррозионного пигмента (пример 3) и высушенного при температуре 60-100°С (гидратированного) противокоррозионного пигмента с диоксидом кремния (пример 1). Эта рецептура позволяет увеличить содержание противокоррозионных пигментов.

Шестая рецептура составлена на основе смеси прокаленного при температуре 500°С (конденсированного) противокоррозионного пигмента и высушенного при температуре 60-100°С (гидратированного) противокоррозионного пигмента (пример 4). Эта рецептура позволяет увеличить содержание противокоррозионных пигментов.

Седьмая рецептура составлена на основе противокоррозионного пигмента окрашенного железо-окисным пигментом (пример 5-7).

Пример 8. Приготавливают 1 дм³ 20% экстракционной фосфорной кислоты, помещают в емкость с перемешивающим устройством. Взвешивают 3 порции нефелинового концентрата по 27 г и 1 порцию, равную 150 г. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 27 г нефелинового концентрата. При постоянном перемешивании в течение 30 минут разлагают нефелиновый концентрат при температуре окружающей среды 15-25°С. Мешалку останавливают и переносят отстоявшуюся прозрачную суспензию в другую емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева. Оставшиеся на дне первой емкости нерастворившиеся минералы вымывают. Прозрачную суспензию нагревают до температуры 95-100°С, охлаждают и отфильтровывают на вакуум-фильтре сформировавшийся гель кремниевой кислоты. Гель кремниевой кислоты промывают 10% фосфорной кислотой, объем которой должен восстановить объем фильтрата до первоначального объема. При фильтрации на вакуум-фильтре он составит примерно 300 мл. Гель кремниевой кислоты выгружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, куда предварительно заливают обезжелезненную воду. Фильтрат вместе с промывной кислотой переносят снова в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 27 г нефелинового концентрата. Все операции повторяют. Гель, собранный после 3 операций разложения нефелинового концентрата в емкости с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, доводят водой до 3 дм³,^{нагревают до температуры кипения и кипятят 2 часа, затем суспензию охлаждают, фильтруют, пасту сушат и подвергают термообработке при температуре 500°С.}

Последнюю порцию фильтрата и промывной кислоты разбавляют водой в 1.5 раза, переносят в емкость с перемешивающим устройством, вводят последние 150 г нефелинового концентрата, осуществляют перемешивание до достижения рН 3.0-4.0, промывают, фильтруют, сушат при 100°С, получая при этом гидратированный противокоррозионный пигмент.

Оба пигмента смешивают вместе, вводят 20-40% хроматического органического пигмента и осуществляют перемешивание в устройстве, предназначенном для сухого измельчения, получая при этом светостойкий хроматический пигмент.

Проведен визуальный метод оценки интенсивности полученных хроматических пигментов.

Испытуемые образцы хроматических пигментов взяты с содержанием органического хроматического пигмента 20%, 30% и 40%. Перемешивание осуществлялось в шаровой мельнице.

Приготовлена смесь испытуемого образца хроматического пигмента в смеси с белым пигментом и смесь эталонного хроматического пигмента с тем же белым пигментом. Проведено уравнивание цвета.

Величину интенсивности рассчитывали по формуле:

где G_эт и G - навески эталонного и испытуемого пигментов в пастах с одинаковой интенсивностью окраски.

Цвет пасты с испытуемым образцом имел более чистый оттенок.

На основе той и другой пигментной смеси приготовлена водно-дисперсионная краска. Проведены испытания на светостойкость. Данные приведены в таблице №1: образцы 1, 2, 3.

Испытуемые образцы хроматических пигментов взяты с содержанием органического хроматического пигмента 20%, 30% и 40%. Перемешивание осуществлялось в мельнице ИМ-1000ВЦ (Вибрационно-центробежная).

Полученные результаты приведены в таблице №2: образцы 1.2.3.

Пример 9. Приготавливают 1 дм³ экстракционной фосфорной кислоты с концентрацией 285 г/дм³, помещают в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 34 г нефелинового концентрата. При постоянном перемешивании в течение 30 минут разлагают нефелиновый концентрат при температуре окружающей среды 15-25°С. Мешалку останавливают и переносят отстоявшуюся прозрачную суспензию в другую емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева. Оставшиеся на дне первой емкости нерастворившиеся минералы вымывают. Прозрачную суспензию нагревают до температуры 95-100°С, охлаждают и отфильтровывают на вакуум-фильтре сформировавшийся гель кремниевой кислоты. Гель кремниевой кислоты промывают 10% фосфорной кислотой, объем которой должен восстановить объем фильтрата до первоначального объема. При фильтрации на вакуум-фильтре он составит примерно 300 мл. Гель кремниевой кислоты выгружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, куда предварительно заливают обезжелезненную воду. Фильтрат вместе с промывной кислотой переносят снова в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 34 г нефелинового концентрата. Все операции повторяют. Гель, собранный после 4 операций разложения нефелинового концентрата в емкости с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, доводят водой до 3 дм³, нагревают до температуры кипения и кипятят 2 часа, затем суспензию охлаждают, фильтруют, пасту сушат и подвергают термообработке при температуре 500°С.

Последнюю порцию фильтрата и промывной кислоты разбавляют водой в 1.5 раза, переносят в емкость с перемешивающим устройством, вводят 150 г нефелинового концентрата, осуществляют перемешивание до достижения рН 3.0-4.0, разбавляют водой. Суспензию пигмента нагревают до температуры кипения и кипятят 2 часа, затем суспензию охлаждают, фильтруют, пасту подвергают сушке при 100°С или термической обработке при 500°С, получая при этом гидратированный или конденсированный противокоррозионный пигмент с диоксидом кремния.

Оба пигмента смешивают вместе, вводят 20-40% хроматического органического пигмента и осуществляют перемешивание в устройстве, предназначенном для сухого измельчения, получая при этом светостойкий хроматический пигмент.

Пример 10. Приготавливают 1 дм³ 20% экстракционной фосфорной кислоты, помещают в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 27 г нефелинового концентрата. При постоянном перемешивании в течение 30 минут разлагают нефелиновый концентрат при температуре окружающей среды 15-25°С. Мешалку останавливают и переносят отстоявшуюся прозрачную суспензию в другую емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева. Оставшиеся на дне первой емкости нерастворившиеся минералы вымывают. Прозрачную суспензию нагревают до температуры 95-100°С, охлаждают и отфильтровывают на вакуум-фильтре сформировавшийся гель кремниевой кислоты. Гель кремниевой кислоты промывают 10% фосфорной кислотой, объем которой должен восстановить объем фильтрата до первоначального объема. При фильтрации на вакуум-фильтре он составит примерно 300 мл. Гель кремниевой кислоты выгружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, куда предварительно заливают обезжелезненную воду, Фильтрат вместе с промывной кислотой переносят снова в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 27 г нефелинового концентрата. Все операции повторяют 3 раза. Вводят 20-40% хроматического органического пигмента и осуществляют перемешивание в устройстве, предназначенном для сухого измельчения, получая при этом светостойкий хроматический пигмент.

Проведен визуальный метод оценки интенсивности полученного хроматического пигмента.

Испытуемые образцы хроматических пигментов взяты с содержанием органического хроматического пигмента 20%, 30% и 40%. Перемешивание осуществлялось в шаровой мельнице.

Приготовлена смесь испытуемого образца хроматического пигмента в смеси с белым пигментом и смесь эталонного хроматического пигмента с тем же белым пигментом. Проведено уравнивание цвета.

Величину интенсивности рассчитывали по формуле:

где G_эт и G - навески эталонного и испытуемого пигментов в пастах с одинаковой интенсивностью окраски.

Цвет пасты с испытуемым образцом имел более чистый оттенок. На основе той и другой пигментной смеси приготовлена водно-дисперсионная краска. Проведены испытания на светостойкость. Данные приведены в таблице №1: образцы 4, 5, 6

Испытуемые образцы хроматических пигментов взяты с содержанием органического хроматического пигмента 20%, 30% и 40%. Перемешивание осуществлялось в мельнице ИМ-1000ВЦ (Вибрационно-центробежная).

Полученные результаты приведены в таблице №2: образцы 4, 5, 6.

Пример 11. Приготавливают 1 дм³ 25% экстракционной фосфорной кислоты, помещают в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 34 г нефелинового концентрата. При постоянном перемешивании в течение 30 минут разлагают нефелиновый концентрат при температуре окружающей среды 15-25°С. Мешалку останавливают и переносят отстоявшуюся прозрачную суспензию в другую емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева. Оставшиеся на дне первой емкости нерастворившиеся минералы вымывают. Прозрачную суспензию нагревают до температуры 95-100°С, охлаждают и отфильтровывают на вакуум-фильтре сформировавшийся гель кремниевой кислоты. Гель кремниевой кислоты промывают 10% фосфорной кислотой, объем которой должен восстановить объем фильтрата до первоначального объема. При фильтрации на вакуум-фильтре он составит примерно 300 мл. Гель кремниевой кислоты выгружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, куда предварительно заливают обезжелезненную воду. Фильтрат вместе с промывной кислотой переносят снова в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 34 г нефелинового концентрата. Все операции повторяют 4 раза.

Последнюю порцию фильтрата и промывной кислоты разбавляют водой в 1.5 раза, переносят в емкость с перемешивающим устройством, вводят 150 г нефелинового до рН 3,0-4,0. Суспензию распульповывают водой, нагревают до 100°С и кипятят 2 часа, промывают, фильтруют, после чего получают гидратированный, высушенный при 100°С или конденсированный, прокаленный при 500°С противокоррозионный пигмент с диоксидом кремния. Оба пигмента смешивают вместе, вводят 20-40% хроматического органического пигмента и осуществляют перемешивание в устройстве, предназначенном для сухого измельчения, получая при этом светостойкий хроматический пигмент.

Пример 12. Приготавливают 1 дм³ 20% экстракционной фосфорной кислоты, помещают в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 27 г нефелинового концентрата. При постоянном перемешивании в течение 30 минут разлагают нефелиновый концентрат при температуре окружающей среды 15-25°С. Мешалку останавливают и переносят отстоявшуюся прозрачную суспензию в другую емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева. Оставшиеся на дне первой емкости нерастворившиеся минералы вымывают. Прозрачную суспензию нагревают до температуры 95-100°С, охлаждают и отфильтровывают на вакуум-фильтре сформировавшийся гель кремниевой кислоты. Гель кремниевой кислоты промывают 10% фосфорной кислотой, объем которой должен восстановить объем фильтрата до первоначального объема. При фильтрации на вакуум фильтре он составит примерно 300 мл. Гель кремниевой кислоты выгружают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, куда предварительно заливают обезжелезненную воду. Фильтрат вместе с промывной кислотой переносят снова в емкость с перемешивающим устройством. При включенном перемешивающем устройстве засыпают 27 г нефелинового концентрата. Все операции повторяют 3 раза.

Последнюю порцию фильтрата и промывной кислоты разбавляют водой в 1.5 раза, переносят в емкость с перемешивающим устройством, вводят 150 г нефелинового концентрата, осуществляют перемешивание до достижения рН 3.0-4.0, отфильтровывают. Фильтрат - кремниевую кислоту - переносят в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, нагревают до 95-100°С, отфильтровывают гель кремниевой кислоты. Полученный гель и гель, собранный после 3 операций разложения нефелинового концентрата, помещают в емкость с перемешивающим устройством и устройством для подогрева, распульповывают водой, нагревают до температуры кипения и кипятят 2 часа, затем суспензию охлаждают, фильтруют, пасту сушат и подвергают термообработке при температуре 500°С. К полученному диоксиду кремния добавляют 1-3 мас.% порошкового дневного флуоресцентного органического пигмента - белофора и перемешивают с получением отбеливателя пигментов.

Таблица №1ОбразцыОбразцыСостав наполнителя% сод-е хроматичес кого пигмента в красителе% сод-е красителя в смеси с белым пигментом% сод-е хроматичес кого пигмента в смеси с белым пигментомИнтенсивность цветаСветостойкость при облучении солнечным светом, мес1Испытываемый образецSiO₂2071.47012Образец эталонный 1005510042Испытываемый образецSiO₂305.51.659016Образец эталонный 1005510043Испытываемый образецSiO₂4010410024Образец эталонный 100101010044Испытываемый образецSiO₂, Al₂(PO₄)₃208.32.56016Образец эталонный 1005510045Испытываемый образецSiO₂, Al₂(PO₄)₃3061.88320Образец эталонный 1005510046Испытываемый образецSiO₂, Al₂(PO₄)₃40114.49032Образец эталонный 10010101004

Таблица №2ОпытОбразцыСостав наполнителя% сод-е хроматичес кого пигмента в красителе% сод-е красителя в смеси с белым пигментом% сод-е хроматического пигмента в смеси с белым пигментомИнтенсивность цвета1Испытываемый образецSiO₂2010.52.195Образец эталонный 10010101002Испытываемый образецSiO₂30103100Образец эталонный 10010101003Испытываемый образецSiO₂40104100Образец эталонный 10010101004Испытываемый образецSiO₂, Al₂(PO₄)₃20112.290Образец эталонный 10010101005Испытываемый образецSiO₂, Al₂(PO₄)₃3010.5395Образец эталонный 10010101006Испытываемый образецSiO₂, Al₂(PO₄)₃40104100Образец эталонный 1001010100

Таблица №3КомпонентНомер рецептуры1234567ультратонкий сфен1713151310810конденсированный противокоррозионный пигмент с диоксидом кремния.8 67   гидратированный противокоррозионный пигмент с диоксидом кремния.  4 5 5конденсированный противокоррозионный пигмент-12--1010-гидратированный противокоррозионный пигмент---5-7-хроматический противокоррозионный пигмент------10полиакриламид1111111латекс СКС-65ГП-Б35353535353535обезжелезненная вода39393939393939Итого:100100100100100100100Антикоррозионное поведение выбранных смесей пигментов оценивали по измерению потенциала коррозии. Окрашенные металлические пластины помещали в емкость с 3% раствором соли. В таблице 4 приведены результаты испытаний покрытий после выдерживания в 3% растворе соли.

Таблица № 4№ рецептуры (по табл.3)Время пребывания в солевом растворе360720960РПРПРП1106F104F83F2106F104F83F31010106F94F41010106F94F51010106F94F61010106F94F7101010101010Примечание. Р-ржавчина; П-пузыри, 10-очень хорошо (не наблюдается), F-несколько.

Изобретение предназначено для химической и лакокрасочной промышленности. В 20-25% фосфорную кислоту вводят порциями нефелиновый концентрат. Количество H₃PO₄ - 130% от стехиометрического. Проводят разложение нефелинового концентрата 3-4 раза. Каждый раз после полного разложения очередной порции нефелинового концентрата раствор кремниевой кислоты отделяют от неразложившихся минералов. Кремниевую кислоту частично дегидратируют при 95-100°С. Полученный гель отфильтровывают, промывают 10% Н₃PO₄. Смесь фильтрата и промывной фосфорной кислоты направляют на стадию разложения очередной порции нефелинового концентрата. Промытый гель смешивают с гелем, полученным при разложении следующих порций нефелинового концентрата, распульповывают в воде, кипятят, промывают, фильтруют, сушат и термообрабатывают при 500°С с получением SiO₂. Последнюю порцию фильтрата и промывной Н₃PO₄ разбавляют водой в 1,5 раза, нейтрализуют нефелиновым концентратом до рН 3,0-4,0, сушат при 60-80°С. Получают гидратированный противокоррозионный пигмент. После его прокаливания при 500°С получают конденсированный противокоррозионный пигмент. В полученные пигменты и/или в их смесь можно дополнительно ввести 20-40% железоокисного пигмента или хроматического органического пигмента. К диоксиду кремния можно добавить 1-3 мас.% порошкового дневного флуоресцентного органического пигмента - белофора с получением отбеливателя пигментов. 6 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Способ химической переработки нефелинового концентрата, включающий введение нефелинового концентрата порциями в фосфорную кислоту, его разложение с получением монозамещенных фосфатов алюминия, натрия, калия и кремниевой кислоты, отличающийся тем, что используют 20-25%-ную фосфорную кислоту в количестве 130% к стехиометрической норме, разложение проводят 3-4 раза, при этом каждый раз после полного разложения очередной порции нефелинового концентрата полученный раствор отделяют от неразложившихся минералов, кремниевую кислоту переводят в гель, частично дегидратируя ее при 95-100°С, гель отфильтровывают и промывают 10%-ной фосфорной кислотой, смесь фильтрата и промывной фосфорной кислоты направляют на стадию разложения следующей порции нефелинового концентрата, а промытый гель кремниевой кислоты смешивают с гелем, полученным в результате разложения следующих порций нефелинового концентрата, распульповывают в воде, кипятят, промывают, фильтруют, сушат и термообрабатывают при 500°С с получением диоксида кремния, последнюю порцию фильтрата и промывной фосфорной кислоты разбавляют водой в полтора раза по отношению к исходному объему, нейтрализуют нефелиновым концентратом до рН 3,0-4,0 с последующим получением гидратированного высушенного при 60-80°С или конденсированного, прокаленного при 500°С противокоррозионного пигмента.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после нейтрализации кек отделяют от жидкой фазы, промывают, фильтруют, после чего получают гидратированный или конденсированный противокоррозионный пигмент, а жидкую фазу, содержащую кремниевую кислоту, подвергают термообработке при 95-100°С, дегидратированный гель отфильтровывают и присоединяют к гелю кремниевой кислоты, полученному ранее.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензию после нейтрализации, не разделяя на кек и жидкую фазу, подвергают кипячению при 100°С, промывают, фильтруют, после чего из полученной пасты получают гидратированный или конденсированный противокоррозионный пигмент с диоксидом кремния.4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что в полученный пигмент дополнительно вводят 20-40% железоокисного неорганического пигмента и перемешивают с получением противокоррозионного хроматического пигмента.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что к полученному диоксиду кремния или к его смеси с гидратированным или конденсированным противокоррозионным пигментом добавляют 20-40% хроматического органического пигмента и перемешивают с получением светостойкого хроматического пигмента.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что к полученному диоксиду кремния добавляют 1-3 мас.% порошкового дневного флуоресцентного органического пигмента-белофора и перемешивают с получением отбеливателя пигментов.7. Способ по любому из пп.4-6, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют в устройстве, предназначенном для сухого измельчения.