Способ получения цинкнитратфосфатного концентрата Советский патент 1993 года по МПК C01B25/37 

|(/

К

Изобретение относится к получению онцентратов фосфатирования, применяеых в автомобильной, тракторной и других траслях промышленности для нанесения осфатного слоя перед окраской лакироваи€ м, волочением.

Известен способ получения. цинкнитатфосфатнрго концентрата nyteM растворенйя в воде моноцинкфосфатов, нитрата цинка, фосфорной кислоты,Недостатком этого способа является прллменвние индивидуальных химических соединений, что значительно удорожает процесс, так как на изготовление их требуются определенные трудозатраты.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ полуЧй;Ния цинкнитратфосфатного концентрата заключающийся в растворении окиси цинка в смеси фосфорной и азотной кислот. Способ осуществляют следующим образом,

1,Приготовление смеси фосфорной и азотной кислот.

2,Добавление умягченной воды или конденсата-в смесь кислот,

3,Введение в смесь кислот порошкообрэзной окиси цинка при механическом пёремешмвании,

4,Температура процесса , .При введении окиси цинка наблюдается.перегрев реакционной смеси. Температуру поддерживают путем подачи в рубашку охлаждаемой врдь),

5,Сжорость подачи окиси цин.ка 35,587,5 кг/ч м,. 6,Общая продолжительность процесса, обеспечивающая получение стабильного по составу концентрата, 8-12 ч,

(Недостатками известного способа получения цинкнитратфосфатного концентрата является:

1,При растворении порошкообраз.ной окиси цинка из-за плохой смачиваемости смесью кислот наблюдается процесс комкования, что значительно снижает скорость растворения и стабильность концентрата,

2,Сравнительно велико время, затрачиваемое на получение стабильного по составу концентрата, и составляет 8-12 ч,

3,Низкая стабильность состава раствора: готовый продукт в различных партиях имеет значительные колебания в составе (см,табл.1).

Таким образом, недостатком известного способа является низкая стабильность концентрата, характеризующаяся продолжительностью корректировки с целью получения заданного состава и колебаниями концентрации компонентов в составе.

Целью изобретения является повышение стабильности состава концентрата.

Цель достигается описываемым способом получения цинкнитратфосфатног.о концентрата фосфатирования, включающим растворение окиси цинка в смеси фосфорной и азотной кислот, причем окись цинка перед растворением смешивают с водой в весовом соотношеьули пО: H2CV 1:1-3, и полученную суспензию подают в смесь кислот со скоростью 104-150 KrZnO/ч м.

Отличиями способа являются предварительное получение водной суспензии окиси цинка в весовом соотношении ZnO:H20

5 И скорость подачи суспензии цинка - 104-150 кг ZnO/ч-м.

Сущность способа состоит в том, что

введение воднрй суспензии окиси цинка в

смесь кислот позволяет интенсифицировать

0 процесс,при этом не наблюдается разогрев

реакционной массы. Равномерно и быстро

устанавливается рН реакционной смеси, что

позволйет осуществлять контроль по рН

концентрата за соотношением ZnO/P205

5 -N03. т-е, позволяет значительно повысить

стабильность концентрата,

Пример 1, В смесь фосфорной и азотной кислот, содержащую 871,2 кг 73%ной Н2Р04 и 943,8 кг 56%-ной HNOa. нахо0дящуюся в реакторе емкостью 3 М-, при температуре бЬ°С и механическом перемешивании приливают водную суспензию в весовом соотношении ZnO:H20 1:2,0 со скоростью 150,0 кг ZnO/4-м (ZnC 10(J%), 5 Продолжительность загрузки 1,1 ч, количество ZnO 491,7 кг. Смесь перемешивают в течение 1 ч. Общая продолжительность процесса 2,1 ч. Получен концентрат (3300 кг) КЦФ-1 с концентрацией, мас,%:

0

Цинк.12,1

Фосфаты,13,9

Нитраты15,7

ВодаОстальное.

Жидкость прозранная, отсутствует нерастворимый остаток. Производительность одной операции 500 кг конц, 1 /ч м.

Пример 2. В смесь фосфорной и азотной кислот, содержащую 125,4 кг 73%ной НзР04 и 475 кг 56%-ной HNOs, находящуюся в реакторе емкостью 3 м , при

0 температуре «60°С приливают водную суспензию окиси цинка в весовом соотношении ZnO:H20 1:3 со скоростью 104 кг ZnO/ч- м (ZnO 100%). Продолжительность загрузки 1,5 ч (количество ZnO 455,4 кг;). Смесь перемешивают в течение 1 ч. Общая продолжительность процесса 2,5 ч. Получен концентрат (3300 кг) с концентрацией, мас,%:

11.1

20.0

8.0

Остальное

1.47т/м 5

Нерастворимый остаток отсутствует. Производительность одной операции 440 кг, конц./ч м .

Пример 3, В смесь фосфорной и азотной кислот, содержащую 1600.5 кг 73%ной HaPOd и 570.9 кг 56%-ной HNOa. находящуюся в реакторе емкостью 3м . при температуре приливают 147,51 кг конденсата, перемешивают, затем приливают водную суспензию окиси цинка в весовом соотношении ZnO:H20 1:1 с. скоростью 148,2 кг ZnO/ч 100%). Продолжительность загрузки 1,1 ч (количество окиси цинка 491.7 кг) с последующим перемешиванием 2ч. Общая продолжительность процесса 3.1 ч. Получен концентрат (3300 кг) со следующей концентрацией, мас.%: Цинк12.0

Фосфаты25.4

Нитраты9.5

Плотность1,59т/м

Нерастворимый остаток отсутствует. Производительность операции 366 кг конц./ч м .

П р и м е р 4 (непрерывный процесс). Фосфорную кислоту (73%-ную НзР04) и азотную кислоту (56%-ную HfsJOa) из емкостей непрерывно центробежным насосом подают в напорные баки, избыток по переливным трубам возвращается в циркуля ционные емкости. Отдельно в репульпаторе приготавливают водную суспензию окиси jLiMHKa Т:Ж 1:1,7. Суспензия окиси Цинка епоерывно поступает в реактор емкостыо 3м с механическим перемешиванием через регулирующий клапан, управляемый регулирующим 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. 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 ZnO/ч. Время пребывания концентратаув реакторе 2 ч. Автоматическое регулирование процесса осуществля-от по рН реакци онной среды в пределах 0,5 ед. .рН при температуре 60°С. Концентрат через внутреннюю переливную трубу самотеком поступает в промежуточную емкость, а оттуда - в сборник готбвой продукции. Производительность установки 2200 кг/ч или 730 кг

конц./ч м. Концентрат имеет концентрацию, мас.%:

Цинк12,5

Фосфаты15.5

Нитраты15.5

Водаостальное

Нерастворимый остаток 0,1 Плотность1.47 т/м.

В табл. 2-7 приводится Обоснование выбранных интервалов параметров процесса для различных концентратов.

Как видно из табл. 2-7 цинкнитратфосфатные концентраты в заявленных интервалах параметров (примеры 2-4 и 8-10 всех таблиц) обладают высокой стабильностью по составу и минимальной продолжительностью корректировки, обеспечивающей стабильный состав концентрата. При увеличении соотношения Т:Ж в суспензии (ZnO : НгО 1 : 0.5) резко увеличивается вязкость, что делает эту суспензию нетехнологичной (суспензия забивает трубопроводы, коммутации). Возрастает вреМя. обеспечивающее стабильность концентра та по составу и одновременно увеличивается колебание концентрации основных компонентов.

При уменьшении Т:Ж в суспензии (ZnO: : Н20 1:3,5) Существенно снижается концентрация основных компонентов концентратов и не обеспечивается получение концентратов необходимого состава.

При скрро ти подачи суспензии ниже заявленного интервала 102 кг ZnO/ч м возрастает продолжительность корректировки, обеспечивающая стабилизацию состава (10,5-7,5 ч), и значительны отклонения по содержанию основных компонентов от партии к партии. Это обусловлено тем, что при низкой скорости подачи суспензии окиси цинка изменяется упругость паров над раствором и возрастают потери нитратов.

При увеличении скорости подачи суспензии окиси цинка выше заявленного предела 155 кг ZnO/ч м , с одной стороны,, наблюдается разогрев реакционной массыи разложение НЫОз, а с другой - быстрое увеличение концентрации ZnO в системе приводит к образованию соединений цинка других степеней замещения. Эти две причины существенно ухудшают стабильность состава концентратов, увеличиваются отклонения в содержании основных компонентов.

Примеры 6 и 12 характеризуют извест-. ный состав получения цинкнитратфосфатных концентраторов путем растворения порошкообразной окиси цинка в смеси кислот.

Применение способа позволяет улучи ить качество концентрата фосфатирования. а именно увеличить его стабильность, т.е. стабализировать содержание компонентов и сократить время корректировки состава, осуществить перевод периодического процесса на непрерывный..Кроме того, за счет ликвидации стадии дозирования порошкообразной окиси цинка в смесь кислот и отсутствия разогрева, связанного с выделением окислов азота, улучшается санитарное состояние производства. (56) Багатиков С.Г., Суханова Н.А. Практикум по технологии лакокрасочных покрытий, М.: Химия, 1982, с, 42.

Технологический регламент производства фосфатирующего концентарта КГЮ Куйбыщевфосфор. 1980.

Т а б л и ц а 1

Цинкнитратфосфатный концентрат КФ-3

Высокая вязкость суспензии, плохая текучесть. Разба8ление концентрата, требуется упарка, Сильное комкование.

Таблица 2

Цинкнитратфосфатный концентрат КФЭ-1

Из-за высокой вязкости низкая текучесть пульпы.

Требуется упарка.

Сильное комкование, разогрев.

Разогрев, потери НМОз.

Прототип.

Цинкнитратфосфатный концентрат КЦФ-1

Т л б л и И о 3

Таблица 4

Высокая вязкость, суспензия имеет плохую текучесть. Разбавление концентрата, требуется упарка. Сильный |эазогрев, комкование. Разогрев. потери НЫОз. Прототип.

Цинкнитратфосфатный концентрат КФ-1

Из-за высокой вязкости, плохая текучесть. Разбавлен концентрат, требуется упарка. Сильный разогрев, комкование. Сильный разогрев, потери НЫОз.

ррототип.

Продолжение табл. 4

Таблица 5

Цинкнитратф | фатный Концентрат КФЭ-2

Из-за высокой вязкости, плохая текучесть. Разбавлен концентрат, требуется упарка. Сильный разогрев, комкование, Сильный разогрев, потеря HNOg. Прототип.

Цинкнитратфосфатный концентрат КФЭ-3

Таблица 7

Высокая вязкость, плохая текучесть. Разбавлена, требуется упарка. Сильный разогрев, комкование. Сильный разогрев, потери HNOs. Прототип.

Формула изобретения,

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИЙКНИТРАТФОСФАТНОГО КОНЦЕНТРАТА, включающий растворение окиси цинка в смёЬи фосфорной и азотной кислот, отличающийПродолжение табл. 7

ся тем что, с целью повышения стабильности состава концентрата, окись цинка перед растворением смешивают с водой, в массовом соотношении 1«: 1 - 3 и полученную суспензию подают в смесь кислот со скоростью 104- 150 кгZnO/ч м.