Способ получения цинковых кронов Советский патент 1982 года по МПК C25B1/00 C09C1/08 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИНКСВЫХ КРОНОВ

Изобретение относится к произвоцству неорганических пигментов, а именно к эпектропитическому получению цинкового крона непрерывным способом. Известен способ получения цинковых кронов путем взаимодействия оксида цинков с бюфоматом калия в присутствии соляной кислоты flj- Суммарное уравнение этого процесса имеет вид ,5-КаСГа07 зное ,5И,0- н -41ио -сг Оу -V ксе Недостатком известного способа явл ется дефицит оксида цинка, многостадий ность процесса и большое количество сточных вод. Цель изобретения - упрощение спосо ба и устранение сточных вод при сохра нении высокого качества цинковь1Х кронов. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения цинковых кронов путем взаимодействия цинкосодержащего компонента с бихроматом к.а ЛИЯ в присутствии минеральной кислоты при поддержании рН в растворе 6-7, взаимодействие ведут электрохимически в электролизере с растворимым цинкевым анодом при анодной плотности тока 3-6 А/дм , в качестве минеральной кислоты используют азотную кислоту и процесс ведут в электролите при следующем соотношении компонентов, в нем, г/л: Двухромовокислый калий (в пересчете на хромовый ангидрид)14-16 Азотнокислый калий10О-35О ВодаДо 1 п В предлагаемом электрохимическом получении цинкового крона добавление в хромсодержащий электролит азотной кислоты до значения рН 6-7 способствует электрохимическому растворо}шю ци1 кового анода и образованию в гфикатодном хдзостранстве эквивалентных количеств гидроксильных ионов, которые пря последующем взаимодействии с ионами цинка и хромата дают крон, отвечающий стандарту.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В электролизер со скс остью 69 см /мин подают раствор, содержащий бшфомат и нитрат калия и азотную кислоту, и пропускают электрический ток плотностью 3-6 А/дм Образуется суспензия крона. Осадок отфильтровывают и направляют на сушку, а маточные растворы, содержащие избыточное количество нитрата, образовавщегося- в элек-, олизере в результате нейтрализации азотной кислоты щелочью, подаются на упарку.

В зависимости от количества получающихся промывных вод упарку раствора 1ФОИЭВОДЯТ до таких концентраций, чтобы после кристаллизации отделился избыточный нитрат щелочного металла, а оставщийся маточник после смещения с промывными водами содержал бы нитрат в 1Чэеделах 10О - 350 г/л.

Введение процесса при плотности тока более 6 А/дм приводит к увеличению интенсивности растворения цинкового анода. Увеличивается концентрационная и электрохимическая поляризация, ионы цинка восстанавливаются на катоде и загрязняют конечный продукт. Кроме того, хфоведение процесса при плотности тока более 6 А/дм приводит к образов)анию в ббъеме электролизера болыиих количеств гидроксил-ионов, что связано с преимущественным протеканием Щ)оцесса образования гидроокиси цинка. Таким образом, для регулирования необходимой скорости образования гидроокиси требуется постоянное подкисление в объеме электролизера. Снижение же плотности тока шике 3 А/дм экономически нецелесообразно, так как уменьшается выход 1фодукта, суспензия получается с малой концентрацией твердой 4ракции (крона), увеличиваются расходы на фильтрацию и упарку.

Гидроокись цинка имеет значительно меньщую растворимость, чем дромат цинка, и поэтому в слабощелочной и щелочной средах преимущественно проходит реакция образования гидроокиси цинка (полное осаждение при рН 8) с последующим протеканием образования ионов

Н 2 О (pH 10j5). Таким образом, в щелочной среде цинковый крон получать I невозможно. В кислой среде прк электрохимическом растворении цинкового анода 5 в объеме электролизера образуются только ионы двухвалентного цинка, а образования гидроокиси цинка невозможно. Следовательно, и в кислой среде исключается возможность получения стандартв кого крона.

Одновременное образование в объеме электролизера ойадков гидроокиси цинка и хромата цинка в требуемых соотношениях возможно лишь Щ1И рН 6 - 7. Изме5 нение рН в этом интервале приводит к изменению соотношения в кроне гидроокиси цинка и ;фомата цинка в прецепах требований ГОСТа.

Верхнее значение,концентрации нитрата 350 г/л обусловлено его растворимостью. Электролит не должен быть насыщенным по отношению к нитрату щелочного металла, так как в противном

случае начинается загрязнение крона и 5 увеличивается расход промывных вод на стадии фильтрации.

При концентрации нитратов щелочных металлов ниже 10О г/л резко снижается эффективность электрохимического раство0 рения цинка.

П р и м е р. В электролизер непрерывного действия, изготовленный из органического стекла,i-имеющий прямоугольную форму, снабженный лопастной мешал5 кой и холодильником, подают из смесителя электролит состава, г/л:

КлСг-О- (в пересчете на . ,)14

ННОзДорН 6

ВодаДс7 1 п

Рабочий объем электролизера 720 мл, скорость подачи электролита 6 см /мин, температура 20 С, плотность тока 3 А/дм. После выхода на стационарный режим за последующие 4 ч образуется 20 г крона состава: 24,3% СгО, 66,9% 2цО, который имеет укрывистость 125 г/м и малоемкость 45. 0 в маточном раствсре концентрация КМО увеличивается до 260 г/л. Объем маточника, получающегося за 4 ч электролиза, составляет 1440 смЛ Часть его в количестве 500 см подают на 5 упарку до конечного объема 220 см (бОО г/л), из которого последующим охлаждением вьщеляют 5 г нитрата калия. Раствор, оставшийся после кристаллизации, соединяют с оставшимся матдчником, не прошедшим стадию упарки, и (Подают в смеситель на корректировку. Полученный крон otaenaeT ГОСТу 16763-71. Способ может .быть использован для гфиготовления цинкового крона, который в настояшее время получается в промышленности только химическим методом из окиси цинка и хромовой смеси. Он позволяет получать стандартный продукт. В результате практической реализации пред ложенного способа будут исключены газовые и жидкостные выбросы, снижены расходные коэффициенты по сырью, устра нены сточные воды. Технико-экономичеркий эффект способа по сравнению с применяемым в настоящее время химическим способом определ ется заменой окиси цинка на металлический цинк и снижением расходных коэффицинетов по сьфью. Повьпиение экономич ности 15)оизводства достигается также за счет выпуска побочного щ)одукта нитрата щелочного металла, выход которого составляет 25-30% от массы получаемого крона. Формула изобретения Способ получения цинковых кронов путем взаимодействия цинкосодержащего компонента с бихроматом калия в гфисутствии минеральной кислоты гтрк поддержании рН в растворе 6-7, о т л и Ч а ю ш и и с я тем, что, с целью упрощения способа и устранения сточных вод при сохранении высокого качества цинко ьгх кронов, взаимодействие ведут электрохимически в электролизере с растворимым цинковым анодом при анодной плотности тока 3-6 А/дм ,.в качестве мине ральной кислоты используют азотную кислоту и процесс ведут в электролите при следующем соотношении компонентов в нем, г/л: Двузфомовокислый калий (в пересчете на хромовый ангидрид)14-16 Азотнокислый калий1ОО-35О ВодаДо 1 п Источники информации, щэинятые во внимание при экспертизе 1. Беленький Е. Ф., Рискин И. В. Химия и технология пигментов. Л., 1960, с. 307.