Фролова Л.А., Пивоваров О.А., Сергеева О.В., Галивец Ю.Д.

Государственное высшее учебное заведение

«Украинский государственный химико-технологический университет»

Переработка отходов металлургической промышленности с получением красного пигмента

На металлургических предприятиях образуется огромное количество отработанных травильных растворов, которые либо сбрасываются в водоемы, либо используются для получения сульфата железа. В процессе регенерации отработанных травильных растворов производятся отходы, содержащие до 97-98 % оксида железа. Крупнодисперсный оксид железа, получаемый из отходов травильных ванн, содержит некоторое количество примесей, а также хлорид-ионы, что ограничивает его применение. Преимущественно он используется на аглофабриках. В Украине в настоящее время лакокрасочная промышленность испытывает дефицит в качественных железосодержащих пигментах.

В связи с ухудшением экологической обстановки актуальна разработка ресурсосберегающих технологий, позволяющих заменить традиционное сырьё в существующих производствах, подходящими промышленными отходами. Поэтому целесообразным является работа над технологиями получения качественного красного железооксидного пигмента из отходов отработанных травильных растворов [1-5].

Известно, что в пигментах нежелательно допускать содержание хлоридов выше 0,15%, поэтому исследовалась возможность использования термической обработки для обесхлорирования оксидов железа. В ходе проведения экспериментов исследовался фазовый состав, содержание основных компонентов в исходном сырье, маслоемкость, цветовые характеристики, рН водной вытяжки пигментов.

Содержание хлоридов в оксиде определялось гравиметрически. Фазовый состав определяли с помощью дифрактометра ДРОН-2, цветовые характеристики и чистоту цвета пигментов – с помощью компаратора цвета ФКЦШ-М.

Предварительными исследованиями установлено, что содержание хлоридов составляет в отходах – 0,2-0,25%, т.е. выше, чем в пигментных материалах. Термическую обработку оксида железа проводили в печи. Водяной пар подавался в печь по перфорированной трубе в центре аппарата. Результаты исследований показали, что термическая обработка оксида железа в присутствиии водяных паров эффективно позволяет снизить содержание ионов хлора в 2,5-5 раз, основная фаза – α-Fe₂O₃. Цветовые характеристики пигмента практически не зависят от режима проведения процесса. Наименьшее содержание остаточного хлора при этом составило 0,12%. Общее время контакта обрабатываемого порошка и водяных паров, обеспечивающее необходимую степень очистки от хлоридов, составляет 15-20 мин.

Таблица 1 Цветовы показатели полученного пигмента

Состав	КДО, %	X	Y	Z	x	y	λ, нм	Р, %
100% Fe2О3	12,76 13,09	18,49	15,15	4,935	0,4792	0,3928	630	10

где: Х, У, Z - координаты цвета;

х, у - координаты цветности;

КДО - коэффициент зеркального отражения, %;

λ - длина волны, нм;

Р - чистота цвета, %.

Разработанная принципиальная технологическая схема получения красного железооксидного пигмента с использованием термической обработки оксида железа, которая включает в себя такие аппараты: прокалочную печь для удаления хлоридов, дезинтегратор для достижения необходимой дисперсности оксидов и бункер-накопитель (рис.1).

Рис. 1 Технологическая схема получения красного железооксидного пигмента: 1 –печь; 2 – дезинтегратор; 3 – бункер

Литература

1. Фролова Л.А, Смотраев Р.В, Олейников В.Г. Исследование процесса извлечения меди и цинка из отработанного катализатора НТК-4 // Вопросы химии и хим. технологии.– 2007.– №6.– С.99-101.

2. Исследование процесса восстановления Fe³⁺ до Fe²⁺ при переработке жидких железосодержащих отходов / Р.В.Смотраев, Л.А. Фролова, А.И.Усатюк, Ю.Д Галивец // Вопросы химии и хим. технологии – 2008.– №3.–С.79-82.

3. Мачикина, Т.А. Получение красного железоокисного пигмента из магниевых колчедановых огарков / Т.А.Мачикина, В.И.Богданов, П.Д.Торгашев // Известия вузов. Химия и химическая технология.- 1974.- №6.- С.865-869.

4. Индейкин, Е.А. Пигментирование лакокрасочных материалов / Е.А.Индейкин, Л.Н.Лейбзон, И.А.Толмачев.-Л.: Химия.-1986.-160с.

5. Орлова, А.М. Исследование возможности использования гальваношламов в качестве пигмента / А.М.Орлова, А.М.Славин // Вестник МГСУ.- 2009.- №3. Спецвыпуск.- С. 154-159.