Антикоррозионные свойства неорганического пигмента, синтезированного с использованием промышленного отхода

УДК 667.632.2

Э. А. Байбурина, М. Р. Зиганшина, С. А. Карандашов,

А. И. Шакирова

АНТИКОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА НЕОРГАНИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА, СИНТЕЗИРОВАННОГО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОМЫШЛЕННОГО ОТХОДА

Ключевые слова: катализатор отработанный, пигмент, синтез, керамическая технология.

Исследованы ингибирующие свойства пигмента, синтезированного из отхода отработанного хромсодержа-щего катализатора по керамической технологии. Установлено, что при добавлении оксида цинка в качестве модификатора в состав шихты приводит к стабилизации содержания водорастворимых веществ и повышению ингибирующих свойств.

Keywords: the spent catalyst, pigment synthesis, ceramic technology.

We investigated the inhibitory properties of a pigment synthesized from spent chromium-containing catalyst waste ceramic technology. It is found that the addition ofzinc oxide as a modifier in the blend leads to stabilization of water soluble substances and increase inhibitory properties.

К наиболее распространенным эффективным антикоррозионным пигментам относятся хроматные (кроны), содержащие анион CrO4-2, способный пассивировать поверхность металла.

Несмотря на токсичность, хроматные пигменты продолжают применятся, т.к. альтернатива им до сих пор не найдена. Кроме того, хроматные пигменты отличаются высокой стоимостью, обусловленной ограниченностью сырьевой базы их производства. Одним из возможных путей её пополнения является использование хромсодержащих техногенных отходов, повышенная токсичность которых создает значительные проблемы с их захоронением. В связи с этим, актуальны исследования, направленные на поиск оптимального решения в разработке антикоррозионных пигментов [1-4].

Учитывая минеральный состав, исследовалась возможность использования непосредственно исследуемых отходов: отхода печи с электрофильтра (ОП) и отхода равновесного катализатора (ОК) в качестве пигментного наполнителя.

Антикоррозионное действие пигментов определяли по характеристикам их водных вытяжек, находящихся в контакте со стальной поверхностью. Водные вытяжки исследуемых отходов имеют нейтральную реакцию. Коррозионный потенциал ста-

Таблица 1 -Малярно-технические параметры продуктов термообработки

ли, контактирующей с вытяжками установился в области, отвечающей пассивному состоянию поверхности (рис. 1).

Рис. 1 - Кинетика коррозионного потенциала водных вытяжек. КЖП

Определение физико-химических характеристик полученных продуктов показаны в таблице 1.

Маслоёмкость, г/100г Плотность, г/см3 Содержание водорастворимых веществ, % рН водной вытяжки

ОП 800°С 28,8 3.23 1.99 6.35

ОК 800°С 38.6 3.34 1.91 7.25

С целью повышения достоверности результатов ингибирующую способность исследуемых объектов в водной среде в присутствии коррозионноактивно-го агента (в водных вытяжках в 3% растворе №С1) дополнительно оценивали методом малой линейной поляризации на потенциостате ГРС-Рга, управляемом компьютером. Поляризационные кривые на стальных образцах в контакте с водными вытяжками снимали в трехэлектродной ячейке в диапазоне по-

ляризации ±30 мВ при скорости развертки потенциала 0,2 мВ/с. Пигмент ТОХЦ проявляет высокие ингибирующие свойства только в покрытиях, а его водная вытяжка в нейтральных средах не оказывает пассивирующего действия на сталь.

Результаты проведения электрохимических испытаний водных вытяжек исходных отходов показаны на рисунке 2.

Основным количественным критерием может служить ток коррозии стали 1к (мкА/см2). Величина тока коррозии в фоновом электролите составила 20 мкА/см , в вытяжках ОП - 13 мкА/см2, ОК -7 мкА/см2.

Поляризационная кривая

Рис. 2 - Потенциодинамические поляризационные кривые, характеризующие поведение стали 08 кп в контакте с вытяжкой ОП

Достигнуто значительное снижение содержания водорастворимых веществ (рис. 3), однако вследствие удаления соединений хрома 6+ снизилось содержание хромата бария, что привело к снижению ингибирующей способности.

4 1

0 5 10 15

Содержание гидроксида бария в шихте, мас.%

Рис. 3 - Содержание водорастворимых веществ в продуктах модификации гидроксидом бария в зависимости от его содержания в шихте. 1 - ОК, 2 - ОП

С целью дальнейшей оптимизации физико-химических и ингибирующих свойств проводилась модификация непромытых отходов с гидроксидом бария (табл. 2).

Использование гидроксида бария позволяет интенсифицировать реакцию образования хромата вследствие более высокой реакционной способности оксида бария, образованного при разложении гид-роксида непосредственно при прокаливании, так как они образуются ш sity, при повышенной температуры из гидроксидов.

Таблица 2 - Малярно-технические параметры продуктов термообработки отходов с гидроксидом бария

Маслоём-кость, г/100г Плотность, г/см3 рН водной вытяжки

ОП-Б.3 800°С 25,2 3,25 7.2

ОП-Б.12 800°С 26,8 3,42 8,6

ОП-Б.15 800°С 29,6 3,92 8,9

ОК-Б.3 800°С 33,0 3,45 6.8

ОК-Б.12 800°С 34,0 3,49 8.2

ОК-Б.15 800°С 35,1 4,15 9,2

ГТО катализатор 35,6 3,23 6.9

Наблюдается оптимальное значение

рассматриваемого показателя. При невысоком содержании гидроксида бария в шихте содержащиеся в отходах растворимые соединения хрома 6+ переходят в состав малорастворимого хромата бария. Дальнейшее увеличение модификатора приводит к увеличению степени конверсии оксида хрома 3+ в хромат бария, что обуславливает некоторое повышение содержания водорастворимых веществ. Величина тока коррозии двух линеек продуктов модификации в интервале содержания гидроксида бария в шихте 3-15 мас.% слабо меняется.

Литература

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

2. Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов. - Л.: Химия, 1974. - 656 с.

3. Зиганшина М.Р., Конов Ф.А., Вахин А.В. Влияние отвердителей на антикоррозионные свойства эпоксидных покрытий Вестник КГТУ, 2013, №11, С.228-230.

4. Зиганшина М.Р. Оценка противокоррозионных свойств природных и синтетических марганецсодержащих пигментов / М.Р. Зиганшина, С.Н. Степин, Э.Д. Гатауллина // Вестник, КГТУ - 2006. - №4. - С.135-141.

© Э. А. Байбурина - аспирант каф. химической технологии лаков и красок КНИТУ, М. Р. Зиганшина - канд. хим. наук, доцент той же кафедры, С. А. Карандашов - магистр той же кафедры, А. И. Шакирова - магистр той же кафедры.

© Е. А. Baiburina - graduate student of the department of the department of Chemical Technology of varnishes and paints KNRTU,zigmay4@maiLru, M. R. Ziganshina - Assistant professor of the department of the department of Chemical Technology of varnishes and paints KNRTU , S. A. Karandashov - Master of KNRTU, seregak2005@yandex.ru, A. 1 Shakirova - Master of KNRTU.