СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗООКИСНЫХ ПИГМЕНТОВ
METHOD OF IRON OXIDE PIGMENT OBTAINMENT

Предлагаемое изобретение относится к получению неорганичесих пигментов, которые могут быть использованы преимущественно в производстве декоративных строительных материалов.
Из уровня техники известны различные способы получения железоокисных пигментов из шламов газоочистки металлургического производства.
В патенте РФ №2057154, кл. C09C 1/24, опубл. 23.03.1996, предлагается способ получения коричневого железосодержащего пигмента из шламов мелкодисперсной пыли мартеновского и электросталеплавильного производства путем их гидротермальной обработки с последующей отмывкой продукта и его термообработкой. Однако в целом технология и техника реализации патента сложны.
В изобретении по патенту РФ №2256679, кл. C09C 1/24, C01G 49/02, опубл. 20.07.2005, описано получение железоокисных пигментов из сырья на основе отходов конверторного производства шлама газоочистки.
Из исходного сырья отсеивают фракцию с размером частиц не более 10 мм, подвергают обезвоживанию до влажности не более 5% путем сушки при температуре 70-110°C и измельчают до размеров частиц не более 300 мкм с получением газовой продукции - пигмента черного цвета. Для получения пигментов коричневого или красного цветов после измельчения продукт подвергают прокаливанию при температуре 300-900°C.
Этот патент является наиболее близким к предложенному способу получения железоокисных пигментов из отходов газоочистки металлургического производства. Отход является неутилизированным, и поэтому использование его в строительных материалах представляет особый интерес как с точки зрения экономического эффекта, так и с точки зрения улучшения экологической ситуации на месте хранения шламов на заводах.
Недостатками известного способа являются трудности в получении величины зерна требуемой мелкой фракции шлама и значительные потери шлама крупной фракции.
Задача, на выполнение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в создании способа получения пигментов, используемых преимущественно для окрашивания строительных материалов (силикатный кирпич, бетон, керамическая плитка и т.п.).
Техническим результатом от использования предлагаемого способа является упрощение технологии получения железоокисных пигментов, расширение ассортимента минеральных пигментов.
Это достигается тем, что в способе получения железоокисных пигментов, включающем отделение фракции крупностью до 10 мм из шлама газоочистки мелкодисперсной пыли металлургического производства, ее обезвоживание путем сушки и последующее измельчение, измельчение отделенной фракции осуществляют до размера зерен 1-10 мкм, после которого осуществляют отсеивание из полученной фракции частиц с размером более 10 мкм на вибросите и их возврат на дополнительное измельчение; обезвоживание осуществляют при температуре 100-110°C до содержания влаги 4-5%.
На фиг. 1 представлена технологическая схема установки для реализации способа получения железоокисных пигментов.
Установка включает в себя следующее оборудование, установленное по ходу технологического процесса: бункер (1) для сырья, вибросито (2) металлической пыли, аппарат для сушки (4), например шаровую мельницу (5), вибросито (6) готового продукта - пигмента, сборник (8) готовой продукции, узел (9) фасовки товарной продукции, приемники (3, 7) отсева. В процессе исследования было установлено: шлам газоочистки с влажностью 12,0-13,0 перед измельчением должен быть обезвожен, по крайней мере, до содержания влаги не более 4-5%. В противном случае наблюдаются сложности в эксплуатации соответствующего оборудования. Для обезвоживания наиболее оптимальным является интервал температур 100-110°C.
Для измельчения могут быть использованы разнообразные известные мельницы. Выбирают ту, которая наиболее удобна для работы в конкретных условиях. Степень измельчения пигмента зависит от области его применения. Для декоративной модификации силикатного кирпича целесообразно использовать фракцию с размером зерен 1-10 мкм.
Получают пигменты (осуществляют способ) следующим образом. На вибросито (2) с определенным расходом подается исходный материал (металлическая пыль), где происходит отделение нежелательных включений размером >10 мм, попавших при длительном бесконтрольном хранении материала в отвале. Отсев с вибросита (2) направляется на утилизацию, а просеянная металлическая пыль поступает в аппарат сушки (4), где происходит ее высушивание до требуемой нормы. Из аппарата сушки (4) материал направляется в шаровую мельницу (5) и далее на вибросито (6). После вибросита (6) отсев, имеющий размер зерна более заданного, возвращается в шаровую мельницу (5), а готовый пигмент поступает в сборник (8) готовой продукции и далее в узел (9) фасовки товарной продукции.
Предлагаемый способ поясняется ниже приведенными примерами.
Пример 1. Осуществляли процесс получения пигментов, как описано выше, на известном оборудовании. Использовали отход производства с содержанием влаги на уровне 12,0-13,0% масс. В процессе функционирования шаровой мельницы аппарат забивался и приходилось останавливать процесс.
Пример 2. Способ проводили, как предложено, указано в примере 1. После осушки продукта содержание влаги в пигменте не превышало 4-5% масс. Этот продукт без сложностей измельчался на стандартном оборудовании.
Пример 3. По примеру 1. Испытуемый продукт с содержанием влаги 12,0-13,0% масс. подвергался сушке. Было установлено - оптимальный температурный интервал осуществления операции сушки находится в пределах 100-110°С.
Пример 4. Процесс осуществляли, как описано в примере 1. Отход производства, освобожденный от крупных включений, просушенный при температуре 100-110°С до содержания влаги 4-5%, измельченный и отсеянный на вибросите с получением фракции с размером частиц 1-10 мкм, представлял собой готовую продукцию, пригодную для декоративной обработки силикатного изделия (кирпича, бетонных блоков и т.п.).
Предлагаемое изобретение позволяет упростить технологию получения железоокисных пигментов, расширить ассортимент минеральных пигментов за счет использования неутилизированных отходов газоочистки металлургического производства, улучшить экологическую ситуацию в районе хранения шламов. Крупные составляющие исходного сырья, не подлежащие прямому использованию, целесообразно направить в качестве укрепляющего компонента (накопителя) в битумную массу для дорожного строительства. Предложенный способ был апробирован на отходе металлической пыли Выксунского металлургического завода Нижегородской области. Испытания подтверждают возможность реализации способа, обеспечивающего утилизацию отходов, упрощение производства красителей, снижение стоимости целевого продукта, улучшение следующих показателей пигмента: содержание оксидов железа от 42 до 47%, диспергируемость ≤1 мкм.