способ получения пигмента белого цвета

Формула изобретения

Способ получения пигмента белого цвета путем измельчения исходного сырья и обжига, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют неспекающийся уголь и отходы его обогащения, обжиг осуществляют при температуре 700-800С в течение 1-2 ч, а пигмент имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ 49,3-50,9; Аl₂О₃ 34,5-35,5; Fе₂О₃ 1,0-1,8; TiO₂ 1,1-1,5; CaO 1,2-1,3; MgO 0,3-0,4; Na₂O+K₂O 7,3-9,2.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения пигмента белого цвета и может быть использовано в производстве красок, керамики, резины и пластика.

Известен способ получения белого пигмента, включающий диспергирование в воде кислого фторсодержащего геля кремниевой кислоты и распылительную сушку при 140-400С в течение 3-5 с (а.с. СССР №1137076, заявл. 04.07.83 г., МПК С 01 В 33/18 “Способ получения белой сажи”, авторами которого являются Загудаев А.М., Халтурин В.А., Ширинкин Л.Г. и др.). Недостатком данного способа является сложность технологического процесса.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ получения пигмента белого цвета путем измельчения каолина до размера частиц 0,2 мм и обжига при температуре 1350С. Обожженный каолин используют как наполнитель, способствующий увеличению объема продукции, для стабилизации красочных суспензий, утолщению грунта, повышению вязкости красочных суспензий, придающих пленке матовую или глянцевую поверхность (Обзорная информация. Выпуск 4. Геология, методы поисков, разведки и оценки месторождений твердых полезных ископаемых. Каолинодобывающая отрасль зарубежных стран: состояние и тенденции развития. Геоинформмарк, Москва, 2000, стр.12-13). Получение пигмента белого цвета из каолина является сложным и дорогостоящим производством. В природе нет белых каолинов в количествах, достаточных для промышленного использования, поэтому для получения белого пигмента кроме обжига требуется дополнительная химическая обработка.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является упрощение технологии и расширение сырьевой базы. Поставленная задача решается тем, что в способе получения пигмента белого цвета путем измельчения исходного сырья и обжига, в качестве исходного сырья используют неспекающийся уголь и отходы его обогащения, обжиг осуществляют при температуре 700-800С в течение 1-2 часов, а пигмент имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ 49,3-50,9; Аl₂О₃ 34,5-35,5; Fе₂О₃ 1,0-1,8; TiO₂ 1,1-1,8; CaO 1,2-1,3; MgO 0,3-0,4; Na₂O+K₂O 7,3-9,2. При этом неспекающийся уголь - это уголь, не обладающий свойством давать спекающийся остаток при нагревании после выделения летучих веществ, а отходы обогащения - это продукт обогащения угля, который по зольности занимает промежуточное место между углем и отходами (например, шламы, хвосты, промпродукт).

Способ осуществляют следующим образом.

Неспекающийся уголь и отходы его обогащения измельчают и обжигают в печи при температуре 700-800С в течение 1-2 часов, охлаждают на воздухе и получают тонкодисперсный порошок, который имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ 49,3-50,9; Аl₂O₃ 34,5-35,5; Fе₂О₃ 1,0-1,8; ТiO₂ 1,1-1,5; CaO 1,2-1,3; MgO 0,3-0,4; Na₂O+K₂O 7,3-9,2; плотность 2,5 г/см³, рН 6,8.

Пример 1. 100 г неспекающегося угля измельчают и обжигают в печи при температуре 700С в течение 1 часа. Охлаждают на воздухе и получают тонкодисперосный порошок - пигмент белого цвета.

Пигмент имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ 50,9; Аl₂O₃ 35,5; Fе₂O₃ 1,0; ТiO₂ 1,2; CaO 1,2; MgO 0,3; Na₂O+K₂O 7,8.

Пример 8. Отходы обогащения неспекающегося угля 100 г измельчают и обжигают в печи при температуре 800С в течение 1 часа. Охлаждают на воздухе и получают тонкодисперсный порошок - пигмент белого цвета.

Пигмент имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ 49,3; Аl₂O₃ 34,5; Fе₂O₃ 1,8; TiO₂ 1,2; CaO 1,28; MgO 0,35; Na₂O+ K₂O 7,3.

Примеры 2,3 осуществляют аналогично примеру 1.

Примеры 4-5 осуществляют аналогично примеру 1 за исключением температуры обжига.

Примеры 6-7 осуществляют аналогично примеру 1 за исключением продолжительности обжига.

Примеры 8-10 осуществляют аналогично примеру 1 только в качестве исходного сырья используют отходы углеобогащения.

Пигмент, полученный из угля и отходов его обогащения, представляет собой высокодисперсный порошок, поэтому отпадает необходимость в специальном перетирающем оборудовании. Кроме того, низкое содержание водорастворимых примесей в пигменте – 0,5% позволяет использовать пигмент в красочных композициях для защитных покрытий и составах вододисперсионных красок.

В таблице представлены малярно-физические показатели пигмента белого цвета, полученного предлагаемым способом, и примеры его осуществления. Как видно из таблицы при температуре обжига 700-800С и продолжительности 1-2 часа при использовании в качестве исходного сырья как неспекающегося угля, так и отходов его обогащения получают высокодисперсный пигмент белого цвета (примеры 1-3; 8-10) с белизной 88,8-92,2%, хорошей укрывистостью - 33,9-35,2 г/м², маслоемкостью 24,5-25,0 г/100 г. Кроме того, пигмент обладает кислотостойкостью, массовая доля водорастворимых веществ составляет менее 0,5%, остаток после мокрого просева на сите 0,063 отсутствует. При температуре обжига 600С (пример 4) и продолжительности обжига менее 1 часа (пример 6) получить белый пигмент не представляется возможным, т.к. исходное сырье не полностью сгорает. Высокая температура обжига - 900С (пример 5) и продолжительность обжига более 2-х часов (пример 7) приводит к получению пигмента белого цвета с хорошими показателями. Исходя из вышеизложенного, оптимальным режимом обжига является температура 700-800С и продолжительность 1-2 часа.

Пигмент может быть использован для получения жаростойких, кислото- и щелочно-стойких красок. Высокая дисперсность пигмента позволяет использовать его для получения красок высокого качества.

Изобретение позволяет использовать недорогое, недифицитное сырье и не требует специального оборудования. Кроме того, данное изобретение позволяет решить важную экологическую проблему - утилизацию отходов обогащения твердых горючих ископаемых.