способ получения цинкнитратфосфатного концентрата

Формула изобретения

Способ получения цинкнитратфосфатного концентрата, включающий смешение фосфат- и цинкнитратсодержащих реагентов, отличающийся тем, что в качестве цинкнитратсодержащего сырья используется водный раствор нитрата цинка при соотношении компонентов Zn ²⁺:NO₃ ^-:H₂O=(1-1,27):(2,53-2,98):(3,94-5,02), а в качестве фосфатсодержащего сырья используются фосфаты аммония при соотношении компонентов NH₃:P₂O ₅=0,6:2,57 в количестве 70-100% от общего значения P ₂O₅ в концентрате и фосфорная кислота от 0 до 30% от общего значения P₂O₅ в концентрате.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства концентратов фосфатирования, применяемых в автомобилестроительной, машиностроительной, электроаппаратуростроительной и других отраслях промышленности для нанесения фосфатного покрытия перед операцией нанесения лакокрасочного покрытия, перед процессами холодной деформации и в качестве самостоятельной защиты металлов от коррозии.

Известен способ получения цинкнитратфосфатного концентрата (патент РФ № 2110476), включающий смешение цинксодержащего сырья с фосфор- и азотсодержащим сырьем, отличающийся тем, что в качестве цинк- и фосфорсодержащего сырья используют водный раствор монофосфата цинка при следующем соотношении компонентов Zn²⁺:P ₂O₅=(1-1,25):(3,75-5,0), в качестве цинк- и азотсодержащего сырья используют водный раствор нитрата цинка при следующем соотношении компонентов Zn²⁺:NO ₃ ^-=(1,0-1,79):(3,07-3,6), в качестве фосфор- и азотсодержащего сырья используют азотно-кислотную вытяжку апатитового концентрата при следующем соотношении компонентов P₂ O₅:NO₃ ^-=(1,0-1,15):(3,0-4,62) при температуре реакционной смеси 40-50°С.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ (патент РФ № 2111919) получения цинкнитратфосфатного концентрата путем смешения и обработки цинксодержащего сырья фосфат и нитрат содержащими реагентами. В качестве фосфатсодержащего реагента используется монофосфат цинка при следующем соотношении компонентов: Zn:P ₂O₅:H₂O=(0,85-1,0):(5,75-7,67):(1,33-3,4). В качестве нитратсодержащего реагента используют нитрат цинка при следующем соотношении компонентов: Zn:NO₃:H ₂O=(0,75-1,25):(4,1-4,8):(3,94-5,15). В качестве модифицирующей добавки используется никель в количестве 0,35-0,75 вес.%.

Недостатком данного способа получения концентрата является:

- низкая производительность;

- высокая себестоимость фосфатирующего концентрата;

- содержание вредных веществ в сточных водах (в частности Ni ²⁺);

- температура реакционной смеси 40°С.

Задачей данного изобретения является создание такого способа получения фосконцентратов, при котором сокращается время получения фосконцентратов, снижается температура реакционной смеси, расширяется сырьевая база для производства фосконцентратов, снижается их себестоимость, улучшаются условия труда.

Поставленная задача решается смешением фосфат- и цинкнитратсодержащих реагентов, причем в качестве цинкнитратсодержащего сырья используется водный раствор нитрата цинка при следующем соотношении компонентов Zn²⁺:NO₃ ^-:H₂O=(1-1,27):(2,53-2,98):(3,94-5.02), а в качестве фосфатсодержащего сырья используются фосфаты аммония при следующем соотношении компонентов NH₃:P₂ O₅=0,6:2,57 в количестве 70-100% от общего значения Р₂О₅ в концентрате и фосфорная кислота от 0 до 30% от общего значения P₂O₅ в концентрате.

Ниже приводятся примеры, подтверждающие получение цинкнитратфосфатных концентратов Фоскон 35М, Фоскон 35КМ, Фоскон 12АМ заявляемым способом.

Пример 1.

В реактор объемом 10 м³ подают расчетное количество воды (983 л) и нитрата цинка (7208 кг) с соотношением компонентов Zn:NO₃ ^-:Н₂О=1,0:2,53:5,02.

Включают перемешивающее устройство и засыпают 910 кг (100% P ₂O₅) фосфата аммония при следующем соотношении компонентов NH₃:P₂O₅=0,6:2,57.

Время приготовления фосконцентрата 1 час.

Производительность 1000 кг концентрата/час м³

Температура реакционной смеси 18-25°С.

Готовый продукт полностью соответствует ТУ 2149-205-10964029-2004 с изм. 1-2 на концентрат фосфатирующий Фоскон 35М.

Пример 2.

В реактор объемом 10 м³ подают расчетное количество нитрата цинка (7056 кг) с соотношением компонентов Zn:NO₃ ^-:Н₂О=1,14:2,74:4,51.

Включают перемешивающее устройство и засыпают 1776 кг (85% P ₂O₅) фосфата аммония при следующем соотношении компонентов NH₃:P₂O₅=0,6:2,57, подают 368 кг (15% P₂O₅) фосфорной кислоты.

Время приготовления фосконцентрата 1,25 часа.

Производительность 800 кг концентрата/час м³

Температура реакционной смеси 18-27°С.

Готовый продукт полностью соответствует ТУ 2149-205-10964029-2004 с изм. 1-2 на концентрат фосфатирующий Фоскон 35КМ.

Пример 3.

В реактор объемом 10 м³ подают расчетное количество воды (1432,2 л) и нитрата цинка (5254,5 кг) с соотношением компонентов Zn:NO₃ ^-:Н₂О=1,27:2,98:3,94.

Включают перемешивающее устройство и засыпают 1748,4 кг (70% P₂O₅) фосфата аммония при следующем соотношении компонентов NH₃:P₂O₅=0,6:2,57, подают 864,9 кг (30% P₂O₅) фосфорной кислоты.

Время приготовления фосконцентрата 1,5 часа

Производительность 666,7 кг концентрата/час м³

Температура реакционной смеси 18-27°С.

Готовый продукт полностью соответствует ТУ 2149-109-10964029-2003 с изм.1 на концентрат фосфатирующий Фоскон 12АМ.

Пример по прототипу.

В реактор объемом 10 м ³ вводят 3573 л монофосфата цинка при соотношении компонентов Zn:P₂O₅:H₂O=1,0:7,67:1,33. Включают перемешивание и подают в реактор 1458 л нитрата цинка при следующем соотношении компонентов Zn:NO₃:H₂O=1,25:4,81:3,94.

Далее в реактор закачивают оставшееся количество воды (351 л) и оксида цинка (153 кг). Перемешивают 0,5 часа и вводят в реакционную смесь t=40°С модифицирующие добавки, в частности никель в количестве 99 кг и технический хлорат натрия в количестве 553 л.

Время перемешивания до полного приготовления фосконцентрата 1,7 часа.

Производительность 588 кг концентрата/час м³.

Анализ выделяющихся газов показал отсутствие окислов азота.

Предлагаемое изобретение позволяет:

1. Увеличить производительность труда.

2. Снизить себестоимость концентратов.

3. Расширить сырьевую базу.

4. Обеспечить безопасные условия производства и улучшить условия труда.