СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТА ИЗ ШУНГИТА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТА ИЗ ШУНГИТА


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2220175 (13) C1

(51) 7 C09C1/44, C01B31/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2003.12.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2002116881/15 
(22) Дата подачи заявки: 2002.06.26 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.06.26 
(45) Опубликовано: 2003.12.27 
(56) Аналоги изобретения: SU 715454 A, 18.02.1980. RU 2038361 С1, 27.06.1995. RU 2143447 С1, 27.12.1999. 
(71) Имя заявителя: Общество с ограниченной ответственностью НПО "Синь России" 
(72) Имя изобретателя: Лавров В.С.; Ануфриев А.А.; Рак В.А.; Колпаков Ю.А. 
(73) Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью НПО "Синь России" 
(98) Адрес для переписки: 117919, Москва, Ленинский пр-т, 55, ОАО "НИУИФ", ОПЛИР, В.Н.Васильевой 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТА ИЗ ШУНГИТА 
Изобретение предназначено для химической промышленности и может быть использовано при получении термостойких и химически стойких лакокрасочных композиций, светопоглощающих панелей, композиционных и строительных материалов. 1000 кг шунгита с зольностью 70% дробят и измельчают до размера частиц 0,01-1 мм. Обрабатывают 10-20%-ным раствором НСl, отмывают водой до рН водной вытяжки 5,5-6,5. Отмытый продукт сушат до содержания влаги 0,5-2,5%. Во время отмывки можно одновременно проводить классификацию ("мокрая классификация"). Возможно проведение классификации после сушки ("сухая классификация"). Способ прост в аппаратурном оформлении, уменьшает вредные стоки, дает возможность использовать шунгит с достаточно низким содержанием углерода - от 30%. Пигмент термостоек при 900-1000oС. Способ по изобретению может быть использован при получении не только черных, но и светло-красных пигментов после дополнительного прокаливания полученного пигмента в окислительной атмосфере. 2 з.п.ф-лы, 4 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области технологий получения неорганических углеродсодержащих пигментов из природных материалов. Эти пигменты широко используются в составах термостойких и химстойких лакокрасочных композиций (ЛКК), в системах по улавливанию и трансформации солнечной энергии в тепловую для покраски светопоглощающих панелей, а также в составе композиционных и строительных материалов.
Известен способ получения пигмента черного цвета, из шунгитсодержащего материала, включающий измельчение шунгитсодержащего материала, его обогащение и последующее тонкое измельчение. По этому способу в качестве шунгитсодержащего материала используют шунгитсодержащий сланец, измельчение ведут до размера частиц 1,0-1,5 мм, обогащение проводят до содержания шунгита 15-25 мас.%, а тонкое измельчение до размера частиц менее 40 мкм. В качестве сырья используют, например, кварцитовый шунгит, содержащий мас.%: SiО2 68.3; TiO2 0.8; Аl2О3 1.0; FeO + Fе2O3 2.4; MgO 0.6; CaO 0.4; Na2O 0.2; К2О 2.2; Sобщ. 7; С 12,3, дробят в щековой дробилке, затем измельчают в шаровой мельнице, обогащают, загружают в истиратель и доводят до крупности менее 40 мкм.
В зависимости от назначения краски, требований к ее качеству и насыщенности по цвету и оттенку подбирается пигмент по крупности или производится дополнительное его обогащение химическим или гравитационным способом. Черный пигмент с высокой насыщенностью цвета получается при содержании шунгита 25 мас.%.
Недостатком способа является низкая степень обогащения (с 12,3 до 25%С), что приводит к тому, что большая часть примесей кальция, натрия, калия и магния остаются в пигменте, а это ведет к тому, что лакокрасочные покрытия на водорастворимых пленкообразователях в процессе эксплуатации будут покрываться высолами, что недопустимо. Кроме того, ограничена термостойкость пигмента (до 400oС), что сужает область его применения. (Патент РФ 2038361, кл. С 09 С 1/44,1995 г.).
Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является другой известный способ получения черного пигмента из шунгита, включающий дробление исходного природного материала, измельчение и обработку кислыми растворами.
По этому способу для получения пигмента черного цвета используют высококачественный минерал шунгит с содержанием золы 26,6-37,1% (содержание углерода 62,9-73,4%). Минерал дробят с получением фракции не более 1 мм, обогащают (методом флотации гравитации в жидкостях с плотностью 1,98-2,15 г/см3), при этом выход составляет 58-70%, а остаточная зольность 20,7%. Обогащенную фракцию подвергают тонкому измельчению с получением продукта дисперсностью менее 10 мкм (0,1-10 мкм). Тонкомолотый продукт подвергают химическому обогащению путем обработки 25% раствором плавиковой кислоты с добавлением 4% серной кислоты при 75oС или растворами фторид бифторид аммония в течение часа. После химического обогащения получают пигмент, содержащий 1-9% золы (остаточный кремний и нерастворимые фториды примесных катионов кальция, магния, железа, алюминия и пр.) (а.с. СССР 715454, кл. С 01 С 31/00, С 09 С 1/44,1980 г.).
Основные недостатки прототипа:

1. Шунгитовый пигмент, после почти полного удаления кремниевой матрицы, становится менее прочным и менее износо и термоустойчивым, т.к. остается, в основном, углеродное вещество.
2. Ограниченные сырьевые ресурсы высококачественных шунгитов с содержанием углерода 63-74%, а с содержанием золы 26-37% соответственно.
3. Сложность технологического процесса:

- наличие стадии предварительного обогащения методом флотации связано с эксплуатацией громоздкого емкостного оборудования, наличием стоков и проблемы утилизации пустой породы;

- использование растворов плавиковой кислоты в смеси с серной приводит к быстрому износу (коррозии) оборудования из высококачественных легированных сталей, кроме того, токсичность фтора выше, чем у хлора;

- использование растворов фторид - бифторид аммония приводит к незначительному уменьшению коррозионной нагрузки на оборудование, хотя фактор токсичности остается.
Нами поставлена задача получения качественного пигмента с повышенной термоустойчивостью, прочностью и истираемостью при повышении технологичности способа за счет:

- исключения стадии гравитационного обогащения,

- снижения токсичности процесса,

- снижения коррозионной нагрузки на оборудование.
Поставленная задача решена в способе получения пигмента из шунгита, включающем дробление исходного природного минерала, измельчение и обработку кислыми растворами, в котором в качестве кислых растворов используют 10-20% растворы соляной кислоты. Затем проводят отмывку водой полученного продукта до рН водной вытяжки 5,5-6,5, сушат до содержания влаги в продукте 0,5-2,5% классифицируют.
При этом возможно классификацию пигмента до необходимых фракций вести либо после стадии сушки, либо совмещать ее со стадией водной отмывки. По предлагаемому способу шунгит измельчают до размера частиц 0,01-1 мм.
Сущность способа заключается в следующем. Способ предлагает переработку природного минерала шунгита с содержанием углерода, начиная с 30%, который подвергают предварительному дроблению и измельчению с получением продукта дисперсностью 0,01-1 мм, который затем обрабатывают соляной кислотой, концентрацией 10-20% мас. Солянокислотная обработка позволяет более глубоко (по сравнению с обработкой фторидами) очистить шунгит от всех примесей катионного характера за счет перевода их в раствор, в то время как фторагенты переводят многие примеси (кальций, железо, алюминий и пр.) в труднорастворимые балластные соли.
Солянокислотная обработка исключает возможность появления "высолов" на поверхности лакокрасочного покрытия с использованием пленкообразователей на водной основе. Кроме того, удельная поверхность внутренних пор пигмента возрастает примерно на 20%. Это увеличивает поверхность контакта с пленкообразователем и, тем самым, повышает сопротивление к истираемости лакокрасочного или строительного материала (повышение прочности).
При использовании соляной кислоты менее 10 мас.% возрастает коррозионная нагрузка на оборудование, а эффективность экстракции уменьшается. Использование соляной кислоты более 20 мас.% нецелесообразно, т.к. отработанную соляную кислоту подвергают регенерации и, соответственно, возрастают затраты на ее регенерацию. Полученный после солянокислотной обработки продукт необходимо отмывать водой до рН водной вытяжки 5,5-6,5, т.к. иначе будет идти коррозия, которая приведет к нарушению структур пленкообразования. Нижний предел рН= 5,5 как раз и обусловлен возникновением совместимости пигмента с пленкообразователем, композиционной матрицей и строительными материалами. Повышение рН выше 6,5 нецелесообразно, т.к. необходимый эффект уже достигнут.
Сушку отмытого шунгита ведут до влажности 0,5-2,5%, которая варьируется в зависимости от дальнейшего применения и в соответствии с этим выбирается и температура сушки. Как правило этот интервал варьируется от 120 до 250oС. При сушке удаляется и остаточная часть НСl.
Варианты проведения классификации пигмента связаны с имеющимся оборудованием и технологическими условиями производства. "Сухая" классификация полученного пигмента требует меньших объемов для оборудования, однако совмещение процессов водной отмывки и классификации там, где для этого есть условия и оборудование, позволяет дополнительно интенсифицировать процесс.
Использование шунгита с дисперсностью 0,01-1,0 мм (вместо 0,0001-0,01 мм по прототипу) приводит к ускорению процессов разделения суспензий на стадиях обработки кислыми реагентами и последующей водной отмывки, т.е. к интенсификации процесса, в целом, т.к. они определяют производительность способа. Использование шунгита дисперсностью менее 0,01 мм вызывает резкое увеличение времени разделения суспензий. Использование пигмента с дисперсностью более 1,0 мм весьма затруднительно как в композиционных, так и строительных материалах (низкое качество окраски).
Полученный по данному способу черный пигмент можно использовать для получения светло-красного пигмента, прокалив его в окислительной атмосфере. При этом происходит выгорание всей углеродной составляющей. Полученный таким образом пигмент термостоек при температурах 900-1000oС и может использоваться, например, в ЛКК на основе жидкого стекла (натриевого, калиевого или литиевого). Регенерацию отработанной соляной кислоты производят методом отгонки в специальных колоннах и последующей абсорбции водой. Кислоту возвращают в процесс, а кубовый остаток на нейтрализацию.
Использование предложенного способа позволяет повысить термостойкость пигмента до 450-550oС, расширить температурные пределы эксплуатации до 1000oС, повысить прочность и истираемость изделий, полученных с его использованием.
Кроме того, по данному способу возможно получать не только черный пигмент и, тем самым расширить цветовую гамму, а следовательно и области его применения.
Способ проиллюстрирован следующими примерами.
Пример 1. 1000 кг шунгита с зольностью 70% подвергают дроблению и измельчению с получением 990 кг продукта дисперсностью не более 1 мм, который затем обрабатывают 10%-м раствором НСl. Очищенный шунгит отмывают водой до рН= 5,5, сушат, а затем производят его классификацию с получением 985 кг черного пигмента следующего фракционного состава (таблица 1).
Пример 2. 1000 кг шунгита с зольностью 60% подвергают дроблению и измельчению с получением 985 кг продукта дисперсностью не более 0,03 мм, который затем обрабатывают 15%-м раствором НСl. Очищенный шунгит отмывают водой до рН=5,8, сушат, а затем производят его классификацию с получением 979 кг черного пигмента следующего фракционного состава (таблица 2).
Пример 3. 1000 кг шунгита с зольностью 55,0% подвергают дроблению и измельчению с получением 980 кг продукта дисперсностью не более 0,01 мм, который затем обрабатывают 20%-м раствором НС1. Очищенный шунгит отмывают водой до рН=6,5, а затем производят его классификацию в пульсационной колонне и направляют в разделитель для классификации с разделением фракции, которые затем сушат. В результате получают 973 кг черного пигмента следующего фракционного состава (таблица 3).
Качество полученных пигментов по всем трем примерам соответствуют показателям, сведенным в таблицу 4, в которой приведена сравнительная характеристика образцов пигментов, полученных по условиям прототипа и по предлагаемому нами способу. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ получения пигмента из шунгита, включающий дробление исходного природного минерала, измельчение и обработку кислыми растворами, отличающийся тем, что в качестве кислых растворов используют 10-20% растворы соляной кислоты, полученный продукт отмывают водой до рН водной вытяжки 5,5-6,5, сушат до содержания влаги в продукте 0,5-2,5% и классифицируют.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что классификацию пигмента проводят либо после стадии сушки, либо совмещают ее со стадией водной отмывки.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что шунгит измельчают до размера частиц 0,01-1 мм. 


РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru