Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРИРОДНОГО ЖЕЛЕЗООКИСНОГО ПИГМЕНТА ИЗ РУДЫ

Изобретение относится к способу получения природных (не синтетических) железоокисных пигментов, которые могут использоваться в специальных антикоррозионных грунтовках, применяемых в том числе и для нужд кораблестроения. Также способ может быть использован для производства редких и особо дорогих марок пигментов, включая и транспарентные, для нужд фармацевтической, косметической и пищевой промышленности.

Известен «Способ получения красного железоокисного пигмента» (патент RU №2303046). Способ получения красного железоокисного пигмента включает окисление водных растворов сульфата или суспензий гидроксида железа (II) кислородом воздуха при квазистационарных значениях температуры и pH реакционной среды, гидротермальную термообработку суспензии из оксигидроксидов железа (III) в периодическом или непрерывном режиме в автоклавах, отмывку пигмента от водорастворимых солей, сушку и размол пигмента. В процессе гидротермальной термообработки на суспензию FeOOH воздействуют наносекундными электромагнитными импульсами со следующими характеристиками: длительность импульса 0,5-5 нс, амплитуда импульсов 4-10 кВ, частота повторения импульсов 200-1000 Гц, процесс проводят при температуре 130-200°С. Изобретение позволяет снизить температуру гидротермальной термообработки суспензии FeOOH и увеличить производительность процесса получения красного железоокисного пигмента.

Основные недостатки способа в сложности получения пигмента, экологической вредности процесса.

Известен способ «Получение железной слюдки микронного класса крупности» (патент RU №2354672). Изобретение относится к оксиду железа (III) пластинчатой структуры, который может быть использован в качестве пигмента. Природный механически измельченный оксид железа (III), пластинчатая структура которого составляет, по меньшей мере, 50 вес.%, предпочтительно 75 вес.%, содержит частицы размером менее 10 мкм в количестве, по меньшей мере, 50 вес.%, предпочтительно 70 вес.%, особо предпочтительно 90 вес.%. Соотношение толщины к максимальному диаметру пластин оксида железа (III) составляет 1:5, предпочтительно 1:10. Для получения такого оксида железа (III) его механически измельчают в ударно-отражательной мельнице или в струйной мельнице. Полученный в результате механического измельчения оксид железа (III) разделяют по крупности частиц, например посредством воздушного сепаратора.

Основные недостатки способа в сложности получения высококачественного пигмента по предлагаемой «сухой» технологии, низком выходе готового пигмента.

Известен «Способ получения железоокисного пигмента из спекулярита» (патент RU №2366674), принятый за прототип. Для получения железоокисного пигмента из спекулярита сначала ведут измельчение спекулярита до размера частиц более 1-5 мм, затем проводят обогащение методом магнитной сепарации до содержания Fe₂O₃ более 60,0 мас.%, после чего обогащенный спекулярит снова измельчают. Из обогащенного спекулярита может быть получен пигмент с матовым блеском, состоящий из железной слюдки с содержанием Fe₂O₃ более 85 мас.%, которая включает тонкие чешуйчатые пластинки в количестве более 50 мас.%, и характеризующийся остатком после мокрого просеивания на сите с размером отверстий 63 мкм не более 35 мас.%. Изобретение позволяет получить из спекулярита пигменты для защитно-декоративных и декоративных покрытий.

Основными недостатками способа являются низкий выход кондиционного пигмента из исходного сырья, трудность получения высококачественного пигмента.

Техническим результатом изобретения является повышение выхода готового пигмента, повышение качества пигмента.

Технический результат достигается тем, что в способе получения природного красного железоокисного пигмента из руды, включающем ее дробление, обогащение методом магнитной сепарации и повторное измельчение, руду первично дробят до размера не более 10 мм, повторно измельчают мокрым способом до размера частиц 60-80% класса мельче 40 мкм, классифицируют в 4 стадии, включающие основную классификацию, первое перечистное, первое контрольное и второе контрольное гидроциклирование, затем подвергают окислительной деструкции, сгущают и сушат с одновременной дезинтеграцией и воздушной классификацией пигмента.

Исходная железная руда первоначально дробится до размера частиц не более 10 мм. Размер частиц дробленой руды менее 10 мм обусловлен используемым оборудованием для дробления, размер частиц дробленой руды более 10 мм существенно снижает эффективность работы шаровой мельницы при дальнейшем повторном измельчении.

Затем мелкодробленая руда поступает на обогащение методом магнитной сепарации в магнитном сепараторе, где происходит отделение магнитной фракции железной руды от немагнитной. Магнитная фракция служит сырьем для металлургической промышленности. Немагнитная фракция используется для производства пигмента по предлагаемому способу.

Немагнитную фракцию железной руды повторно измельчают мокрым способом до размера частиц 60-80% класса мельче 40 мкм в шаровой мельнице с регулируемым асинхронным приводом. Шаровая мельница работает в открытом цикле.

Затем измельченную руду классифицируют в 4 стадии, включающие основную классификацию, первое перечистное, первое контрольное и второе контрольное гидроциклирования. Основная классификация проходит в спиральном классификаторе с погруженной спиралью. При этом происходит отделение более тяжелых и менее измельченных гематитовых частиц черного цвета, которые выводятся из процесса и используются как сырье для металлургической промышленности.

Сливы от перечистного и первого гидроциклирований объединяют и направляют в ультразвуковой реактор (УЗР), где происходит доизмельчение и дезинтеграция крупных частиц и окисление сульфидов руды, которые являются вредной примесью. В реактор также подается воздух. В результате взаимодействия образующихся под действием ультразвука радикалов, сульфиды окисляются и удаляются.

Обработанная в ультразвуковом реакторе пульпа сгущается в сгустителе, куда дополнительно подается раствор флокулянта для ускорения осаждения частиц руды. Сгущенный продукт с содержанием 50÷55% твердой фазы направляется на сушку.

Сушка осуществляется в автоматической распылительной пневматической сушилке, снабженной дезинтегратором и циклоном. В процессе сушки одновременно происходит дезинтеграция (разрушение) и воздушная классификация частиц пигмента до заданных размеров (не менее 80% - 15 мкм). Готовый пигмент в виде порошка крупностью (не менее 80% - 15 мкм) из автоматического рукавного фильтра подается на упаковку и отгрузку.

В качестве сырья для получения красного железоокисного пигмента можно использовать гематитовые, мартитовые, гидрогематитовые руды.

Предлагаемый способ позволяет получить высококачественный и недорогой (по сравнению с синтетическим) пигмент крупностью (80% - 15 мкм). Полученный по предлагаемому способу пигмент по основным качественным показателям, соответствует лучшим образцам синтетических красных железоокисных пигментов, за исключением тона (средний показатель). По некоторым параметрам полученный по предлагаемому способу пигмент превосходит синтетические аналоги, т.к. практически не содержит сульфатных и хлоридных ионов, имеет оптимальный гранулометрический состав.

Производство пигмента по предлагаемому способу является высокотехнологичным, практически безотходным и не оказывает влияния на окружающую среду.

Пример. Получена опытная партия пигмента из гидрогематитовой руды. Исходная руда крупностью 100 - 0 мм была раздроблена до размера 10 - 0 мм, была измельчена мокрым способом до 70% класса мельче 40 мкм, расклассифицирована в 4 стадии: основная классификация в спиральном классификаторе с погруженной спиралью КСП; перечистное гидроциклирование, первое и второе контрольные гидроциклирования проводились соответственно в гидроциклонах ⌀ 350 мм, ⌀ 250 мм и ⌀ 160 мм. Затем слив гидроциклонов был подвергнут окислительной деструкции в ультразвуковом ректоре и сгущению. Сгущенный продукт был высушен с одновременной дезинтеграцией, и была произведена воздушная классификация полученного пигмента.

Полученный пигмент полностью отвечал требованиям ГОСТ 8135-74. Крупность пигмента была 85% класса - 15 мкм, при этом укрывистость пигмента составляла 10 г/м². Сера в пигменте вообще не обнаруживается.