Научная статья на тему 'Исследование возможности получения пигментов из отработанных электролитов цинкования'

Исследование возможности получения пигментов из отработанных электролитов цинкования Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
445
91
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО / ОРТОФОСФАТ ЦИНКА / ОТРАБОТАННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ЦИНКОВАНИЯ / ПИГМЕНТ / ПИРОФОСФАТ ЦИНКА / УКРЫВИСТОСТЬ / МАСЛОЕМКОСТЬ / WASTE ELECTROLYTE OF GALVANISING / GALVANIC PRODUCTION / COLORANT / ZINC ORTHOPHOSPHATE / ZINC PYROPHOSPHATE / COVERING ABILITY / OIL-ABSORPTION POWER

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Чепрасова Виктория Игоревна, Залыгина Ольга Сергеевна, Марцуль Владимир Николаевич

В работе исследовано осаждение ионов цинка из отработанных электролитов цинкования различных белорусских предприятий с целью получения пигментов. В качестве осадителей использовались карбонат, фосфат и гидрофосфат натрия. Изучен элементный и фазовый состав полученных осадков, а также влияние добавок, входящих в состав отработанных электролитов, на состав и свойства осадков. Подобраны температуры термообработки осадков в зависимости от используемого осадителя и получены оксид, ортои пирофосфат цинка, которые могут использоваться в качестве пигментов. Исследовано их соответствие требованиям ГОСТ по таким показателям, как маслоемкость и укрывистость. Результаты полученных исследований позволят решить проблему утилизации отработанных растворов электролитов цинкования, а так же расширить сырьевую базу для производства пигментов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Чепрасова Виктория Игоревна, Залыгина Ольга Сергеевна, Марцуль Владимир Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Research of the possibility for pigments obtaining from spent zinc electrolytes

The work considers the investigation deposition of zinc ions from the spent zinc electrolyte various Belarusian enterprises to obtain pigments. As precipitants used sodium carbonate, sodium phosphate, sodium hydrophosphate. Studied elemental and phase composition obtained precipitations and the effect of additives, incoming in the spent electrolytes, on composition and properties of precipitations. Selected temperature heat treatment of precipitations depending on the precipitant and obtained zinc oxide, pyroand orthozinc phosphate, which may be used as pigments. Investigate its compliance with GOST on such indicators as the oil absorption and spreading rate. Obtained results allow to solve the problem of utilization of spent zinc electrolyte solutions, as well as to expand the raw material base for the production of pigments.

Текст научной работы на тему «Исследование возможности получения пигментов из отработанных электролитов цинкования»

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТОВ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ЦИНКОВАНИЯ

В.И. Чепрасова, О.С. Залыгина, В.Н. Марцуль

УДК 504.064.47:621.357.7

реферат

abstract

ОТРАБОТАННЫЙ электролит цинкования, ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО, ПИГМЕНТ, ОР-ТОФОСФАТ ЦИНКА, ПИРОФОСФАТ ЦИНКА, УКРЫ-ВИСТОСТЬ, МАСЛОЕМКОСТЬ

WASTE ELECTROLYTE OF GALVANISING, THE GALVANIC PRODUCTION, COLORANT, ZINC ORTHOPHOSPHATE, ZINC PYROPHOSPHATE, COVERING ABILITY, OIL-ABSORPTION POWER

В работе исследовано осаждение ионов цинка из отработанных электролитов цинкования различных белорусских предприятий с целью получения пигментов. В качестве осадителей использовались карбонат, фосфат и гидрофосфат натрия. Изучен элементный и фазовый состав полученных осадков, а также влияние добавок, входящих в состав отработанных электролитов, на состав и свойства осадков. Подобраны температуры термообработки осадков в зависимости от используемого осадителя и получены оксид, орто- и пи-рофосфат цинка, которые могут использоваться в качестве пигментов. Исследовано их соответствие требованиям ГОСТ по таким показателям, как маслоемкость и укрывистость.

Результаты полученных исследований позволят решить проблему утилизации отработанных растворов электролитов цинкования, а также расширить сырьевую базу для производства пигментов.

The work considers the investigation deposition of zinc ions from the spent zinc electrolyte various Belarusian enterprises to obtain pigments. As precipitants used sodium carbonate, sodium phosphate, sodium hydrophosphate. Studied elemental and phase composition obtained precipitations and the effect of additives, incoming in the spent electrolytes, on composition and properties of precipitations. Selected temperature heat treatment of precipitations depending on the precipitant and obtained zinc oxide, pyro- and ortho- zinc phosphate, which may be used as pigments. Investigate its compliance with GOST on such indicators as the oil absorption and spreading rate.

Obtained results allow to solve the problem of utilization of spent zinc electrolyte solutions, as well as to expand the raw material base for the production of pigments.

В Республике Беларусь в настоящее время процессы нанесения металлических покрытий реализуются на более чем 140 предприятиях машино-, приборостроения, авиационной, электронной и радиотехнической промышленности [1]. Нанесение гальванических покрытий является не только хорошим способом защиты металлов от коррозии, но и возможностью значительно повысить их износостойкость, электропроводность и ряд других свойств. Вместе с тем, гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, прежде всего тяжелыми металлами.

Процесс нанесения гальванических покрытий сопровождается образованием отработанных технологических растворов (электролиты нанесения покрытий, щелочные и кислые травильные растворы, растворы снятия покрытий и др.) и промывных вод, которые отводятся на очистные сооружения.

Отработанные растворы электролитов содержат значительное количество ионов тяжелых металлов (до 250 г/л) и характеризуются небольшим расходом (до 1,5 м3), определяемым объемом гальванических ванн. Периодичность замены растворов электролитов составляет от 1 до 4 раз в год и зависит от их состава и условий

эксплуатации. Промывные сточные воды характеризуются невысокой концентрацией ионов металлов - до 1 г/л и значительными объемами. Образующиеся сточные воды чаще всего поступают на локальные очистные сооружения предприятий.

Анализ работы очистных сооружений гальванических производств Республики Беларусь показывает, что в большинстве случаев отработанные электролиты подаются в общую систему очистки совместно с промывными сточными водами. Это приводит к увеличению нагрузки на очистные сооружения и опасности нарушения установленных нормативов содержания загрязняющих веществ в очищенной воде. Исследования, проведенные на ряде предприятий Республики Беларусь, свидетельствуют о том, что в случае совместного отведения на станцию нейтрализации промывных вод и отработанных технологических растворов вклад последних в общее загрязнение сточных вод может составлять до 70 % [2]. Кроме этого, с отработанными растворами электролитов теряется значительное количество цветных металлов, являющихся ценным и дефицитным сырьем. Следовательно, обезвреживание отработанных растворов электролитов на локальных установках совместно с промывными водами может применяться лишь как временное или вынужденное решение при отсутствии других вариантов использования этих отходов.

Известны различные направления переработки отработанных растворов электролитов: регенерация, извлечение ценных металлов, получение катализаторов и пигментов [3-7].

Регенерация электролитов является достаточно трудоемким процессом и требует значительных затрат. Она может включать в себя целый ряд операций, таких как: глубокая очистка от взвешенных и коллоидных примесей, а также от высокомолекулярной органики методом ультрафильтрации, выпаривание, электродиализ с использованием ионоселективных мембран, электрохимическая и химическая обработка, фильтрование, корректировка состава [3]. Необходимо отметить, что электролит может выдерживать лишь определенное количество циклов регенерации, поскольку в нем накапливаются различные примеси, удаление которых стано-

вится затруднительным.

Извлечение металлов из отработанных растворов электролитов можно осуществлять методами ионного обмена, обратного осмоса, ультрафильтрации, электродиализа и др., однако эти методы являются трудоемкими и энергоемкими, требуют специального дорогого оборудования, во многих случаях экономически не выгодны и поэтому не нашли широкого практического применения [4].

Сотрудниками РХТУ им. Д.И. Менделеева изучалась возможность использования отработанных электролитов для производства катализаторов, в частности переработка отработанных электролитов хромирования с получением железохромовых катализаторов для процессов среднетемпературной конверсии оксида углерода. Также исследовалось осаждение Ш2+ из отработанных электролитов никелирования с образованием осадка, который предлагается использовать в качестве сырья при приготовлении раствора Ш(Н03)2 в технологии катализаторов нанесенного типа и как основное сырье в технологии катализаторов смешанного типа [5]. Получение катализаторов из отработанных электролитов является перспективным направлением, однако затруднено вследствие высоких требований, предъявляемых к чистоте получаемых катализаторов.

В [6, 7] описываются исследования, свидетельствующие о возможности получения пигментов на основе отработанных электролитов гальванического производства. Предлагается получать пигменты из отработанных электролитов хромирования, цинкования, никелирования и меднения путем их осаждения в виде труднорастворимых соединений. Однако число таких работ ограничено, не установлены условия осаждения хромофорных соединений, не изучено влияние состава отработанного электролита на свойства пигментов, не выявлены закономерности формирования их структуры. Вместе с тем мировая потребность в пигментах постоянно увеличивается и составляет в 5,5-6 миллионов тонн ежегодно. Основными потребителями пигментов являются лакокрасочная промышленность и производство пластмасс, на которые приходится 43 и 27 % соответственно [8].

Белорусские предприятия, потребляющие

пигменты, работают в основном на импортном сырье - до 80 % необходимого количества пигментов поставляется из Германии, Чехии, Китая, Испании и др. При производстве пигментов используется дорогое химически чистое сырье, также ввозимое из-за рубежа. В связи с этим, увеличение объема производства пигментов, особенно на основе отходов, является для Республики Беларусь чрезвычайно актуальным.

Поэтому целью работы является исследование возможности получения пигментов из отработанных электролитов гальванического производства.

Наиболее распространенными на предприятиях Республики Беларусь являются цинковые покрытия. Широкое применение цинкования в различных отраслях промышленности объясняется хорошими защитными свойствами цинкового покрытия вследствие его анодного характера и низкой стоимостью. Для осаждения цинковых покрытий применяют различные электролиты: кислые, цианистые, аммиакатные и др. Главным недостатком кислых электролитов является низкая рассеивающая способность. Цианистые цинковые электролиты отличаются высокой рассеивающей способностью и применяются для покрытия деталей сложной конфигурации, однако они обладают высокой токсичностью. Наиболее эффективными заменителями токсичных цианистых электролитов являются аммиакатные,

в которых цинк находится в виде комплексных катионов типа ^п^Н,) (Н О) ]2+. Наиболее

3 п 2 т

широкое распространение получили хлораммо-нийные электролиты. Они характеризуются высокой катодной поляризацией и хорошей электропроводностью, что оказывает благоприятное воздействие на рассеивающую способность, которая выше рассеивающей способности всех нецианидных электролитов.

В таблице 1 представлены составы хлорам-монийных электролитов некоторых белорусских предприятий: ОАО «Минский завод автоматических линий» (МЗАЛ), ОАО «Амкодор» (г. Минск), ОАО «Минский тракторный завод» (МТЗ).

Как видно из таблицы 1, растворы хлорам-монийных электролитов цинкования различных предприятий мало отличаются по составу и характеризуются высокой концентрацией ионов цинка.

В процессе эксплуатации технологических растворов их исходный состав меняется в связи с накоплением различных примесей, которые вносятся в ванну вместе с обрабатываемыми деталями, образуются в результате растворения анодов, при разложении блескообразователей, смачивателей и других добавок. Загрязнение электролитов также происходит за счет остающихся на поверхности деталей остатков полировальных паст и эмульсий при механической обработке изделий. Кроме этого в отработанных

Таблица 1 - Составы электролитов цинкования

Предприятие Состав электролита цинкования pн электролита

Компонент Концентрация, г/л

ОАО «МЗАЛ» ZnCl2 150-200 5,0-5,5

180-200

Блескообразователь СВК-цинк 50

ОАО «Амкодор» ZnCl2 30-40 5,0-5,5

160-240

Блескообразователь СБЦ-1 30-70

Блескообразователь СБЦ-2 4-6

ОАО «МТЗ» Zna2 30-80 5,0-5,5

180-240

Блескообразователь А 30-50

Блескообразователь Б 4-6

Блескообразователь С для корректировки

электролитах могут содержаться ионы железа (III) вследствие их взаимодействия с обрабатываемыми деталями.

Объектом исследования являлись отработанные электролиты цинкования вышеназванных белорусских предприятий.

Определение содержания ионов цинка в отработанных электролитах осуществлялось титриметрическим методом с эриохромом черным Т, ионов железа - фотоколориметрическим методом, хлорид-ионов и ионов аммония - методом прямой ионометрии. Элементный состав полученных осадков определялся методом электронной сканирующей микроскопии на электронном сканирующем микроскопе JSM-5610 LV с системой химического анализа EDXJED-2201 (JEOL, Япония). Для идентификации фазового состава использовался рентгенофазовый анализ, который проводился на рентгеновском дифрак-тометре D8 Advance Bruker (Германия). Дифференциально-термический анализ осуществлялся с помощью термоаналитической системы TGA/ DSC-1/1600 HF (METTLERTOLEDO Instruments, Швейцария).

Анализ отработанного раствора электролита цинкования ОАО «МЗАЛ» показал, что в нем содержится 65,37 г/л Zn2+\ 128,39 г/л Cl47,1 г/л NH4+; 0,227 г/л Fe3+. Высокая концентрация в отработанных электролитах хромофорных ионов цинка позволяет предположить перспективность их переработки с получением пигмента.

В настоящее время среди цинксодержащих пигментов традиционно используемыми в различных отраслях промышленности являются цинковые белила ZnO, фосфат цинка Zn3(PO4)2, и литопон ZnS'BaSO4, характеризующиеся белым цветом. Кроме этого известны феррит цинка ZnFe2O4 бежевого цвета, цинковый крон (синтетический неорганический пигмент с различным содержанием оксида цинка, оксида калия и оксида хрома) желтого цвета и цинковая зелень (синтетический неорганический пигмент, получаемый смешением или соосаждением цинкового крона с синими пигментами) [10].

Исходя из состава наиболее распространенных пигментов, для осаждения Zn2+ из отработанного раствора цинкования были выбраны гидроксид, карбонат и фосфаты натрия. Использование в качестве осадителей растворов

щелочей нецелесообразно, так как при этом происходит образование амфотерного гидрок-сида цинка, который растворяется при рН более 10,5. Использование дигидрофосфата натрия NaH2P04 нецелесообразно, поскольку в результате его взаимодействия с хлоридом цинка ZnCl2 происходит образование кислой соли -дигидрофосфата цинка 2п(Нр04)2:

Точных данных о растворимости Zn(H2p04)2 нет, но она сопоставима с растворимостью сульфата цинка, который является хорошо растворимым соединением. Проведенный эксперимент подтверждает эти данные - осаждения цинка при использовании дигидрофосфата натрия не наблюдалось.

Осаждение ионов цинка производили насыщенными растворами карбоната натрия Nа2С03), фосфата натрия Nа3Р04) и гидрофосфата натрия (мй2нр04). Полученный после стадии старения осадок подвергался пятикратной декантации с последующей промывкой на фильтре и высушивался при температуре 80 °С. Определялись выход осадка и остаточная концентрация ионов цинка в фильтрате. Результаты экспериментальных данных представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, максимальный выход осадка и минимальная остаточная концентрация 2н2+ в фильтрате наблюдались при стехиометри-ческом соотношении электролита и осаждающего раствора 1:2 (для карбоната натрия) и 1:1,34 (для фосфата натрия). Наибольший выход осадка составляет от 126 до 197 г на 1 л отработанного электролита. При этом остаточная концентрация ионов цинка в фильтрате не превышает 1,3 г/л, что сопоставимо с концентрацией Хи2+ в промывных сточных водах и позволяет сбрасывать их совместно на очистные сооружения. В случае использования гидрофосфата натрия целесообразно использовать соотношение 1:1,995, т.к. дальнейшее увеличение Nа2НР04 не приводит к существенному изменению выхода осадка и остаточной концентрации Хи2+ в фильтрате.

Аналогичные результаты были получены при использовании отработанных технологических растворов других предприятий Республики Бе-

. (1)

Таблица 2 - Результаты осаждения ионов цинка из отработанного электролита цинкования ОАО «МЗАЛ»

Стехиометрическое соотношение электролита и раствора осадителя Выход осадка на 1 л электролита, г Остаточная концентрация ионов цинка в фильтрате, г/л рН фильтрата

Осадитель - насыщенный раствор карбоната натрия На2СО3

1:1 60 4,2 5,8

1:1,5 106 3,6 6,4

1:2 126 1,3 7,6

1:2,5 120 2,8 8,1

Осадитель - насыщенный раствор фосфата натрия НарО4

1:0,67 88 13,07 6,5

1:1 124 4,25 7,1

1:1,34 150 0,98 7,6

1:1,675 124 4,10 8,0

Осадитель - насыщенный раствор гидрофосфата натрия Nа2НР04

1:1,33 128 5 3,2

1:1,995 182 0,325 4,0

1:2,66 188 0,11 5,9

1:3,325 197 0,065 6,2

Таблица 3- Результаты осаждения ионов цинка из отработанных электролитов цинкования различных белорусских предприятий

Предприятие Выход осадка на 1 л электролита, г Остаточная концентрация ионов цинка в фильтрате, г/л Степень извлечения гп2+, %

ZnCl2: Na2CO3 = 1:2

ОАО «МЗАЛ» 126 1,3 98,15

ОАО «Амкодор» 50 0,75 97,44

ОАО «МТЗ» 31 0,28 98,32

ZnCl2: Na3PO4 = 1:1,34

ОАО «МЗАЛ» 150 0,98 98,61

ОАО «Амкодор» 66 0,45 98,46

ОАО «МТЗ» 36 0,098 99,41

ZnCl2: Na2HPO4 = 1:1,995

ОАО «МЗАЛ» 182 0,325 99,54

ОАО «Амкодор» 81 0,025 99,91

ОАО «МТЗ» 48 0,021 99,87

ларусь (таблица 3).

Различный выход осадка связан с различной исходной концентрацией Хп2+ в электролитах цинкования ОАО «МЗАЛ», ОАО «Амкодор» и ОАО «МТЗ» (таблица 1); степень извлечения ионов

цинка практически во всех случаях одинакова.

При использовании в качестве осадителя насыщенного раствора карбоната натрия возможно образование гидроксида цинка и (или) гид-роксокарбоната цинка по реакции совместного

гидролиза хлорида цинка с карбонатом натрия по следующей схеме:

Данные рентгенофазового анализа полученного осадка свидетельствуют об образовании более сложных комплексов - на рентгенограмме наблюдаются характеристические пики основного карбоната цинка Хи5(0Н)6(С03)2 (рисунок 1).

возможно образование фосфата цинка белого цвета:

Ъ1пС12 - 2ЩРО^ = (Р04); + 6ХаС1. (3)

Согласно данным рентгенофазового анализа в состав осадка входят тетрагидрат ортофосфата цинка 2и3(Р04)2*4Н20 и пентагидрат пирофос-фата цинка Хи2Р207»5Н20.

Результаты дифференциально-термического анализа этого осадка представлены на рисунке 4.

Рисунок 1 - Рентгенограмма осадка, полученного осаждением ионов цинка из отработанного электролита цинкования ОАО «МЗАЛ» раствором карбоната натрия (• - характеристические пики Хи5(0Н)6(С03)2)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ч.

На приведенной термограмме этого осадка (рисунок 2) наблюдается эндотермический минимум при температуре 230 °С, который, по-видимому, связан с разложением основных карбонатов и образованием оксида цинка, что подтверждается данными рентгенофазового анализа (рисунок 3).

Согласно данным электронной микроскопии содержание цинка в осадке составляет 81,15 %, кислорода - 18,85 %. Наличие каких-либо примесей не зафиксировано.

При использовании в качестве осадителя насыщенного раствора фосфата натрия Na3P04

Согласно литературным данным [10] вопрос об образовании промежуточных продуктов при дегидратации тетрагидрата ортофосфата цинка и о температурных интервалах их устойчивости не имеет точного ответа. Имеются работы, в которых показано, что обезвоживание тетрагидрата фосфата цинка происходит в две стадии с образованием промежуточного дигид-рата. При этом имеются сведения о возможности обезвоживания тетрагидрата в одну или три стадии. Дегидратация одной из модификаций Zn3(P04)2•4H20 описывается следующим образом:

Lab: METTLER

Рисунок 2 - Результаты дифференциально-термического анализа осадка, полученного осаждением ионов цинка из отработанного электролита цинкования ОАО «МЗАЛ» раствором карбоната натрия

о-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-

10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35,00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00 65.00 70.00 75,00 00.00 Cu-Ka (1.541374 A) 2theta

Рисунок 3 - Рентгенограмма осадка, полученного осаждением ионов цинка из отработанного электролита цинкования ОАО «МЗАЛ» раствором карбоната натрия, прокаленного при температуре

230 °С (• - характеристические пики ХпО) \_/

Другая модификация 7п3(Р04)2*4Н20 обезвоживается в две стадии, в качестве побочных продуктов выступают дигидрат и безводный фосфат:

81, 110, 156, 197 и 384 °С происходит поэтапная дегидратация тетрагидрата ортофосфата цинка Zn3(PO4)2'4H2O и пентагидрата пиро-

Zn3(P04)2-Aff20-

\2ус

->Zn3(P04)2 IHjO

:î ус

+Zn3(P04)2

5)

В [11] сообщается, что дегидратация Zn2P207•5H20 при температуре до 400 °С идет с образованием аморфного пирофосфата цинка через стадию образования моногидрата пиро-фосфата при температуре 65-100 °С. Переход аморфного Тп2р,р1 в кристаллическое состояние происходит в интервале температур 400500 °С.

На приведенной термограмме (рисунок 4) наблюдается ряд эндотермических эффектов. Можно предположить, что при температурах

фосфата цинка Zn2P2O7'5H2O с образованием безводных ортофосфата и пирофосфата цинка (Zn3(PO4)2 и Zn.P2O7). Эндотермические эффекты при 464 и 483 °С могут соответствовать переходу аморфного Zn2P2O7 в кристаллическое состояние. Это подтверждается данными рентгенофазового анализа - на рентгенограмме образцов, прокаленных при температуре 480 °С, присутствуют характеристические пики Zn3(PO4)2 и Znp2OT

Согласно данным электронной микроскопии

Рисунок 4 - Результаты дифференциально-термического анализа осадка, полученного осаждением ионов цинка из отработанного электролита цинкования ОАО «МЗАЛ» раствором фосфата натрия

Си-Ка (1.541874 А)

Рисунок 5 - Рентгенограмма осадка, полученного осаждением ионов цинка из отработанного электролита цинкования ОАО «МЗАЛ» раствором фосфата натрия, прокаленного при температуре 480 °С (• - характеристические пики фосфата цинка, ■ - пирофосфата цинка)

содержание цинка в полученном осадке составляет 66,54 мас. %, кислорода - 20,55 мас. %, фосфора - 12,91 мас. %. Наличие примесей не наблюдается.

Процесс осаждения ионов цинка раствором гидрофосфата натрия описывается уравнением:

лением аммиака и образованием пирофосфата цинка, что подтверждается данными рентгено-фазового анализа (рисунок 7).

Согласно данным электронной микроскопии содержание цинка в полученном осадке составляет 43,86 мас. %, кислорода - 34,75 мас. %,

3гпС1ъ + 4Ма2НР04: -» (Р04 )2 + 2МаН2РОА + »О . (6)

Однако поскольку осаждение происходит из отработанного электролита цинкования, представляющего собой сложную многокомпонентную систему с высоким содержанием хлорида аммония, наблюдается образование цинк-аммоний фосфата (NH4)Zn(PO4), что подтверждается данными рентгенофазового анализа (рисунок 6). Образование цинк-аммонийфосфата при использовании в качестве осаждающего раствора гидрофосфата натрия обусловлено более высоким значением рН по сравнению с осаждением фосфатом натрия.

Наличие на термограмме полученного осадка эндотермического минимума при температуре 430 °С свидетельствует о разложении цинк-аммоний фосфата, которое сопровождается выде-

фосфора - 21,39 мас. %. Наличие примесей не наблюдается.

Данные рентгенофазового анализа и электронной микроскопии осадков, полученных осаждением Zn2+ из отработанных электролитов цинкования других белорусских предприятий, подтверждают образование во всех случаях одинаковых по химическому и фазовому составу осадков, а также их схожее поведение при термообработке (таблица 4).

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что примеси, присутствующие в отработанных электролитах (блескооб-разователи, смачиватели и др.), не влияют на осаждение ионов цинка, а полученные материалы могут использоваться в качестве пигментов

Рисунок6 - Рентгенограмма осадка, полученного осаждением ионов цинка из отработанного электролита цинкования ОАО «МЗАЛ» раствором гидрофосфата натрия (• - характеристические пики цинк-аммоний фосфата)

Г

Рисунок 7- Рентгенограмма осадка, полученного осаждением ионов цинка из отработанного электролита цинкования ОАО «МЗАЛ» раствором гидрофосфата натрия, прокаленного при температуре 430 °С (■ -характеристические пики пирофосфата цинка)

Таблица 4 - Фазовый состав осадков, полученных на основе отработанных электролитов цинкования ОАО «МЗАЛ», ОАО «Амкодор» и ОАО «МТЗ» в зависимости от вида осадителя

Вид осадителя Фазовый состав осадка после высушивания Температура термообработки, оС Фазовый состав после термообработки

Na2CO3 Zn5(OH)6(CO3>2 230 ZnO

NapO4 Zn3(PO4)2'4H2O, ZnPP1-5HP 480 Zn3(PO4)2i Zn2P2O7

Na2HpO4 (NH)Zn(PO) 430 Znpp7

белого цвета. Исключение составляют ионы железа, в присутствии которых осадок может окрашиваться в бежевый цвет. Проведенные исследования показали, что влияние ионов железа на цвет не ощущается до их концентрации 0,25 г/л.

Для подтверждения возможности использования полученных порошков в качестве пигментов после их измельчения были определены такие свойства, как маслоемкость и укрывистость. Укрывистость составила от 140 до 175 г/м2, маслоемкость - от 36 до 45 г/100 г. Оптимальное значение маслоемкости пигментов, применяе-

мых в лакокрасочной промышленности, составляет 30-50 г/100 г пигмента [12]. При высокой маслоемкости пигмента затрудняется его диспергирование в пленкообразующем веществе, при низкой маслоемкости, обусловленной гид-рофильностью пигмента, получаемые краски нестойки при хранении и расслаиваются.

Результаты проведенных исследований позволят решить проблему утилизации отработанных растворов электролитов цинкования и расширить сырьевую базу для производства пигментов.

список использованных источников

references

1. Марцуль, В.Н., Залыгина, О.С. (2014), Экологические вопросы организации гальванического производства, Экология на предприятии, 2014, № 8 (38), С. 34-49.

2. Марцуль, В.Н., Залыгина, О.С., Шибека, Л.А., Лихачева, А.В., Романовский, В.И., (2012), Некоторые направления использования отходов гальванического производства, Труды БГТУ, Химия и технология неорганических веществ, 2012, № 3, С. 70-75.

3. Пат. 2208067 Российская Федерация, МПКС 25 D 21/18, С 22 В34/32. Способ регенерации хромовых электролитов, В.В. Трибунский, А.В. Николаева, В.А. Никулин, В.Л. Подберезный, В.И. Аксенов. Опубл. 10.07.03.

4. Тураев, Д.Ю. (2006), Опыт применения метода мембранного электролиза в гальваническом производстве на участке цинкования и кадмирования, Гальванотехника и обработка поверхности, 2006,

1. MarcuL', V.N., Zalygina, O.S. (2014), Environmental issues of the organization of the galvanic production [Jekologicheskie voprosy organizacii gal'vanicheskogo proizvodstva], Jekologija na predprijatii - Ecology at the enterprise, 2014, № 8 (38), pp. 34-49.

2. Marcul, V.N., Zalygina, O.S., Shibeka, L.A., Lihacheva, A.V., Romanovskij, V.I. (2012), Some directions of use of waste of the galvanic production [Nekotorye napravlenija ispol'zovanija othodov gal'vanicheskogo proizvodstva], Trudy BGTU, Himija i tehnologija neorganicheskih veshhestv - Works BSTU, Chemistry and technology of inorganic substances, 2012, № 3, pp. 70-75.

3. Tribunskii, V.V., Nikolaeva, A.V., Nikulin, V.A., Podbereznyi, V.L., Aksenov, V.I. Sposob regeneratsii khromovykh elektrolitov [Method of regeneration of chromic electrolytes]. Pat. Rus. Fed. № 2208067. MPKC 25 D 21/18, C 22 B34/32. Publ. 10.07.03.

4. Turaev, DJu. (2006), Experience of application of a

№ 3, С. 28-33.

5. Агафонова, Е.Ю. (2013), Физико-химический состав продуктов осаждения никеля из отработанных никельсодержащих растворов, Технология-2013, Сборник тезисов докладов международной научно-технической конференции, Северодонецк, 2013, с. 69.

6. Пат. 2069240 Российская Федерация, МПКС 25 D 21/18. Способ утилизации кислого отработанного раствора гальванического производства, Н.К. Рослякова, Р.С. Росляков. Опубл. 20.11.1996, 2006.

7. Горева, Т.В. (2007), Технология получения свинцового крона с использованием отходов гальванического производства, автореф. дис... канд. тех. наук, Москва, 2007, - 140 с.

8. Дринберг, А.С. (2007), Неорганические пигменты, производство и перспективы, Лакокрасочные материалы и их применение, 2007, № 12, С. 20-28.

9. Беленький, Е.Ф. (1960), Химия и технология пигментов, Ленинград, 756 с.

10. Щегров, Л.Н. (1987), Фосфаты двухвалентных металлов, Киев, 212 с.

method of membrane electrolysing in the galvanic production on a section of galvanizing and cadmium plating [Opyt primenenija metoda membrannogo jelektroliza v gal'vanicheskom proizvodstve na uchastke cinkovanija i kadmirovanija], Gal'vanotehnika i obrabotka poverhnosti - Galvanotechnics and processing of a surface,

2006, № 3, pp. 28-33.

5. Agafonova, EJu. (2013), Physical and chemical composition of products of sedimentation of nickel from waste nickel-containing solutions [Fiziko-himicheskij sostav produktov osazhdenija nikelja iz otrabotannyh nikel'soderzhashhih rastvorov], Technology-2013, Collection of theses of reports of the international scientific and technical conference, Severodonetsk, 2013, p. 69.

6. Roslyakova, N.K., Roslyakov, R.S., Sposob utilizatsii kislogo otrabotannogo rastvora gal'vanicheskogo proizvodstva [Method of a utilization of sour waste solution of the galvanic production], Pat. Rus. Fed. № 2069240. MPKC 25 D 21/18. Publ. 20.11.1996, 2006.

7. Goreva, T.V. (2007), Tehnologija poluchenija svincovogo krona s ispol'zovaniem othodov gal'vanicheskogo proizvodstva: avtoref. dis., kand. teh. nauk [Technology of receiving lead krone with use of waste of the galvanic production: abstract. diss. ... cand. tech. sci.], Moscow,

2007, 140 p.

11. Горловский, И.А., Козулин, Н.А. (1980), Оборудование заводов лакокрасочной промышленности, Ле-нинград, 200 с.

8. Drinberg, A.S. (2007), Inorganic colorants, production and perspectives [Neorganicheskie pigmenty, proizvodstvo i perspektivy], Lakokrasochnye materialy i ih primenenie -Paints and varnishes and their application, 2007, № 12, pp. 20-28.

9. Belen'kij, E.F. (1960), Himija i tehnologija pigmentov [Chemistry and technology of colorants], Leningrad, 756 P.

10. Shhegrov, L.N. (1987), Fosfaty dvuhvalentnyh metallov [Phosphates of bivalent metals], Kiev, 212 p.

11. Gorlovskij, I.A., Kozulin, N.A. (1980), Oborudovanie zavodov lakokrasochnoj promyshlennosti [Equipment of plants of paint and varnish industry], Leningrad, 200 p.

Статья поступила в редакцию 02.11. 2015 г.

116

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.