CC BY
27
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО Тем 64 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1948 г.
О ПОЛУЧЕНИИ ЗЕМЕЛЬНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ КРАСОК ИЗ СЫРЬЯ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ*
ЭФЕНДИ М. Э.
Быстрый рост строительства, наличие все возрастающего количества •металлического оборудования, машин, транспортных средств —все это требует значительного количества красок для сохранения этого оборудования и строений; при высоких темпах механизации сельского хозяйства, насыщенного десятками тысяч тракторов, комбайнов, сеялок и пр. сельскохозяйственных машин, требуется защита их от разрушительного действия атмосферных осадков, которому они неминуемо подвергаются в ноле.
Ассортимент красок, потребляемых различными отраслями народного хозяйства, весьма различен, но все же отдельные представители их иногда имеют превалирующее значение, благодаря массовому их потреблению. Так, например, из всего количества тертых красо<, намеченных к потреблению в довоенные годы, более 50% занимали охра, мумия и железный сурик. Краски эти, носящие общее название „земельные краски", сравнительно дешевы.
Это и делает невыгодным их транспортировку, поскольку зачастую стоимость их перевозки может приблизиться или даже превысить заводскую стоимость.
Поэтому в каждом районе или области, в особенности обладающих развитыми промышленностью и сельским хозяйством, должен быть серьезным образом проработан вопрос о возможности производства земельных краток, их ассортимента и способов производства. Должны быть выяснены запасы сырья для красок и их качество. Рациональное же распределение промышленности производства красок, приближение ее к источникам сырья дает несомненный экономический эффект.
Томская область не имеет в настоящее время сколько-нибудь значительных промышленных предприятий по производству земельных красок, между тем как потребность в таковых здесь весьма велика. Доставка земельных красок из других районов СССР, где сосредоточивается производство этих красок на базе значительных месторождений сырья для них, нерациональна ввиду имеющихся запасов его в Томской области.
В настоящей работе разбирается возможность производства земельных красок в Томской области, приводятся анализы образцов сырья, найденных геолого-разведочной партией, организованной в 1945 и 1946 годах Западно-Сибирским геологическим управлением в Томской области, и опыты по переработке его на краски, а также сообщаются те пути, по которым может пойти производство земельных красок в нашей области.
Необходимо здесь же отметить, что Томская область обладает и другими широкими возможностями для производства красок из глин. Первая
* Доложено на заседании Томского отделения ВХО им. Д. И. Менделеева 9 января 194-7 года.
из них заключается в том} что белые глины Томской области являются прекрасным сырьем для производства чрезвычайно дефицитной краски ультрамарина.
Кроме того весьма Интересным является использование глин для выработки цветных красок (зеленых, синих, розовых и защитных). Некоторые глины обладают способностью хорошо поглощать основные анилиновые красители и образуют с ними лаки, причем эти анилиновые красители не подкрашивают, а дают прочные соединения [1]. Получаются весьма красивые оттенки различных цветов в зависимости от прибавления красителей. Красители могут быть—малахитовая зелень, бриллиантовая зелень, метиленовая синь, аурамин и фуксин. Полученные зеленые цвета дают в смеси с охрой и умброй всевозможные оттенки защитного цвета. Синие же оттенки от метиленблау могут заменять частично для внутренних работ ультрамарин.
Главное достоинство этих красок в том, что они в присутствии извести не выгорают, поэтому они называются известковыми красками.
По отзыву Малярстроя получаемые лаки, особенно зеленые, оказались известковоустойчивыми для внутренних работ на клее, казеине и извести и могут заменить до сих пор употребляемые, негодные в клеевых окрасках зелени (например, вагонная зелень, содержащая берлинскую лазурь, разлагаясь в щелочной среде, образует окись железа бурого цвета), Хорошие результаты получены с описанными выше красками и при применении их в обойном деле.
Эти окрашенные глины для масляных работ мало пригодны, но зеленые лаки в смеси с умброй, охрой и белилами дают всевозможные краски защитногоцвета и могут быть применены и для масляных красок. Прг комбинации зеленых лакцв, получаемых вышеописанным способом из глин, с глауконитом можно получать всевозможные цвета для масляных красок, это дает возможность заменить более дорогие хромовые краски. В Томской области, обладающей разнообразными глинами, изучение этого, вопроса, с целью организации производства описанных выше красок, по нашему мнению, весьма целесообразно и желательно, так как дает возможность из местного сырья, при наличии ввоза лишь незначительного количества анилиновых красок, организовать производство зеленых, синих, красных и желтых красок, Проводимые нами первые опыты с глинами Томской области показали, что некоторые из глин хорошо поглощают анилиновые краски с образованием красивых тонов.
Возвращаясь к производству земельных красок, следует отметить, что последнее на территории СССР насчитывает более ста тридцати лет. В 1814 году было получено железного сурика и мумии около 160 тонн (10000 пудов). Главным центром была Москва, кроме того заводы имелись еще в Ярославле и Петербурге. В 1912—13 году в России было до 125 предприятий по производству различных красок. Предприятия, работавшие на импортном сырье, находились в полной зависимости от заграницы как в отношении сырья, так и в отношении рецептур. Ассортимент имел целевой характер—производство ограничивалось малярными красками. Вообще же лакокрасочные заводы дореволюционной России были в техническом отношении отсталыми и чрезвычайно примитивными.
После Октябрьской революции лакокрасочная промышленность в СССР сильно развивается. За годы первой пятилетки были разведаны и освоены Журавские охры, земельные краски Ленинградской области и др.
Во второй пятилетке совершился сдвиг в сторону использования местных запасов и подведения новой технической базы переработки взамен существующих нерациональных способов производства сухих земельных красок. Земельные краски будут продолжать занимать одно из главных мест по своему удельному весу в ассортименте лакокрасочной промышленности.
Земельные краски и способы их производства
Из земельных красок наибольшее распространение и значение имеют железный сурик, мумия и охра [2]. Природный железный сурик представляет краску темнокоричневого цвета с красноватым оттенком. Краска эта состоит из значительного количества окиси железа с примесью глины. Содержание Ре203 в природном железном сурике колеблется от 60 до 90°/0. Железный сурик должен по возможности меньше содержать глины. Сурик. употребляющийся для окраски железа, не должен содержать свободных кислот, сернистых соединений, гипса, сернокислого железа, мела и т. д. [3,4].
Мумия содержит меньше окиси железа по сравнению с суриком. Содержание Ре203 в ней от 30 до 55%- Она бывает различных оттенков—от желтокрасного до темнофиолетового. Кроме окиси железа в состав мумии входят глина и гипс, но не мел.
Охрами называются природные краски, состоящие из глин, окрашенных окислами железа. Состав последних в охрах Ре203.Н20 до Ре203.ЗН20.
Цвет охры зависит от количества примесей, к которым относятся окислы марганца, основное сернокислое железо, закись-окись железа, свободная окись железа, органические вещества, углекислый кальций и пр. Красный оттенок зависит от наличия свободной окиси железа. Коричневый оттенок охрам придают окислы марганца. Цвет более темной охры можно улучшить подмешиванием какого либо белого материала (тяжелый шпат, известковый шпат, гипс, -литопон).
Нужно к тому же отметить, что охры, содержащие значительное количество глины—жирные Охры, требуют большего количества олифы, медленнее высыхают и дают более мягкую пленку, чем тощие (с кальциевыми соединениями). Хорошие охры должны иметь не менее 17°/0 окислов железа и по возможности меньше кальциевых и магниевых соединений, в противном случае увеличивается маслоемкость краСки, У охр с большим содержанием Ре203 укрывистость выше.
При прокаливании охра меняет свой цвет, принимая красноватый оттенок. Это происходит благодаря переходу водной окиси железа в безводную и от сгорания органических веществ. При прокаливании охра теряет в весе. Чем меньше потери охры в весе, тем она считается лучше.
Технология производства сухих земельных красок, в основном, сводится к их обогащению различными способами и в некоторых случаях к термической обработке для улучшения их свойств и изменения цвета.
Томская область и близлежащие районы обладают несколькими отдельными месторождениями сырья для производства земельных минеральных красок. Одним из лучших месторождений [5] минеральных красок в пределах Томского района считается Баренцевское месторождение. Испытание охры этого месторождения показали ее высокие кроющие свойства и полную пригодность для приготовления масляных красок красновато-бурого и коричневого оттенков. Общие запасы охр на этом месторождении достаточно велики. Пробы пород, окрашенных в желый, красный, зеленовато-синий цвета (доставленных в лабораторию аналитической химии Томского политехнического института с других месторождений инж. Сазоновым П. Т.) были исследованы как на химический состав, так и ка свойства, характеризующие эти породы как краски. Сделано соответствующее заключение относительно надлежащего процесса переработки сырья для производства из него красок.
Большинство пород имеют желтый или темножелтый цвет. После обжига, вследствие разложения гидратов железа, цвет пород становится красным или оранжево-красным. Зеленовато-синяя глина после обжига становится грязно-желтой.
335
N
пп
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Ш
пп
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Химический анализ производился согласно ОСТ 229; в некоторых елу-с производился полный анализ красок.
-1и-же приводим результаты исследования пород с указанием, где были •ы пробы, (таб. 1 и 2).
Таблица 1
Наименование места, где взята проба Н 2о SiOa А12о3 Fe203 Ca О MgO Потери при прокаливании
В 7 километрах от стан-
ции Ижморка, около
дер. Плант, в Успен-
ском с/совете . . . 4 90' 53.61 19.16 16.32 0.69 0.12 7.15
Тайга, обр. 1..... 5 91 57. ¿0 15.- 8 10.42 0.82 0.30 15.9!
Тайга, обр. 2 . . . 8 82 55.0.1 15.03 10.75 0.71 0.36 18.82
Петуховское месторож-
дение ....... 4 00 66.40 21.42 5. i8 0.80 0.74 5.50 *
Халдеевское 1 .... 7 64.42 19.14 8.06 1.28 1.85 4.82
Халдеевское 2 ... . 6 1 61.68 21.03 10.37 0.80 0.81 4.04
Лататское (1-бледножел-
тая глина) ...... 5.30- 61.92 20.24 8.64 1.12 0.52 7.10
Лататское (2-яркожел-
тая) . ........ 3 20 59.38 20.56 10 94 1.52 0.60 10.30
Лататскяя (синяя глина,
перекрывающая охри-
стую) 1945 г. г) . . . . 5 00 65.00 6.91 8.06 1.44 2.88 7.85
Лагерносадское м-ние 3 38 58.46 23.70 8.06 1.28 0.61 7.00
Некрасовское 1-е * 6 20 67.80 12.48 11.52 0.80 0.61 6.^8
Некрасовское м-ние 2-е 5 46 61.80 14./8 5.22 5.30 2.03 9.24
Лучановское м-ние бо-
лотная железная руда . 3 11 4.64 0.48 34.56 17.08 0.24 42.00
Халдеевское 1, кан. 1 63.20 , 18.05 11.23 0.56 0.45 5.94
Халдеевское, шурф 2 . •59.55 18.94 13.10 0.64 0.47 6.54
1946 г. -
Таблица 2
1 1 Результаты испытания в °|0 °1о
Наименование места, Краткая характе- Нера- Потери
где взята проба ристика цвета по-| роды. Fe2Os створ, остаток при прокаливании Ca О С02 Н20
В 7 километрах от стан- Желто-коричне-
ции Ижморка, около де- вая, с красным от-
ревни Плант, в Успенском тенком 16.32 77.94 7.15 0.69 Отсут. 4.90
с|совете ........
1 ай| а* обр. 1 ..... Желтая 10.42 80.53 10.00 0.82 м 5.91
Тайга, обр. 2 ..... « 10.75 80.94 10.00 0.71 а 8.82
Петуховское м-цие . . Светложелтая 5. 18 82.81 5.58 0.80 « 4
Халдеевское 1 ..... Желтая с золотиог.
оттенком 8.06 79.11 4.82 1.28 « 7
Халдеевское 2 .... Желтая 10. -37 80.13 4.04 0.80 ж 6.1
Лататское 1 ...... Бледно-желтая 8.(4 78 44 7.10 1.12 н 5.30
Лататское 2 .... Ярко-желтая 10.94 81.31 10.30 1.52 • 3.20
Лататское (синяя глина, Зеленовато- синяя 8.43 _ 9.96 — - 5.00
перекрывающая охру) .
Лагерносадское м-ние . Желтая 8.06 77.13 7.00 1.28 а 3.38
Некрасовское 1 м-ние . Желто-коричневая 11.52 75.16 6.68 0.80 <( При- 6.20
Некрасовское 2 м-ние . Желтая 9.24 83.16 9.94 20.3 сут. 5.46
Лучановское ..... Буро-красная | 34.56 . 42.00 17.08 3.11
Анализ проб 1946 г. произведен асс. Терешковой 3. Н.
Далеко не все из приведенных выше проб пород для производства земельных красок удовлетворяют предъявленным к ним требованиям по их химическому составу и, в первую очередь,—по содержанию железа. Разбивая железные краски на охру, мумию и сурик, мы имеем примерное содержание железа в них: охра—10—25%; мумия—30—55%; природный железный сурик—60—90%.
Сравнивая эти цифры с результатами анализа пород, мы видим, что основная часть проб пород не удовлетворяет этим требованиям по содержанию железа. Согласно ОСТ 229 охра сухая должна содержать: окиси железа не менее 12%, потерю при прокаливании не более 10%, влаги не более 3%, остатка, нерастворимого в соляной кислоте, не более 75° 0. Реакция краски должна быть нейтральной.
Рассматривая приведенные выше анализы красок и не принимая во внимание содержания влаги, так как в процессе переработки сырой по: роды она может быть высушена, мы можем отметить, что Цо содержанию окиси кальция и по величине потери при прокаливании все породы почти удовлетворяют требованиям ОСТ 229—сухая охра. По содержанию железа породы, исключая болотную железную руду Лучановского месторождения, не отвечают требованиям ОСТ 229—сухая охра. Лучановская руда может быть использована для приготовления мумии. Все остальные перечисленные породы могут быть использованы для приготовления из них минеральной краски „типа охра".
Однако, далеко не всегда химический анализ красок может служить окончательным критерием их качества и пригодности пород, из которых они получаются, для производства естественных земельных красок.
Большое значение для качества краски имеет величина укрывистости (расход краски на единицу поверхности) и маслоемкости (количество олифы, требуемой для того, чтобы образовать с краской массу, годную для краски) [6].
Увеличение содержания гидрата окиси железа повышает укрывистость краски. Содержание глины в охре (жирные охры), как многие указывают» также ведет к повышению укрывистости по сравнению с тощими глинами (содержащими известь). Однако, это положение оспаривается. Жирные охры требуют всегда больше масла (олифы), у них выше величина масло-емкости. Укрывистость заметно повышается после прокаливания породы.
Укрывистость определяется путем повторных накрашиваний испытуемой краски на заранее взвешенную пластину белого стекла размером 10"30* 2.5 мм, на которой с обратной стороны накрашены две. полосы — черная и белая. Испытуемая краска наносится до тех пор, пока в отраженном свете черная и белая полосы с обратной стороны перестанут быть заметны.
Маслоемкость красок определяется путем приливания олифы, уд. вес которой точно известен, из бюретки к навеске краски, которая растворяется стеклянной палочкой до достижения малярной консистенции краски
Для того, чтобы дополнить приведенные выше химические анализы природных красок, для определения их качества нами были проделаны их испытания на укрывистость и маслоемкость. При этом для того, чтобы выяснить количество красок в зависимости от способа переработки сырья, нами эти определения производились как для отмученной и обожженной пробы, так и для породы, не подвергавшейся никакой предварительной обработке кроме измельчения и просеивания через сито соответствующего количества отверстий на 1 кв. см.
Ниже, в таблице 3, приводим результаты измерений маслоемкости и укрывистости для изучаемых нами пород.
Если сравнивать величины маслоемкости для отмученных "и необученных красок, то мы наблюдаем некоторую тенденцию к повышению, хотя и весьма незначительную и даже не во всех случаях.
Для обожженных пород наблюдается резкое увеличение маслоемкости. Обратное явление мы наблюдаем с укрывистостью. Если после отмучи-вания укрывистость краски имеет некоторую тенденцию к улучшению, хотя и не одинаково выраженную для различных пород, то после обжига количество краски, потребное на единицу покрываемой поверхности, резко падает.
Таким образом, благодаря уменьшению расходов краски, мы не будем иметь, несмотря на увеличенную маслоемкость, заметного увеличения в расходе олифы на единицу покрываемой обожженной краской поверхности. Следовательно, в результате обжига мы не будем иметь какой-либо экономии, судя по величинам маслоемкости и укрывистости. Обжиг лишь можно считать методом изготовления красок, позволяющим изменить цвет последних.
Таблица 3
Маслоемкость и укрывистость охр
Наименование месторождения породы. Порола измельченная Порода отмученная, необожженная ! 1орода отмученная, обожженная
Маслоемкость Укрывистость Выход краски Маслоемкость Укрывистость Маслоемкость Укрывистость
В 7 километрах от стан-
ции Ижморка, около'
д. Плант, в Успенском
с|сов.......... 33.2 231.0 49.4 35.1 212.3 49.5 138
Тайга 1 ........ 38.5 243.5 44.8 37.0 218.1 55.5 из
Тайга 2 ........ .46.5 231.5 42.5 39.5 201.5 58.1 158
Петуховское м-ние . . 42.0 263.0 25.5 43.0 241.0 63.1 201
Халдеевское 1 проба
1945 г......... 47.3 215 53.5 51.5 210 60.5 185
Халдеевское 2 проба
1945 г......... 48.й 212.5 51.5 48.5 211 63.5 193
Лататское 1 ...... 34.5 207 48.5 41.5 202 58.5 187
215 48.5 43 207 59 19
Лагерносадское . , . . 47.0 215.5 50.5 49 210 60 187
Некрасовское 1 . . . . 50.5 198 55.5 32 320 41.0 175
Подходя к выбору способа производства, мы прежде всего должны остановиться на тех пробах, запасы которых весьма значительны и достаточны для обеспечения^ завода сырьем. Таким сырьем для производства охры являются глины Халдеевского (1) месторождения. Мы видим, например, что с применением отмучивания не наблюдается особенного изменения в качестве краски, поэтому из этой породы можно приготовить краску так же и не отмучивая ее.
Таким образом процесс производства охры можно принять следующий.
Сырье подается в склад, где частично подвергается естественной сушке, будучи размещено на досках небольшими слоями. Окончательная сушка производится в сушильной камере. Далее краска через бункер самотеком направляется для размола в дробилку, где тщательно измельчается, и затем отделяется от крупных частиц в сепараторе.
В случае производства мумии (сырье Лучановское) вышеозначенный процесс изменяется так, что после сушки продукта производится его *бжиг в соответствующей печи,
20* Изв. ТПИ, т. 64
305
Выводы
1. Настоящим исследованием нами установлена пригодность некоторых местных пород для производства из них охры, золотистой охры и мумии.
2. При термической обработке цвет глин становится красным , или оранжево-красным.
3. Хотя полученные из вышеперечисленных глин краски не вполне от-
представляют из себя лишь краски „типа охра" (слабожелтый, золотистый, светлокоричневый, красный, тёмнокрасный и сизо-синий), они могут быть применяемы в малярном деле для шпаклевок, грунтовок, для окраски деревянных сооружений (стен, полоз, дверей, окон), железных предметов и каменных сооружений.
4. В результате исследования качества красок, в зависимости от способа переработки породы, дана схема производства красок.
1. М. Э. Эфенди, В. Ф. Негре ев и И. В. Филип паки. Изучение свойств Азербайджанского сырья для получения сухих земельных минеральных красок. Труды химического института Азерб. филиала Академии Наук СССР, 1, Баку. 1937.
2. Н. Ф. Б а й к о в. Промышленность минеральных красок СССР. Гоехимтехиздат. 1931.
3. В. А. Наумов. Производство охры Гоехимтехиздат. 1932.
4. Е. Ф. Беленький. Технология пигментов и лаков. ОНТИ, Химтеорет. 1938.
5. Л. Г1. Жуков. Минеральные краски. Полезные ископаемые Западно-Сибирского края. П, Томск. 1934.
6. Т. И. Толсти хина. Методы физико - механического исследования охр. Гостех-издат, 1930.
вечают требованиям общесоюзного стандарта охра сухая,
и
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
