Оксид цинка (цинковые белила) представляет собой белый аморфный порошок, состоящий из игольчатых или сферических кристаллов. Цинковые белила обладают горьким вкусом, не имеют запаха, не растворяются в холодной и горячей воде, но растворяются в кислотах и щелочах. Применяются в разных отраслях промышленности в качестве катализатора, компонента или наполнителя применяют для производства изделий из каучука, пластика, изготовления красок, лаков, смазок, клея, герметиков, пигментов и многих других материалов, используемых в быту, медицине, фармацевтике, на производствах. Вещество практически полностью поглощает ультрафиолет, обеспечивая защиту связующим элементам.
Особенности производства и разные виды технологий
Для получения химического вещества ZnO на производствах применяют разные виды технологий, конечным результатом которых является соединение цинка с кислородом. При разных способах получения продукта учитываются: его востребованность, уровень физического воздействия, количество образования твердых отходов, сточных вод и выбросов в атмосферу, а также использование химических веществ и потребление энергии.
Окись цинка получают тремя основными методами:
- путем обработки природного минерала цинкита методом вельцевания;
- путем сжигания цинка в кислороде;
- с помощью термического разложения водных растворов солей металла.
Независимо от способа получения в производственных помещениях устанавливаются вытяжки и вентиляционные системы. Работники снабжаются индивидуальными средствами защиты и респираторами. Само вещество не представляет опасности, но его пыль вызывает раздражение дыхательных путей, а попадание в пищевод приводит к заболеванию ЖКТ.
Получение белил из металлического цинка
Наиболее распространенной технологией получения цинковых белил является получение из цинка муфельным либо тигельным способом. Технологический процесс состоит из подготовки сырья, его плавления, испарения с последующим окислением его паров, охлаждения суспензии и выделения белил. Цинк плавится в графитовом тигле или муфеле, установленном в печи специальной конструкции. При достижении температуры 980 градусов начинается образование его паров, которые вступают в реакцию с кислородом воздуха. Это приводит к образованию окиси цинка, сопровождающегося снижением температуры и появлением яркого свечения. Частицы вещества направляются в охлажденный канал и накапливаются в емкости. Данную технологию называют французским методом. Размер частиц вещества составляет от 0,1 до нескольких мкм. Для выработки 1 т порошка расходуется 294 кВт. По данной технологии получают цинковые белила, соответствующие ГОСТ 202-84, оксид цинка по ГОСТ 10262-76
Технологический процесс получения методом вельцевания
Процесс вельцевания происходит в трубчатой печи, вращающейся вокруг своей оси. Исходные материалы, - природная руда цинкит, сернистая руда, кокс и антрацит (оксид углерода) измельчаются и смешиваются с измельчёнными углеродосодержащими материалами. При непрерывном перемешивании смесь подвергается нагреву до 1200—1300 °C во вращающейся горизонтальной трубчатой печи (вельц-печи). При этом происходит восстановление из оксида цинка, после чего он переходят в газовую фазу. В парообразном состоянии цинк окисляется кислородом воздуха и углекислым газом. Возгоны цинка уносятся газами из печи и собираются в пылеуловителях. Твердый остаток переработанной шихты называется клинкер, он состоит из нелетучих металлов. Клинкер затем отправляют на дополнительную переработку для извлечения других ценных металлов. При этой технологии энергопотребление на 1 т продукта составляет 1281 кВт. Оксид цинка, полученный по данной технологии, имеет в своем составе большое количество примесей, может иметь серый или желтоватый цвет.
Влажный термический процесс
Цинковые пыли, образовавшиеся при работе сталеплавильных печей и гальванического цинкования оседают на электролитах. Метод основан на осаждении цинковых соединений из электролита. Влажный химический процесс происходит в водных растворах солей цинка, из которых осаждается гидроксид цинка. При нагревании он разлагается на оксид цинка и воду. Твердый осадок, полученный путем термического разложения, пропускают через поток раскаленного воздуха с температурой 800 градусов, в результате чего удаляется влага.
Эффективная технология считается более экономичной. При использовании данного метода не образуется твердых отходов, происходит незначительный выброс загрязняющих веществ в атмосферу и затрачивается на тонну продукта всего 83 кВт электроэнергии. Производство при небольших вложениях актуально в регионах со значительной сырьевой базой. Оксид цинка, полученный по этой технологии, отличается большой удельной площадью поверхности частиц и высокой реакционной способностью, что может позволить повысить эффективность химических технологических процессов с его участием, и снизить общие объемы потребления.
