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Procédé de fabrication de couleurs au sulfure de zinc.
Le sulfure de zinc est employé partiellement à l'état pur, partiellement on mélange avec d'autres substances, telles que par exemple du sulfate de baryum, du sulfate de calcium, etc... pour servir de couleur pigmenteuse blanche.
Un mélange dé sulfure de zinc et de sulfate de baryum existe sous la dénomination de lithopone.
Le mélange que l'on trouve habituellement dans le commer- ce sous la désignation d'ocre rouge de lithopone contient, en chiffre rond, 30 % de sulfure de zinc, et on le constitue par une transformation de quantités équivalentes de sulfate de zinc et de sulfure de baryum, selon l'équation : ZnS04 + BaS = ZnS + BaS04
Si l'on veut avoir dans le mélange, non pas du sulfate de baryum, mais par exemple du sulfate de calcium, on opère la
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transformation du sulfate de zinc par du sulfure de calcum;
et si o'est par exemple du phosphate de baryum que l'on veut, on partira du phosphate de zinc pour la transformation. pour composer du lithopone à teneur dépassant 30 % de sulfure de zinc ZnS ou de zinc sulfuré pur, jusqu'ici on est ordinairement parti du chlorure de zinc. Si l'on transforme du sulfate de zinc pur par du sulfure de baryum on n'obtien- , dra jamais qu'un lithopone titrant environ 30 % Si la les- sive de zinc renferme, par exemple, des parties égales de sul- fate de zinc et de chlorure de zinc, on obtiendra, selon l'é- quation : ZtSO + ZnCL2 + 2 BaS = 2 ZnS + BaSO + BaC12 un lithopone à teneur en sulfure de zinc doublée, car le chlorure de baryum alors formé reste dans la solution.
Si l'on transforme une lessive de chlorure de zinc pur par du sulfure de baryum, on obtiendra un dépôt de sulfure de zinc pur, et la totalité du baryum passera sous forme de chlorure dans la solution.
Les couleurs au sulfure de zinc se distinguent des autres couleurs blanches, notamment de la céruse et de l'oxyde de zinc, par un bon'pouvoir de recouvrement, c'est-à-dire qu'elles ont du corps, ainsi que par le fait d'être non vénéneuses, et de rester insensibles à l'atteinte des gaz sulfureux, Pour qu'elles puissent s'employer comme couleurs de badigeon, ainsi que pour d'autres destinations industrielles, notamment en ma- nufacture de caoutchouc, de linoléum et de toile cirée, on exige des couleurs au sulfure de zinc certaines propriétés, savoi-r 1 ) une teinte d'un blanc pur;
2 ) Un bon pouvoir de recouvrement (beaucoup de @ corps);
3 ) l'inaltérabilité par la lumière;
4 ) la finesse et le moelleux;
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5 ) la faculté d'incorporer aisément l'huile, mais pas en trop grande quantité;
6 ) que la couleur préparée par broyage avec de l'huile de lin ou avec du vernis, puisse être impunément couverte d'eau.
Il a été constaté que, pour constiteur un produit répon- dant à toutes ces conditions', l'on peut procéder comme suit:
1 ) Jusqu'à présent, pour constituer la lessive de zinc de laquelle le sulfure de zinc doit être précipité, on pra- tiquait généralement la lixiviation des matières premières à teneur de zinc (telles que des scories, des cendres, des déchets pyriteux grillés et autres analogues) en les traitant par de l'eau ou par de l'acide sulfurique dilué. Or, si c'est d'une lessive ainsi obtenue que l'on part, on n'obtien- dra jamais un produit inattaquable par la lumière.
Il est indispensable que l'on traite tout d'abord les matières à te- neur de zinc au moyen d'acide sulfurique aussi concentré que possible c'est-à-dire qu'on ne leur ajoute que la quantité d'eau nécessaire pour provoquer la dissolution du sulfate de zinc alors formé et pour permettre que les acides puissent encore agir ensuite, et que l'on chauffe la matière aussi in- transformée ) timement/que possible par l'acide. Ce n'est qu'après exécu- tion de cette méthode par laquelle presque tout le zinc qui y existe est devenu soluble dans l'eau, que la matière sera lixiviée par de l'eau et que, de manière connue ou débarrasse- ra la solution de sulfate de zinc obtenue, des métaux étran- gers et des autres impuretés, après quoi on la fera précipiter en dépôt par du sulfure de baryum, du sulfure de calcium ou un agent analogue.
2 ) Au lieu de constituer la lessive de sulfate de zinc de la façon décrite sous le 1 , on peut également faire emploi d'une solution de sulfate de zinc exempte de chlore.
3 ) Si l'on veut constituer du sulfure de zinc pur ou
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bien un lithopone contenant plus de 30 % de sulfure de zinc, on ajoutera soit en remplaoement du sulfure de baryum,soit en addition à lui, un autre sulfure dont la base donne ]au à la formation d'un sulfate soluble dans l'eau, soit, par exemple, du sulfure de sodium ou du sulfure d'ammonium.
Conformément à cela, l'on obtiendra un lithopone titrant un pourcentage plus élevé, selon l'équation
2 ZnS04 + BaS + Na2S = 2 ZnS + BaS04 + Na2SO4 et du sulfure de zinc pur, selon l'équation : ZnS04 + Na2S = ZnS + Na2 SO4
Le sulfate qui s'est formé reste dans la solution. On peut le récupérer par voie de cristallisation complète, ou bien encore on peut transformer la solution au moyen de sul- fure de baryum BaS, ce qui donne comme précipité du blanc fixe et l'on récupère à nouveau du sulfure de sodium.
4 ) Pendant la précipitation, ou bien à n'importe quelle autre phase voulue du procédé de fabrication, l'on ajoute au pigment une quantité minime d'une combinaison quelconque d'un métal léger, de bore, ou 'd'une des terres rares. L'on peut employer, par exemple, du borate de sodium, du phosphate de sodium, de l'oxyde de magnésium, et l'on n'a pas besoin en général de commencer par plus d'un demi-pour cent d'addition calculé sur la couleur brute sèche.
Il y a avantage à pou- voir s'en tenir à une quantité ajoutée relativement petite car, en général, la présence d'éléments constitutifs étrangers dans le pigment (exception faite pour le sulfure de zinc et les substances complémentaires telles que du sulfate de baryum, du sulfate de calcium, etc...) n'est pas désirable.
5 ) La couleur brute qui à'est déposée, est séchée et est portée à l'incandescence en procédant de manière connue; La mise à l'incandescence s'opère adéquatement dans un four mécanique dans lequel on chauffe la masse bien à fond dans toutes ses parties et bien uniformément. C'est ce qui fait
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obtenir un produit à bon pouvoir de recouvrement, c'est-à- dire ayant du corps, et bien uniforme. Toutefois, il y a avantage à empêcher toute amenée d'oxygène pendant la durée de cette incandescence, ce qui se réalise en intro- duisant dans le four à incandescence un gaz indifférent, tel que par exemple de l'acide carbonique ou de l'azote.
Si l'on néglige de le faire,le pigment se jaunira légère- ment lors de l'incandescence.
6 ) Après avoir été porté à l'incandescence, le pig- ment est, de façon connue, brusquement mouillé par de l'eau puis est desséché et moulu. Il n'est pas nécessaire de laver le pigment après le brusque mouillage à l'eau, et même il faut s'abstenir de tout lavage si l'on a ajouté, lors de la méthode de précipitation conforme au 4 un com- posé qui est soluble dans l'eau.
Le pigment que l'on obtient de cette manière satisfait à toutes les conditions énumérées plus haut. Il se distingue particulièrement, en regard du lithopone (qui est rendu inaltérable par la lumière par l'addition de composés de cobalt) par sa tonalité d'un blanc bien pur.
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Manufacturing process of zinc sulphide colors.
Zinc sulfide is used partially in the pure state, partially mixed with other substances, such as for example barium sulfate, calcium sulfate, etc ... to serve as a white pigment color.
A mixture of zinc sulphide and barium sulphate exists under the name of lithopone.
The mixture which is usually found in commerce under the designation of lithopone red ocher contains, in round numbers, 30% zinc sulphide, and is constituted by a transformation of equivalent quantities of zinc sulphate and of barium sulphide, according to the equation: ZnS04 + BaS = ZnS + BaS04
If we want to have in the mixture, not barium sulphate, but for example calcium sulphate, we operate the
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transformation of zinc sulphate by calcum sulphide;
and if, for example, barium phosphate is desired, zinc phosphate will be used for processing. to compose lithopone with a content exceeding 30% of zinc sulphide ZnS or of pure zinc sulphide, until now we have usually started with zinc chloride. If we transform pure zinc sulphate with barium sulphide we will never obtain more than a lithopone measuring about 30% If the zinc les- sive contains, for example, equal parts of sulphate zinc and zinc chloride, we will obtain, according to the equation: ZtSO + ZnCL2 + 2 BaS = 2 ZnS + BaSO + BaC12 a lithopone with a doubled zinc sulphide content, because the barium chloride then formed remains in the solution.
If we transform a lye of pure zinc chloride with barium sulphide, a deposit of pure zinc sulphide will be obtained, and all of the barium will pass in the form of chloride in the solution.
Zinc sulfide colors are distinguished from other white colors, especially white lead and zinc oxide, by good covering power, i.e. they have body, as well as by the fact of being non-poisonous, and of remaining insensitive to the attack of sulphurous gases, So that they can be used as whitewash colors, as well as for other industrial destinations, in particular in rubber manufacturing, of linoleum and oilcloth, zinc sulfide colors are required to have certain properties, such as 1) pure white tint;
2) Good recovery power (lots of @ bodies);
3) inalterability by light;
4) finesse and softness;
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5) the ability to easily incorporate oil, but not too much;
6) that the color prepared by grinding with linseed oil or with varnish, can be covered with water with impunity.
It has been observed that, in order to constitute a product meeting all these conditions, the following can be done:
1) Until now, in order to constitute the zinc lye from which the zinc sulphide must be precipitated, the leaching of raw materials containing zinc (such as slag, ash, roasted pyritic waste and the like) by treating them with water or dilute sulfuric acid. Now, if it is from a detergent thus obtained that we start, we will never obtain a product unassailable by light.
It is essential that we first treat the materials containing zinc with sulfuric acid as concentrated as possible, that is to say that only the necessary quantity of water is added to them. to cause the dissolution of the zinc sulphate then formed and to allow the acids to act further afterwards, and to heat the material as transformably as possible by the acid. It is only after carrying out this method by which almost all the zinc which exists therein has become soluble in water, that the material will be leached by water and that, in a known manner or will rid- the zinc sulphate solution obtained, foreign metals and other impurities, after which it will be precipitated as a deposit with barium sulphide, calcium sulphide or the like.
2) Instead of constituting the zinc sulphate lye in the manner described under 1, it is also possible to use a solution of zinc sulphate free from chlorine.
3) If we want to constitute pure zinc sulphide or
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although a lithopone containing more than 30% of zinc sulphide, one will add either in replacement of the barium sulphide, or in addition to it, another sulphide whose base gives] to the formation of a soluble sulphate in water or, for example, sodium sulfide or ammonium sulfide.
In accordance with this, one will obtain a lithopone titrating a higher percentage, according to the equation
2 ZnS04 + BaS + Na2S = 2 ZnS + BaS04 + Na2SO4 and pure zinc sulphide, according to the equation: ZnS04 + Na2S = ZnS + Na2 SO4
The sulphate that has formed remains in the solution. It can be recovered by complete crystallization, or the solution can be transformed by means of barium sulphide BaS, which gives a fixed white precipitate and again sodium sulphide is recovered.
4) During precipitation, or at any other desired stage of the manufacturing process, a minimal amount of any combination of a light metal, boron, or any of the pigment is added to the pigment. rare earth. For example, sodium borate, sodium phosphate, magnesium oxide can be employed, and in general it is not necessary to start with more than half a percent of addition calculated on the dry raw color.
There is an advantage in being able to keep to a relatively small amount added because, in general, the presence of foreign constituents in the pigment (except for zinc sulphide and complementary substances such as sodium sulphate. barium, calcium sulphate, etc.) is not desirable.
5) The raw color which is deposited, is dried and is ignited by proceeding in a known manner; The incandescence takes place suitably in a mechanical furnace in which the mass is heated thoroughly in all its parts and very uniformly. This is what makes
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obtain a product with good covering power, that is to say having body, and very uniform. However, it is advantageous to prevent any supply of oxygen during the duration of this incandescence, which is achieved by introducing into the incandescent oven an indifferent gas, such as, for example, carbonic acid or carbonic acid. nitrogen.
If this is neglected, the pigment will yellow slightly upon incandescence.
6) After having been incandescent, the pigment is, in a known manner, abruptly wetted with water then is dried and ground. It is not necessary to wash the pigment after the sudden wetting with water, and even any washing should be avoided if, during the precipitation method according to 4, a compound has been added which is soluble in water.
The pigment which is obtained in this way satisfies all the conditions listed above. Compared to lithopone (which is made unalterable by light by the addition of cobalt compounds), it is particularly distinguished by its very pure white tone.