RU2471836C1 - Method of producing iron oxide pigments - Google Patents

Method of producing iron oxide pigments Download PDF

Info

Publication number
RU2471836C1
RU2471836C1 RU2011125988/05A RU2011125988A RU2471836C1 RU 2471836 C1 RU2471836 C1 RU 2471836C1 RU 2011125988/05 A RU2011125988/05 A RU 2011125988/05A RU 2011125988 A RU2011125988 A RU 2011125988A RU 2471836 C1 RU2471836 C1 RU 2471836C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron oxide
pigment
temperature
pigments
calcination
Prior art date
Application number
RU2011125988/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ольга Дмитриевна Лукашевич
Надежда Терентьевна Усова
Любовь Владимировна Герб
Олег Юрьевич Гончаров
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТГАСУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТГАСУ") filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТГАСУ")
Priority to RU2011125988/05A priority Critical patent/RU2471836C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2471836C1 publication Critical patent/RU2471836C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: to obtain iron oxide pigments, iron oxide sludge, which is a water treatment waste, is dried, calcined and ground. The water treatment wastes used are ferruginous underground water with iron content of not less than 42%. Calcination is carried out by gradually heating the dried iron oxide sludge either to temperature of 600°C in order to obtain a chocolate brown pigment, or to temperature of 800°C in order to obtain a bright red pigment, or to temperature of 1050°C in order to obtain a black pigment. Once the required temperature is reached, the calcination device is turned off.
EFFECT: invention enables to recycle wastes of water treatment plants to obtain iron oxide pigments for coloured concrete, paving slabs, prime coats, enamel and paints.
2 cl, 1 dwg, 3 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области получения неорганических, в частности железооксидных, пигментов, применяемых для производства красок, которые могут найти применение в промышленности строительных материалов (для получения цветных бетонов, тротуарной плитки, грунтовок, эмалей, красок), а также к области утилизации отходов станций водоподготовки - шламов, выделенных из железистых подземных вод при их очистке для производственных и хозяйственно-бытовых нужд населения.The invention relates to the field of inorganic, in particular iron oxide, pigments used for the manufacture of paints that can be used in the building materials industry (for the production of colored concrete, paving slabs, primers, enamels, paints), as well as to the field of disposal of waste water treatment plants - sludge extracted from ferruginous underground waters during their treatment for industrial and household needs of the population.

Из уровня техники известны способы получения железооксидных пигментов с использованием в качестве исходного сырья природных минералов и отходов: водных растворов солей железа синтеза (Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов. - Л.: Химия, 1974), охристых пород из болотных железных руд (см. патент РФ №2143447, МПК6 С09С 1/24, C01G 49/08, опубл. 27.12.1999), шламов скважинной гидродобычи железных руд (см. патент РФ №2402583, МПК (2006.01) С09С 1/24, опубл. 27.10.2010), отработанных при травлении сталей солянокислых растворов (см. а.с. №749873, МПК С09С 1/24, опубл. 23.07.1980), отходов металлургического производства, образованных при термическом разложении отработанных при травлении углеродистых сталей солянокислых растворов (патент РФ №2257397, МПК7 С09 C1/24, C01G 049/06, опубл. 27.07.2005).The prior art methods for producing iron oxide pigments using natural minerals and waste as an initial raw material: aqueous solutions of iron salts of synthesis (Belenky EF, Riskin IV Chemistry and technology of pigments. - L .: Chemistry, 1974), of ocherous rocks from swamp iron ores (see RF patent No. 2143447, IPC6 С09С 1/24, C01G 49/08, publ. 12/27/1999), sludge from borehole hydraulic mining of iron ore (see RF patent No. 2402583, IPC (2006.01) С09С 1/24, publ. 10/27/2010), spent during the pickling of steels of hydrochloric acid solutions (see AS No. 749873, IPC С09С 1/24, publ. 07/23/1980), waste s metallurgical production formed by the thermal decomposition of spent pickling of carbon steels with hydrochloric acid solution (RF Patent №2257397, MPK7 C09 C1 / 24, C01G 049/06, publ. 27.07.2005).

Способ получения железооксидных пигментов по авторскому свидетельству №749873 включает термическое разложение исходного солянокислого раствора при температуре сгорания горючего газа в токе воздуха 480-750°С и промывку пигмента паровым конденсатом. В зависимости от температуры в зоне разложения получают пигменты красного, красного и сиреневого цветов.The method of producing iron oxide pigments according to copyright certificate No. 749873 includes thermal decomposition of the initial hydrochloric acid solution at a temperature of combustion of combustible gas in an air stream of 480-750 ° C and washing the pigment with steam condensate. Depending on the temperature in the decomposition zone, pigments of red, red and lilac colors are obtained.

По способу, защищенному патентом №2257397, для получения красного пигмента металлургический оксид железа подвергают мокрому размолу при его концентрации 500-900 г/дм3 в присутствии нейтрализующего агента, проводят его отмывку от водорастворимых солей с образованием водной суспензии оксида железа с рН=6-10. Затем суспензию оксида фильтруют и подвергают сушке.According to the method protected by patent No. 2257397, to obtain a red pigment, metallurgical iron oxide is wet milled at a concentration of 500-900 g / dm 3 in the presence of a neutralizing agent, it is washed from water-soluble salts to form an aqueous suspension of iron oxide with pH = 6- 10. The oxide suspension is then filtered and dried.

Недостатками известных способов являются:The disadvantages of the known methods are:

- использование сложной многостадийной технологии, требующей большое количество емкостей для растворов, дозаторов, трубопроводов;- the use of complex multi-stage technology, requiring a large number of containers for solutions, dispensers, pipelines;

- большое количество образующихся отходов без решения проблемы их утилизации (например, сточные воды, содержащие железо в виде ионов, атомов, молекул, сбрасываются в канализацию);- a large amount of waste generated without solving the problem of their disposal (for example, waste water containing iron in the form of ions, atoms, molecules is discharged into the sewer);

- не решается задача получения пигментов для получения цветных цементов без ухудшения их прочности, долговечности и других нормируемых показателей качества;- the problem of obtaining pigments for obtaining non-ferrous cements without deterioration of their strength, durability and other standardized quality indicators is not solved;

- в составе пигментов остаются нежелательные примеси, находившиеся в исходном сырье, которые, попадая при окрашивании в строительные материалы, отрицательно влияют на их свойства.- in the composition of the pigments remain undesirable impurities that were in the feedstock, which, when dyed in building materials, adversely affect their properties.

Известен способ получения железоокисного пигмента по патенту РФ №2117019 (МПК6 С09С 1/24, опубл. 08.10.1998), согласно которому железооксидные отходы, как и по заявляемому способу, подвергают прокаливанию, высушиванию, измельчению и получают в результате высококачественные пигменты разных оттенков: коричневые, черные и красные. Выбранный в качестве прототипа способ получения железоокисного пигмента с использованием в качестве исходного сырья отработанного железоокисного катализатора - отхода процессов дегидрирования олефиновых или алкилароматических углеводородов включает прокаливание его в среде водяного пара при 600-670°С в течение 1-3 ч с последующим охлаждением в среде паровоздушной или паро-азотной смеси, взятой в соотношении 35:1-1:35 по весу со скоростью 25-35°С в час до 200-300°С, а затем в среде азота и/или воздуха со скоростью 25-35°С в час до 40-80°С, промывку, сушку и измельчение полученного пигмента. Недостатки способа: многостадийность технологии; использование большого количества вспомогательных материалов (воды для промывки, паро-азотной смеси); высокая энергоемкость; большая продолжительность работы печей при прокаливании пигмента; примеси хрома, цинка, молибдена в составе отработанного катализатора, служащего сырьем в изобретении-прототипе, не позволяют считать пигмент экологически чистым строительным материалом.A known method of producing iron oxide pigment according to the patent of the Russian Federation No. 2117019 (IPC6 C09C 1/24, publ. 08.10.1998), according to which the iron oxide waste, as in the present method, is subjected to calcination, drying, grinding and the resulting high-quality pigments of different colors: brown, black and red. Selected as a prototype, the method of producing iron oxide pigment using spent iron oxide catalyst as a feedstock — waste processes of dehydrogenation of olefin or alkyl aromatic hydrocarbons involves calcining it in water vapor at 600-670 ° C for 1-3 hours, followed by cooling in a steam-air medium or steam-nitrogen mixture, taken in the ratio of 35: 1-1: 35 by weight at a speed of 25-35 ° C per hour to 200-300 ° C, and then in a nitrogen and / or air environment at a speed of 25-35 ° C per hour to 40-80 ° C, washing, drying and grinding the resulting pigment. The disadvantages of the method: multi-stage technology; the use of a large number of auxiliary materials (washing water, vapor-nitrogen mixture); high energy intensity; long working hours of furnaces during pigment calcination; impurities of chromium, zinc, molybdenum in the composition of the spent catalyst, which serves as the raw material in the prototype invention, do not allow the pigment to be considered an environmentally friendly building material.

С помощью этого изобретения из железосодержащих отходов получают пигменты повышенного качества с разными цветовыми характеристиками для производства красок, эмалей, окраски пластмасс, линолеума, бумаги. При получении пигмента используется сложная и энергоемкая процедура прокаливания: нагревание печи до 600-670°С, выдерживание сырья для пигмента в нагретой печи в течение 2-3 ч, охлаждение с программированным снижением температуры в атмосфере газовых смесей определенного состава. Способ не решает задачи получения дешевого пигмента без использования дополнительных химических реагентов и утилизации железооксидных шламов, являющихся отходом водоподготовки.Using this invention, pigments of high quality with different color characteristics are obtained from iron-containing waste for the production of paints, enamels, plastics, linoleum, paper. Upon receipt of the pigment, a complex and energy-intensive calcination procedure is used: heating the furnace to 600-670 ° C, keeping the pigment raw materials in a heated furnace for 2-3 hours, cooling with a programmed decrease in temperature in the atmosphere of gas mixtures of a certain composition. The method does not solve the problem of obtaining cheap pigment without the use of additional chemicals and disposal of iron oxide sludge, which is a waste of water treatment.

По технической сути и решаемой задаче наиболее близким к заявляемому способу является технология получения дешевого коричневого железооксидного пигмента из осадков электрохимической очистки сточных вод гальванического производства по патенту РФ на изобретение №2118972, МПК С09С 1/00, С09С 1/24, опубл. 20.09.1998. Согласно изобретению по прототипу осадок сточных вод гальванического производства с влажностью 65-85%, содержащий в пересчете на сухое вещество, мас.%: Fе2O3 (75,0-97,3); Сr2O3 (0,13-13,0), NiO (0,55-9,3); СаO (0,01-2,49); ZnO (0,01-2,0); CdO (0,01-0,2), смешивают с восстановителями в количестве 0,5- 10 мас.%, сушат, прокаливают при температуре 500-800°С в течение 30-60 минут и измельчают. В зависимости от количества и состава гальваношлама и применяемых восстановителей при температуре 540, 650, 730°С получают шоколадно-коричневый цвет пигмента, 600, 680, 760°С - коричневый, 640, 690, 650, 700°С - темно-коричневый.In technical essence and the problem being solved, the closest to the claimed method is the technology for producing cheap brown iron oxide pigment from sediments of electrochemical wastewater treatment of galvanic production according to the RF patent for invention No. 21118972, IPC С09С 1/00, С09С 1/24, publ. 09/20/1998. According to the invention according to the prototype, a sewage sludge of galvanic production with a moisture content of 65-85%, containing, calculated on the dry matter, wt.%: Fe 2 O 3 (75.0-97.3); Cr 2 O 3 (0.13-13.0), NiO (0.55-9.3); CaO (0.01-2.49); ZnO (0.01-2.0); CdO (0.01-0.2), mixed with reducing agents in an amount of 0.5-10 wt.%, Dried, calcined at a temperature of 500-800 ° C for 30-60 minutes and crushed. Depending on the amount and composition of the galvanic sludge and the reducing agents used at a temperature of 540, 650, 730 ° C, a chocolate brown pigment is obtained, 600, 680, 760 ° C - brown, 640, 690, 650, 700 ° C - dark brown.

За счет снижения токсичности хрома расширена область применения дешевых железооксидных пигментов. К достоинствам следует отнести простоту технологии получения пигмента и его низкую стоимость. Недостатком прототипа является наличие в исходном сырье токсичных элементов: хрома и кадмия. Их присутствие не позволяет считать получаемый пигмент экологически чистым. А также к недостаткам следует отнести ограниченность цветовых характеристик (только коричневые оттенки).By reducing chromium toxicity, the scope of application of cheap iron oxide pigments has been expanded. The advantages include the simplicity of the technology for producing pigment and its low cost. The disadvantage of the prototype is the presence in the feedstock of toxic elements: chromium and cadmium. Their presence does not allow us to consider the resulting pigment environmentally friendly. Also, the disadvantages include the limited color characteristics (only brown shades).

Задача заявляемого изобретения - получить для строительной отрасли высококачественные экологически чистые железооксидные пигменты с разными цветовыми характеристиками, упростить технологию их производства с одновременной утилизацией железооксидного шлама, являющегося отходом водоочистных сооружений.The objective of the invention is to obtain for the construction industry high-quality environmentally friendly iron oxide pigments with different color characteristics, to simplify the technology of their production with the simultaneous disposal of iron oxide sludge, which is a waste of water treatment facilities.

Технический результат заключается в получении шоколадно-коричневого, ярко-красного и черного пигментов за счет перестройки в кристаллической структуре исходного железооксидного шлама при прокаливании: при постепенном нагревании удаляется физически и химически связанная вода, гетит FeOOH - основной компонент высокодисперсного железооксидного шлама - переходит в разные формы оксида железа.The technical result consists in obtaining chocolate-brown, bright red and black pigments due to the rearrangement of the initial iron oxide sludge in the crystal structure during calcination: when gradually heated, physically and chemically bound water is removed, GoET FeOOH - the main component of highly dispersed iron oxide sludge - goes into different forms iron oxide.

Поставленная задача решается следующим образом. По аналогии с прототипом, по заявляемому способу получения железооксидных пигментов железооксидный шлам, являющийся отходом водоочистки, сушат, прокаливают до получения, например, шоколадно-коричневого цвета и после прокаливания измельчают.The problem is solved as follows. By analogy with the prototype, according to the claimed method for producing iron oxide pigments, iron oxide sludge, which is a waste of water treatment, is dried, calcined to obtain, for example, chocolate-brown color and, after calcination, is ground.

В отличие от прототипа для получения пигмента используют отход водоочистки железистых подземных вод с содержанием железа не менее 42%. Отличием является также то, что прокаливание осуществляют путем постепенного нагрева высушенного железооксидного шлама, причем до температуры 600°С для получения шоколадно-коричневого цвета пигмента, или до температуры 800°С для получения ярко-красного цвета пигмента, или до температуры 1050°С для получения черного цвета пигмента. После достижения требуемой температуры устройство для прокаливания отключают.In contrast to the prototype, pigment is used for waste treatment of ferruginous underground waters with an iron content of at least 42%. The difference is also that calcination is carried out by gradually heating the dried iron oxide sludge, and to a temperature of 600 ° C to obtain a chocolate-brown color of the pigment, or to a temperature of 800 ° C to obtain a bright red color of the pigment, or to a temperature of 1050 ° C for receiving black color of a pigment. After reaching the desired temperature, the calcination device is turned off.

В частном случае перед прокаливанием высушенный железооксидный шлам дополнительно подвергают измельчению.In the particular case, before calcining, the dried iron oxide sludge is further subjected to grinding.

Использование дешевого вторичного сырья - железооксидных шламов (ЖОШ) - отходов водоподготовки дает ряд существенных экономических и технических преимуществ перед другими способами получения пигментов. ЖОШ широко распространены в некоторых северных районах, например западно-сибирском регионе, где их выделяют перед производственным и хозяйственно-питьевым использованием из подземных вод, которые повсеместно имеют высокое содержание железа. Они являются отходами, загрязняющими окружающую среду, их подготовка к использованию не требует сложной аппаратуры. Достоинством ЖОШ является высокодисперсное состояние (минимальный размер частиц 0,02-0,03 мм) и оптимальный химический состав (основу шлама составляет гетит FeOOH), что значительно облегчает протекание химических процессов при термообработке и упрощает все технологические операции при его обработке.The use of cheap secondary raw materials - iron oxide sludge (JOSH) - water treatment waste gives a number of significant economic and technical advantages over other methods of producing pigments. JOSH are widespread in some northern regions, for example, the West Siberian region, where they are isolated before industrial and drinking water from groundwater, which everywhere have a high iron content. They are waste polluting the environment, their preparation for use does not require complex equipment. The advantage of ZhOSH is its highly dispersed state (minimum particle size 0.02-0.03 mm) and the optimal chemical composition (the basis of the sludge is goeth FeOOH), which greatly facilitates the flow of chemical processes during heat treatment and simplifies all technological operations during its processing.

Все параметры в заявляемом способе получены в результате неоднократных экспериментов. К примеру, железооксидный шлам, в пересчете на оксиды, может содержать (%): Na2O (0,2-0,3); K2O (0,3-0,4); СаO (2,8-5,2); MgO (2,0-4,7); Fе2O3 (42,0-44,5); Мn (2-3); Аl2O3 (0,5-1,0); ТiO2 (0,04); SiO2 (2,5-5,5); Р2O5 (3,0-5,0), а также следовые количества других элементов, воду, соединения углерода. Эти компоненты образуют композицию, в которой совокупность минералов является оптимальным сырьем, полностью удовлетворяющим требованиям процессов получения железооксидных пигментов. При нагревании изменяется минералогический состав шлама, происходит существенная перестройка кристаллической структуры компонентов, что установлено рентгенофазовым анализом и методом термогравиметрии. В результате физико-химических превращений содержание оксида железа (III) (в разных соотношениях альфа-, бета- и гамма-форм) в полученных пигментах составляет 70, 75 и 77% при нагревании исходного сырья до температур 600, 800 и 1050°С соответственно. При этом пигменты имеют устойчивую окраску (соответственно шоколадно-коричневую, красную, черную), присущую определенной комбинации минералов в структуре пигмента. Окраска и ее оттенки зависят, главным образом, от той температуры, до которой нагрели сырье, вне зависимости от способа и скорости охлаждения образцов пигментов после их прокаливания.All parameters in the inventive method are obtained as a result of repeated experiments. For example, iron oxide sludge, in terms of oxides, may contain (%): Na 2 O (0.2-0.3); K 2 O (0.3-0.4); CaO (2.8-5.2); MgO (2.0-4.7); Fe 2 O 3 (42.0-44.5); Mn (2-3); Al 2 O 3 (0.5-1.0); TiO 2 (0.04); SiO 2 (2.5-5.5); P 2 O 5 (3.0-5.0), as well as trace amounts of other elements, water, carbon compounds. These components form a composition in which a combination of minerals is an optimal raw material that fully meets the requirements of iron oxide pigment production processes. When heated, the mineralogical composition of the sludge changes, a significant restructuring of the crystal structure of the components occurs, which is established by x-ray phase analysis and the method of thermogravimetry. As a result of physical and chemical transformations, the content of iron (III) oxide (in different ratios of alpha, beta and gamma forms) in the obtained pigments is 70, 75 and 77% when the feed is heated to temperatures of 600, 800 and 1050 ° C, respectively . In this case, the pigments have a stable color (respectively, chocolate brown, red, black), inherent in a certain combination of minerals in the structure of the pigment. The color and its shades depend mainly on the temperature to which the raw material was heated, regardless of the method and cooling rate of the pigment samples after calcining them.

Способ обладает новизной, поскольку существенные признаки в предложенной совокупности в уровне техники не обнаружены. Отличительные от прототипа признаки явным образом не следуют из уровня техники.The method has novelty, since significant features in the proposed combination in the prior art are not found. Distinctive features from the prototype signs do not explicitly follow from the prior art.

Таким образом, способ позволяет достичь следующих результатов:Thus, the method allows to achieve the following results:

- более высокая энергоэффективность;- higher energy efficiency;

- упрощение технологии (отсутствие реагентов, малое количество стадий);- simplification of technology (lack of reagents, a small number of stages);

- быстрота (время прокаливания пигмента определяется характеристиками, влияющими на скорость нагрева печи);- speed (pigment calcination time is determined by characteristics that affect the heating rate of the furnace);

- получение экологически чистого материала;- obtaining environmentally friendly material;

- получение, в зависимости от температуры, при которой завершается нагрев, разных оттенков: шоколадно-коричневого, красного, черного;- receiving, depending on the temperature at which the heating is completed, different shades: chocolate brown, red, black;

- получение на основе пигмента высококачественных цветных цементов и декоративных камней.- obtaining on the basis of the pigment high-quality colored cements and decorative stones.

На чертеже показан общий вид рентгенограммы образца пигмента, прокаленного до температуры 800°С.The drawing shows a General view of an x-ray of a sample of a pigment calcined to a temperature of 800 ° C.

Рентгенографически показано, что полученные образцы пигмента относятся к группе железооксидных пигментов. Расшифровка рентгенограмм показала, что основу красного пигмента составляет гематит Fе2О3. Внешний вид пигментов - порошки ярко-красного, шоколадно-коричневого, черного цвета. Оттенки цвета зависят от характеристик минералов, полученных при нагревании до определенной температуры. Техническая сущность поясняется примером конкретного выполнения.X-ray diffraction shows that the obtained pigment samples belong to the group of iron oxide pigments. The interpretation of the X-ray diffraction patterns showed that the basis of the red pigment is hematite Fe 2 O 3 . Appearance of pigments - powders of bright red, chocolate brown, black. Shades of color depend on the characteristics of the minerals obtained by heating to a certain temperature. The technical essence is illustrated by an example of a specific implementation.

Пример 1. Исходный влажный мелкодисперсный ЖОШ после обезвоживания (избыток влаги удаляется на центрифуге, в вакуум-фильтре, фильтр-прессе или другим способом) просушивается до постоянной массы (в помещении, на иловых площадках с использованием обогрева или естественным путем). Высушенное сырье измельчается до порошкообразного состояния (например, на шаровой мельнице или другим способом) и подается в печь для прокаливания, где происходит его нагревание до температуры 800°С в течение 2 часов. В результате происходящих в этих условиях физико-химических процессов, связанных с перестройкой в кристаллической структуре, ЖОШ приобретает ярко-красный цвет. Измельчение исходного сырья не является обязательной операцией перед прокаливанием для получения соответствующего цвета, но измельчение улучшает качество целевого продукта. Полученный пигмент можно вынимать из печи сразу после ее выключения или оставлять до охлаждения в печи. После охлаждения до температуры окружающей среды пигмент измельчается в любом известном устройстве. Полученный порошок пигмента отгружается потребителю.Example 1. The initial wet finely divided JOSH after dehydration (excess moisture is removed by centrifuge, in a vacuum filter, filter press or other method) is dried to constant weight (indoors, on sludge pads using heating or naturally). The dried raw material is ground to a powder state (for example, in a ball mill or in another way) and fed to the calcination furnace, where it is heated to a temperature of 800 ° C for 2 hours. As a result of the physicochemical processes occurring under these conditions and associated with the rearrangement in the crystalline structure, VLB acquires a bright red color. Grinding the feedstock is not necessary before calcining to obtain the appropriate color, but grinding improves the quality of the target product. The resulting pigment can be removed from the furnace immediately after it is turned off or left to cool in the furnace. After cooling to ambient temperature, the pigment is crushed in any known device. The resulting pigment powder is shipped to the consumer.

Примеры 2, 3. Обработка ЖОШ осуществлялась аналогично примеру 1. Параметры обработки и характеристики полученных пигментов приведены в таблице.Examples 2, 3. Processing JOSH was carried out analogously to example 1. Processing parameters and characteristics of the obtained pigments are shown in the table.

Таблица 1Table 1 Параметры обработки и характеристики железооксидных пигментовProcessing parameters and characteristics of iron oxide pigments Параметры обработки и характеристики пигментовProcessing parameters and pigment characteristics Номер примераExample Number 1one 22 33 Нагрев до температуры, °СHeating to temperature, ° С 800800 600600 10501050 Продолжительность прокалки, чDuration of calcination, h 22 1,71.7 2,32,3 Цвет пигментаPigment color Ярко-красныйBright red Шоколадно-коричневыйChocolate brown ЧерныйThe black

Продолжительность нагрева до соответствующей температуры может быть и иная, в зависимости от типа применяемого нагревательного устройства.The duration of heating to the appropriate temperature may be different, depending on the type of heating device used.

Для доказательства возможности использования полученных пигментов в производстве строительных материалов проведены специальные эксперименты.To prove the possibility of using the obtained pigments in the production of building materials, special experiments were carried out.

Общепринято, что количество пигментов, добавляемых в бетон, составляет 3-5% (1,5-2 кг на 50 кг цемента) - для пигментов с хорошей красящей способностью (журнал «Технологии бетонов», №1, 30.03.2009). Были изготовлены образцы цветного цемента и изучены их свойства.It is generally accepted that the amount of pigments added to concrete is 3-5% (1.5-2 kg per 50 kg of cement) for pigments with good coloring ability (Journal of Concrete Technologies, No. 1, March 30, 2009). Non-ferrous cement samples were made and their properties studied.

В эксперименте был использован цемент двух видов: серый (марки ПЦ500Д0) и белый (М250). Для получения образцов использовали раствор с соотношением цемент: песок=30:70. Полученный пигмент вводили в количестве 2, 3, 4 и 8% от массы цемента. Для приготовления раствора исходные компоненты перемешивались в сухом виде, затем затворялись водой в количестве, необходимом для получения раствора требуемой густоты.In the experiment, two types of cement were used: gray (grade ПЦ500Д0) and white (М250). To obtain samples used a solution with a ratio of cement: sand = 30: 70. The resulting pigment was introduced in an amount of 2, 3, 4 and 8% by weight of cement. To prepare the solution, the starting components were mixed in dry form, then they were shut with water in the amount necessary to obtain a solution of the required density.

Из полученного раствора формовали кубики с гранью 3 см в силиконовых формах на виброплощадке. Параллельно готовились контрольные образцы, не содержавшие пигмента. Для каждого состава было изготовлено по 6 образцов. Сформованные образцы в течение 20 ч твердели в ванне с гидравлическим затвором. Затем 4 образца каждого состава извлекались и пропаривались в пропарочной камере в течение 4 часов при 95°С. У образцов определялись цвет и прочность сразу после пропаривания, а 2 образца возвращали в ванну с гидравлическим затвором, где выдерживали в течение 28 суток для сравнения с образцами, твердеющими при нормальных условиях. Определены значения прочности для составов с серым и белым цементом, при различных условиях твердения. В табл.2 и 3 представлены результаты испытания образцов.From the resulting solution, cubes with a face of 3 cm were molded in silicone molds on a vibrating plate. At the same time, control samples containing no pigment were prepared. For each composition, 6 samples were made. Formed samples solidified in a bath with a hydraulic shutter for 20 hours. Then 4 samples of each composition were removed and steamed in a steaming chamber for 4 hours at 95 ° C. The samples were determined color and strength immediately after steaming, and 2 samples were returned to the bath with a hydraulic shutter, where they were kept for 28 days for comparison with samples hardening under normal conditions. Strength values are determined for compositions with gray and white cement, under various hardening conditions. Tables 2 and 3 show the test results of the samples.

Таблица 2table 2 Результаты испытаний образцов, приготовленных на основе серого цементаTest results of samples prepared on the basis of gray cement № опытаExperience number Количество пигмента, %The amount of pigment,% Соотношение вода: сухие компонентыWater: dry ratio Прочность при сжатии, МПаCompressive strength, MPa ЦветColor ПропаренныеSteamed 28 суток, пропар.28 days, steaming. 28 суток, нормальное твердение28 days, normal hardening 1one 00 0,20.2 25,425,4 28,228,2 51,551.5 серыйGray 22 22 26,426,4 26,126.1 52,852.8 серо-розовый (бледный)gray pink (pale) 33 33 0,210.21 21,921.9 26,626.6 44,644.6 серо-розовыйgray pink 55 4four 0,210.21 19,119.1 31,231,2 40,940.9 светло-красныйlight red 66 88 0,220.22 17,617.6 26,526.5 33,133.1 красныйred

Таблица 3Table 3 Результаты испытаний образцов, приготовленных на основе белого цемента.The test results of samples prepared on the basis of white cement. № опытаExperience number Количество пигмента, %The amount of pigment,% Соотношение вода:сухие компонентыWater: dry ratio Прочность при сжатии, МПаCompressive strength, MPa ЦветColor ПропаренныеSteamed 28 суток, пропар.28 days, steaming. 28 суток, непропар.28 days, non-steaming. 1one 00 0,20.2 16,916.9 26,126.1 24,224.2 белыйwhite 22 22 0,20.2 17,617.6 31,031,0 37,337.3 светло-розовыйlight pink 33 33 0,210.21 16,116.1 21,621.6 28,928.9 розовыйpink 55 4four 0,210.21 16,616.6 27,627.6 24,424.4 светло-красныйlight red

Таким образом, показана возможность использования железооксидных пигментов из железосодержащих шламов водоподготовки в строительной отрасли. Оптимальным содержанием пигмента в цементно-песчаной смеси по показаниям прочности при сжатии и цвету является 4%.Thus, the possibility of using iron oxide pigments from iron-containing sludges of water treatment in the construction industry is shown. The optimal pigment content in the cement-sand mixture according to the indications of compressive strength and color is 4%.

Claims (2)

1. Способ получения железооксидных пигментов, согласно которому железооксидный шлам, являющийся отходом водоочистки, сушат, прокаливают до получения, например, шоколадно-коричневого цвета и после прокаливания измельчают, отличающийся тем, что используют отход водоочистки железистых подземных вод с содержанием железа не менее 42%, а прокаливание осуществляют путем постепенного нагрева высушенного железооксидного шлама или до температуры 600°С для получения шоколадно-коричневого цвета пигмента, или до температуры 800°С для получения ярко-красного цвета пигмента, или до температуры 1050°С для получения черного цвета пигмента, при этом после достижения требуемой температуры устройство для прокаливания отключают.1. The method of producing iron oxide pigments, according to which the iron oxide sludge, which is a waste of water treatment, is dried, calcined to obtain, for example, a chocolate brown color and, after calcination, it is crushed, characterized in that the waste water is purified from ferruginous underground waters with an iron content of at least 42% and calcination is carried out by gradually heating the dried iron oxide sludge either to a temperature of 600 ° C to obtain a chocolate-brown color of the pigment, or to a temperature of 800 ° C to obtain a bright a different color of the pigment, or to a temperature of 1050 ° C to obtain a black color of the pigment, and after reaching the desired temperature, the calcination device is turned off. 2. Способ получения железооксидных пигментов по п.1, отличающийся тем, что перед прокаливанием высушенный железооксидный шлам дополнительно подвергают измельчению. 2. The method of producing iron oxide pigments according to claim 1, characterized in that before calcining the dried iron oxide sludge is further subjected to grinding.
RU2011125988/05A 2011-06-23 2011-06-23 Method of producing iron oxide pigments RU2471836C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011125988/05A RU2471836C1 (en) 2011-06-23 2011-06-23 Method of producing iron oxide pigments

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011125988/05A RU2471836C1 (en) 2011-06-23 2011-06-23 Method of producing iron oxide pigments

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2471836C1 true RU2471836C1 (en) 2013-01-10

Family

ID=48806068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011125988/05A RU2471836C1 (en) 2011-06-23 2011-06-23 Method of producing iron oxide pigments

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2471836C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107326962A (en) * 2017-06-16 2017-11-07 江苏盖亚环境科技股份有限公司 The container-like structure of groundwater extraction unitary module smart machine
RU2656047C1 (en) * 2017-05-23 2018-05-30 Валерий Константинович Ларин Method of obtaining iron oxide pigments
RU2821711C1 (en) * 2023-12-08 2024-06-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method of producing iron oxide pigments from steel wire-rope production wastes

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1370124A1 (en) * 1985-10-16 1988-01-30 Ярославский политехнический институт Method of synthesis of brown iron oxide pigment
SU1375586A1 (en) * 1986-01-29 1988-02-23 Государственный Научно-Исследовательский Институт Строительных Материалов И Изделий Dark-brown ceramic pigment
RU2019524C1 (en) * 1991-07-01 1994-09-15 Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики Process for treating acid iron oxide-containing waste water
RU2118972C1 (en) * 1997-03-06 1998-09-20 Федеральный центр двойных технологий "Союз" Composition for the brown iron oxide pigment producing
EP0652490B1 (en) * 1993-10-08 2000-08-02 Toda Kogyo Corp. Magnetic particles and process for producing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1370124A1 (en) * 1985-10-16 1988-01-30 Ярославский политехнический институт Method of synthesis of brown iron oxide pigment
SU1375586A1 (en) * 1986-01-29 1988-02-23 Государственный Научно-Исследовательский Институт Строительных Материалов И Изделий Dark-brown ceramic pigment
RU2019524C1 (en) * 1991-07-01 1994-09-15 Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики Process for treating acid iron oxide-containing waste water
EP0652490B1 (en) * 1993-10-08 2000-08-02 Toda Kogyo Corp. Magnetic particles and process for producing the same
RU2118972C1 (en) * 1997-03-06 1998-09-20 Федеральный центр двойных технологий "Союз" Composition for the brown iron oxide pigment producing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов. - Ленинград.: Химия, 1974, с.370-405. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2656047C1 (en) * 2017-05-23 2018-05-30 Валерий Константинович Ларин Method of obtaining iron oxide pigments
CN107326962A (en) * 2017-06-16 2017-11-07 江苏盖亚环境科技股份有限公司 The container-like structure of groundwater extraction unitary module smart machine
RU2821711C1 (en) * 2023-12-08 2024-06-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method of producing iron oxide pigments from steel wire-rope production wastes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hagemann et al. Synergic effects of the substitution of Portland cement for water treatment plant sludge ash and ground limestone: Technical and economic evaluation
Gomes et al. Recycling of raw water treatment sludge in cementitious composites: effects on heat evolution, compressive strength and microstructure
Mármol et al. Use of granite sludge wastes for the production of coloured cement-based mortars
Berry et al. Synthesis of chromium-containing pigments from chromium recovered from leather waste
Valanciene et al. The influence of mineralogical composition on the colour of clay body
CN104446041B (en) A kind of method that secondary slag of Copper making produces slag micropowder
Guo et al. Preparation of decolorizing ceramsites for printing and dyeing wastewater with acid and base treated clay
CN110104691A (en) A kind of formula and preparation method using gangue preparation poly-aluminum iron calcium chloride
WO2014176656A1 (en) Process for producing a fine cement aggregate from red mud produced during the process of bauxite refining (the bayer process)
RU2471836C1 (en) Method of producing iron oxide pigments
KR101078000B1 (en) Manufacturing of MgSO4 and SiO2 by mechanochemical reaction from Fe-Ni slag
Lee et al. Use of ballasted flocculation (BF) sludge for the manufacturing of lightweight aggregates
Du et al. Synthesis and characterization of black ceramic pigments by recycling of two hazardous wastes
KR20010073725A (en) A Preparation for the Artificial Gravels and Terazotiles using Sludges of Waste Water
Vilarinho et al. Red mud valorization in stoneware pastes: Technical and environmental assessment
CN103193462B (en) Black ceramic tile and preparation method thereof
CN112374777A (en) Cement using stainless steel slag tail mud as mixed material and preparation method thereof
CN101544406B (en) Method for producing red iron oxide pigment
CN109503007B (en) Method for improving whiteness of sulphoaluminate clinker
CN106316382A (en) Spinel prepared with waterworks sludge and preparing method thereof
CN104108953B (en) A kind of production method that can reduce the green ceramic colorant of production cost
Kizinievič et al. USE OF TANNERY SLUDGE IN CLAY BRICK MANUFACTURING.
CN109181368A (en) A kind of ceramic pigment and preparation method thereof
EP4408938A1 (en) The method of producing pigment from filter sludge and its application
CN101948258B (en) General portland cement modifier containing aluminate minerals and application method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140624