RU2441892C1 - Method for production of natural iron oxide pigment from ore - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention can be used in chemical industry. The method of production of natural red iron oxide pigment from ore includes its reduction, cleaning using the method of magnetic separation and repeated reduction. The ore used can be hematite, martite, hydrohematite. First the ore is reduced to size no less than 10 mm, then it is reduced using wet method to particle size of 60-80% class smaller than 40 μm and is classified in 4 stages. Elutriation includes main elutriation, first rewashing, first control and second control hydrocycling. Then the oxidative destruction of sulfides contained in the ore is performed, as well as thickening and drying with simultaneous disintegration and dry elutriation of pigment.

EFFECT: increased pigment output, production environmental friendliness, decreased sulfur content in pigment and decreased waste amount.

1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к способу получения природных (не синтетических) железоокисных пигментов, которые могут использоваться в специальных антикоррозионных грунтовках, применяемых в том числе и для нужд кораблестроения. Также способ может быть использован для производства редких и особо дорогих марок пигментов, включая и транспарентные, для нужд фармацевтической, косметической и пищевой промышленности.The invention relates to a method for producing natural (non-synthetic) iron oxide pigments that can be used in special anti-corrosion primers, including those used for shipbuilding. Also, the method can be used for the production of rare and especially expensive brands of pigments, including transparent ones, for the needs of the pharmaceutical, cosmetic and food industries.

Известен «Способ получения красного железоокисного пигмента» (патент RU №2303046). Способ получения красного железоокисного пигмента включает окисление водных растворов сульфата или суспензий гидроксида железа (II) кислородом воздуха при квазистационарных значениях температуры и pH реакционной среды, гидротермальную термообработку суспензии из оксигидроксидов железа (III) в периодическом или непрерывном режиме в автоклавах, отмывку пигмента от водорастворимых солей, сушку и размол пигмента. В процессе гидротермальной термообработки на суспензию FeOOH воздействуют наносекундными электромагнитными импульсами со следующими характеристиками: длительность импульса 0,5-5 нс, амплитуда импульсов 4-10 кВ, частота повторения импульсов 200-1000 Гц, процесс проводят при температуре 130-200°С. Изобретение позволяет снизить температуру гидротермальной термообработки суспензии FeOOH и увеличить производительность процесса получения красного железоокисного пигмента.The well-known "Method for producing red iron oxide pigment" (patent RU No. 2303046). A method for producing a red iron oxide pigment includes oxidizing aqueous solutions of sulfate or suspensions of iron (II) hydroxide with atmospheric oxygen at quasi-stationary values of temperature and pH of the reaction medium, hydrothermal heat treatment of a suspension of iron (III) oxyhydroxides in batch or continuous mode in autoclaves, washing pigment from water-soluble salts drying and grinding pigment. During hydrothermal heat treatment, the FeOOH suspension is exposed to nanosecond electromagnetic pulses with the following characteristics: pulse duration 0.5-5 ns, pulse amplitude 4-10 kV, pulse repetition rate 200-1000 Hz, the process is carried out at a temperature of 130-200 ° C. The invention allows to reduce the temperature of hydrothermal heat treatment of a suspension of FeOOH and to increase the productivity of the process for producing red iron oxide pigment.

Основные недостатки способа в сложности получения пигмента, экологической вредности процесса.The main disadvantages of the method in the difficulty of obtaining pigment, environmental harmful process.

Известен способ «Получение железной слюдки микронного класса крупности» (патент RU №2354672). Изобретение относится к оксиду железа (III) пластинчатой структуры, который может быть использован в качестве пигмента. Природный механически измельченный оксид железа (III), пластинчатая структура которого составляет, по меньшей мере, 50 вес.%, предпочтительно 75 вес.%, содержит частицы размером менее 10 мкм в количестве, по меньшей мере, 50 вес.%, предпочтительно 70 вес.%, особо предпочтительно 90 вес.%. Соотношение толщины к максимальному диаметру пластин оксида железа (III) составляет 1:5, предпочтительно 1:10. Для получения такого оксида железа (III) его механически измельчают в ударно-отражательной мельнице или в струйной мельнице. Полученный в результате механического измельчения оксид железа (III) разделяют по крупности частиц, например посредством воздушного сепаратора.The known method "Obtaining iron mica micron size class" (patent RU No. 2354672). The invention relates to iron oxide (III) lamellar structure, which can be used as a pigment. Natural mechanically ground iron (III) oxide, the lamellar structure of which is at least 50 wt.%, Preferably 75 wt.%, Contains particles smaller than 10 microns in an amount of at least 50 wt.%, Preferably 70 wt. %, particularly preferably 90% by weight. The ratio of the thickness to the maximum diameter of the iron (III) oxide plates is 1: 5, preferably 1:10. To obtain such iron (III) oxide, it is mechanically crushed in a shock-reflective mill or in a jet mill. The iron (III) oxide obtained as a result of mechanical grinding is separated by the particle size, for example, by means of an air separator.

Основные недостатки способа в сложности получения высококачественного пигмента по предлагаемой «сухой» технологии, низком выходе готового пигмента.The main disadvantages of the method in the difficulty of obtaining high-quality pigment according to the proposed "dry" technology, low yield of the finished pigment.

Известен «Способ получения железоокисного пигмента из спекулярита» (патент RU №2366674), принятый за прототип. Для получения железоокисного пигмента из спекулярита сначала ведут измельчение спекулярита до размера частиц более 1-5 мм, затем проводят обогащение методом магнитной сепарации до содержания Fe₂O₃ более 60,0 мас.%, после чего обогащенный спекулярит снова измельчают. Из обогащенного спекулярита может быть получен пигмент с матовым блеском, состоящий из железной слюдки с содержанием Fe₂O₃ более 85 мас.%, которая включает тонкие чешуйчатые пластинки в количестве более 50 мас.%, и характеризующийся остатком после мокрого просеивания на сите с размером отверстий 63 мкм не более 35 мас.%. Изобретение позволяет получить из спекулярита пигменты для защитно-декоративных и декоративных покрытий.The well-known "Method for producing iron oxide pigment from specular" (patent RU No. 2366674), adopted as a prototype. To obtain the iron oxide pigment from specularite, specularite is first crushed to a particle size of more than 1-5 mm, then enrichment is carried out by magnetic separation to an Fe ₂ O ₃ content _of more than 60.0 wt.%, After which the enriched speculator is ground again. From enriched specularite, a matte gloss pigment can be obtained, consisting of iron mica with an Fe ₂ O ₃ content _of more than 85 wt.%, Which includes thin scaly plates in an amount of more than 50 wt.%, And characterized by a residue after wet sieving on a sieve with a size holes 63 microns not more than 35 wt.%. EFFECT: invention makes it possible to obtain pigments from speculary for protective decorative and decorative coatings.

Основными недостатками способа являются низкий выход кондиционного пигмента из исходного сырья, трудность получения высококачественного пигмента.The main disadvantages of the method are the low yield of conditioned pigment from the feedstock, the difficulty of obtaining high-quality pigment.

Техническим результатом изобретения является повышение выхода готового пигмента, повышение качества пигмента.The technical result of the invention is to increase the yield of the finished pigment, improving the quality of the pigment.

Технический результат достигается тем, что в способе получения природного красного железоокисного пигмента из руды, включающем ее дробление, обогащение методом магнитной сепарации и повторное измельчение, руду первично дробят до размера не более 10 мм, повторно измельчают мокрым способом до размера частиц 60-80% класса мельче 40 мкм, классифицируют в 4 стадии, включающие основную классификацию, первое перечистное, первое контрольное и второе контрольное гидроциклирование, затем подвергают окислительной деструкции, сгущают и сушат с одновременной дезинтеграцией и воздушной классификацией пигмента.The technical result is achieved by the fact that in the method of producing natural red iron oxide pigment from ore, including its crushing, beneficiation by magnetic separation and re-grinding, the ore is first crushed to a size of not more than 10 mm, re-crushed wet to a particle size of 60-80% of the class finer than 40 microns, classified in 4 stages, including the main classification, the first purification, the first control and the second control hydrocycling, then subjected to oxidative degradation, concentrated and dried at the same time Variable disintegration and air classification of pigment.

Исходная железная руда первоначально дробится до размера частиц не более 10 мм. Размер частиц дробленой руды менее 10 мм обусловлен используемым оборудованием для дробления, размер частиц дробленой руды более 10 мм существенно снижает эффективность работы шаровой мельницы при дальнейшем повторном измельчении.The initial iron ore is initially crushed to a particle size of not more than 10 mm. The particle size of the crushed ore less than 10 mm is due to the equipment used for crushing, the particle size of the crushed ore more than 10 mm significantly reduces the efficiency of the ball mill during further re-grinding.

Затем мелкодробленая руда поступает на обогащение методом магнитной сепарации в магнитном сепараторе, где происходит отделение магнитной фракции железной руды от немагнитной. Магнитная фракция служит сырьем для металлургической промышленности. Немагнитная фракция используется для производства пигмента по предлагаемому способу.Then finely divided ore is fed to the beneficiation method by magnetic separation in a magnetic separator, where the magnetic fraction of the iron ore is separated from non-magnetic. The magnetic fraction serves as a raw material for the metallurgical industry. The non-magnetic fraction is used to produce pigment according to the proposed method.

Немагнитную фракцию железной руды повторно измельчают мокрым способом до размера частиц 60-80% класса мельче 40 мкм в шаровой мельнице с регулируемым асинхронным приводом. Шаровая мельница работает в открытом цикле.The non-magnetic fraction of iron ore is re-ground wet to a particle size of 60-80% of a class finer than 40 microns in a ball mill with an adjustable asynchronous drive. Ball mill operates in an open cycle.

Затем измельченную руду классифицируют в 4 стадии, включающие основную классификацию, первое перечистное, первое контрольное и второе контрольное гидроциклирования. Основная классификация проходит в спиральном классификаторе с погруженной спиралью. При этом происходит отделение более тяжелых и менее измельченных гематитовых частиц черного цвета, которые выводятся из процесса и используются как сырье для металлургической промышленности.The crushed ore is then classified in 4 stages, including the main classification, the first purification, the first control and the second control hydrocycling. The main classification takes place in a spiral classifier with a submerged spiral. In this case, the separation of heavier and less ground black hematite particles occurs, which are removed from the process and used as raw materials for the metallurgical industry.

Сливы от перечистного и первого гидроциклирований объединяют и направляют в ультразвуковой реактор (УЗР), где происходит доизмельчение и дезинтеграция крупных частиц и окисление сульфидов руды, которые являются вредной примесью. В реактор также подается воздух. В результате взаимодействия образующихся под действием ультразвука радикалов, сульфиды окисляются и удаляются.Plums from the cleanup and the first hydrocycling are combined and sent to an ultrasonic reactor (UZR), where coarsening and disintegration of large particles and oxidation of ore sulfides, which are a harmful impurity, occur. Air is also supplied to the reactor. As a result of the interaction of radicals generated by ultrasound, sulfides are oxidized and removed.

Обработанная в ультразвуковом реакторе пульпа сгущается в сгустителе, куда дополнительно подается раствор флокулянта для ускорения осаждения частиц руды. Сгущенный продукт с содержанием 50÷55% твердой фазы направляется на сушку.The pulp processed in an ultrasonic reactor thickens in a thickener, where a flocculant solution is additionally supplied to accelerate the deposition of ore particles. Condensed product with a content of 50 ÷ 55% of the solid phase is sent to drying.

Сушка осуществляется в автоматической распылительной пневматической сушилке, снабженной дезинтегратором и циклоном. В процессе сушки одновременно происходит дезинтеграция (разрушение) и воздушная классификация частиц пигмента до заданных размеров (не менее 80% - 15 мкм). Готовый пигмент в виде порошка крупностью (не менее 80% - 15 мкм) из автоматического рукавного фильтра подается на упаковку и отгрузку.Drying is carried out in an automatic spray pneumatic dryer equipped with a disintegrator and a cyclone. In the process of drying, disintegration (destruction) and an air classification of pigment particles to a given size (at least 80% - 15 microns) occur simultaneously. The finished pigment in the form of a powder with a particle size (at least 80% - 15 microns) from an automatic bag filter is fed to the packaging and shipment.

В качестве сырья для получения красного железоокисного пигмента можно использовать гематитовые, мартитовые, гидрогематитовые руды.As raw materials for the production of red iron oxide pigment, hematite, martite, hydrohematite ores can be used.

Предлагаемый способ позволяет получить высококачественный и недорогой (по сравнению с синтетическим) пигмент крупностью (80% - 15 мкм). Полученный по предлагаемому способу пигмент по основным качественным показателям, соответствует лучшим образцам синтетических красных железоокисных пигментов, за исключением тона (средний показатель). По некоторым параметрам полученный по предлагаемому способу пигмент превосходит синтетические аналоги, т.к. практически не содержит сульфатных и хлоридных ионов, имеет оптимальный гранулометрический состав.The proposed method allows to obtain high-quality and inexpensive (compared with synthetic) pigment fineness (80% - 15 microns). Obtained by the proposed method, the pigment according to the main quality indicators, corresponds to the best samples of synthetic red iron oxide pigments, with the exception of the tone (average). In some respects, the pigment obtained by the proposed method is superior to synthetic analogues, because practically does not contain sulfate and chloride ions, has an optimal particle size distribution.

Производство пигмента по предлагаемому способу является высокотехнологичным, практически безотходным и не оказывает влияния на окружающую среду.The production of pigment according to the proposed method is high-tech, virtually waste-free and does not affect the environment.

Пример. Получена опытная партия пигмента из гидрогематитовой руды. Исходная руда крупностью 100 - 0 мм была раздроблена до размера 10 - 0 мм, была измельчена мокрым способом до 70% класса мельче 40 мкм, расклассифицирована в 4 стадии: основная классификация в спиральном классификаторе с погруженной спиралью КСП; перечистное гидроциклирование, первое и второе контрольные гидроциклирования проводились соответственно в гидроциклонах ⌀ 350 мм, ⌀ 250 мм и ⌀ 160 мм. Затем слив гидроциклонов был подвергнут окислительной деструкции в ультразвуковом ректоре и сгущению. Сгущенный продукт был высушен с одновременной дезинтеграцией, и была произведена воздушная классификация полученного пигмента.Example. An experimental batch of pigment from hydrohematite ore was obtained. The initial ore with a particle size of 100 - 0 mm was crushed to a size of 10 - 0 mm, wet milled to 70% of a class finer than 40 microns, classified in 4 stages: the main classification in a spiral classifier with an immersed helix KSP; clean hydrocycling, the first and second control hydrocyclings were carried out respectively in hydrocyclones ⌀ 350 mm, ⌀ 250 mm and ⌀ 160 mm. Then the discharge of hydrocyclones was oxidatively degraded in an ultrasonic reactor and thickened. The thickened product was dried with simultaneous disintegration, and an air classification of the resulting pigment was performed.

Полученный пигмент полностью отвечал требованиям ГОСТ 8135-74. Крупность пигмента была 85% класса - 15 мкм, при этом укрывистость пигмента составляла 10 г/м². Сера в пигменте вообще не обнаруживается.The resulting pigment fully met the requirements of GOST 8135-74. The pigment size was 85% of the class — 15 μm, while the pigment hiding power was 10 g / m ² . Sulfur in the pigment is not detected at all.

Claims (1)

Способ получения природного красного железоокисного пигмента из руды, включающий ее дробление, обогащение методом магнитной сепарации и повторное измельчение, отличающийся тем, что руду первично дробят до размера не более 10 мм, повторно измельчают мокрым способом до размера частиц 60-80% класса мельче 40 мкм, классифицируют в 4 стадии, включающих основную классификацию, первое перечистное, первое контрольное и второе контрольное гидроциклирование, затем подвергают окислительной деструкции, сгущают и сушат с одновременной дезинтеграцией и воздушной классификацией пигмента. A method of producing natural red iron oxide pigment from ore, including its crushing, beneficiation by magnetic separation and regrinding, characterized in that the ore is primarily crushed to a size of not more than 10 mm, wet re-crushed to a particle size of 60-80% of a class finer than 40 microns are classified in 4 stages, including the main classification, the first purification, the first control and the second control hydrocycling, then undergo oxidative degradation, thicken and dry with simultaneous disintegration and airborne pigment classification.