Введение. В регионах Республики Казахстан накоплено более тыс. тонн техногенных отходов и их количество возрастает ежегодно на сотни тысяч тонн.
Одним из приоритетных направлений является разработка экологически безопасной и экономически выгодной технологий - переработка свинцово-цинковых хлоридных возгонов, полученных при окислительно- хлорирующем обжиге труднообогатимой свинцово-цинковой руды и пылей черной, цветной металлургии.
Результаты проведенных исследований показывают, что металлы, содержащиеся в хлоридных возгонах, находятся в основном в виде хлористых соединений и возможно их использование для получения наноструктурированных фосфатных покрытий [1].
Известно, что фосфаты цинка, в частности моноцинкфосфат широко применяется в машиностроительной промышленности для фосфатирования металлических поверхностей, а также в медицине зубных цементов.
Цель работы. Исследование процесса переработки отходов производства на фосфатные покрытия.
Материалы и методы. Нами было исследовано получение фосфата цинка из хлоридных возгонов, содержащих в своем составе Zn -18,3%, CI -28,9%, прочие - 62,8%. После разделения нерастворимых примесей и хлоридных соединений (FeCI2, PbCI2 и др.) раствор, содержащий хлорид цинка обработали фосфорной кислотой, с целью получения фосфатов металлов. При этом выделен хлористый водород, из которого можно получить другой не менее ценный продукт - соляную кислоту [2].
Полученные фосфаты цинка используются при фосфатировании металлов или в качестве ингибиторов коррозии. Нами были изучены кинетические параметры процесса получения Zn(H2PO4)2 из хлорида цинка, которые показали, что присутствие в составе фосфата цинка фосфата железа повышает качество фосфатных покрытий.
Предварительно проведенные термодинамические расчеты показывают вероятность реакции взаимодействия хлорида цинка с фосфорной кислотой с образованием Zn(H2PO4)2•2Н2О, FeHPO4 и HCI, о чем свидетельствует отрицательное значение (-∆GT°) энергии Гиббса [3].
Для получения хлорида цинка в начале каждого цикла хлоридный возгон в количестве 100 г растворяли при температуре 25°С, при этом в осадке выпал РЬС12 и нерастворимый осадок. После фильтрации раствор,
содержащий ZnCI2 и FeCI2, обработали добавлением стехиометрического количества 73%-ой Н3РО4.
Образование фосфата цинка и железа идет по следующим реакциям (1) и (2).
Результаты и обсуждения. Качество полученного продукта изучены современными методами исследования. На рисунке 1 приведен энергодисперсный анализ полученных продуктов.
Энергодисперсионный анализ полученного фосфата цинкапоказала наличие в продукте содержание фосфора 8,42%, цинка 43,89% и незначительного кличества хлора 0,91%. Размеры фосфатов колеблется от 0,1 мкм до 100 мкм. Такие фосфатные соединения соответствует требованиям ГОСТа и может применены как антикоррозионные покрытия для конструкции [4].
Выводы. Таким образом, на основании проведенных исследований установлены оптимальные параметры процесса получения наночастиц фосфатов металлов, а также их использование в качестве антикоррозионных нанопокрытий, а также разработанная технология дала возможность получить:
- экологически чистые продукты - фосфаты металлов и соляную кислоту;
- снизить топливно-энергетические затраты на переработку сырья;
- решить экологическую проблему региона.
Список литературы
- Анарбаев А.А., Кабылбекова Б.Н., Айкозова Л.Д., Курбанбеков К.Т. Исследование технологии получения фосфатного покрытия из шлаков свинцового производства // «Құрылыс материалдарындағы химия және XXI ғасырдағы материалдану» атты халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференцияның еңбектері. - Шымкент, 2008. - 36-40 б.
- Анарбаев А.А., Молдабеков Ш.М., Альмаханов Б.А. Исследование процесса разложения хлорида цинка фосфорной кислотой. // Журнал «Наука и образование Южного Казахстана». - №3. - Шымкент, 2000.-С.74-78.
- Анарбаев А.А., Кабылбекова Б.Н., Айкозова Л.Д. Металл хлоридтерін фосфор қышқылымен ыдыратудың термодинамикасы мен кинетикасын зерттеу //Труды международной научно-практической конференции «Современные проблемы инновационных технологий в образовании и науке». - Шымкент, 2009.- С.52-55.
- ГОСТ3118-77-83.Покрытия цинковые. Обозначение, технические требования, правила приемки и методы контроля. –М.: Гостандарт России: Изд-во стандартов,1985. - 5с: ил.