Литопон

Содержание статьи

• Свойства
• Технология получения
• Раствор сернокислого бария
• Раствор сульфата цинка
• Осаждение полуфабриката
• Готовый пигмент
• Применение

Литопон – это белый пигмент неорганического происхождения, который используется в лакокрасочной промышленности. Представляет собой смесь ZnS+BaSO₄, т.е. сернистого цинка и сернокислого бария. Пигмент литопон бывает нормальным, высоко и низкопроцентным. В нормальном литопоне сернистый цинк и сернокислый барий находятся в эквимольном соотношении. В случае, когда первого компонента содержится большее количество – литопон считается высокопроцентным. Данный пигмент экологически безопасный.

Свойства литопона

Свойства литопона, определяющие его ценность в качестве пигмента для производства лакокрасочных материалов, напрямую зависят от содержания в его составе сульфата цинка. Чем его больше, тем свойства пигмента лучше. Литопон устойчив к воздействию щелочей и их растворов, но быстро разрушается при контакте с неорганическими кислотами (реакция идет с выделением сероводорода). Литопон  чувствителен к свету, и это его главный недостаток. В присутствии оксида цинка, водорастворимых солей и влаги при облучении короткими волнами  происходит восстановление цинка до состояния металла, а сам порошок пигмента темнеет.

Свойства нормального литопона:

• маслоемкость 11-15г/100г;
• плотность литопона 4300 кг/м3;
• размер фракции 0,5 – 1 мкм;
• показатель преломления 2,0;
• укрывистость 110 г/м2;
• белизна 95-97 усл.ед.

Содержание цинка в литопоне значительно  меньше, чем в цинковых белилах, поэтому он дешевле, что, бесспорно, является его достоинством.

Технология получения литопона

В качестве сырья для производства литопона используются: серная кислота, уголь, цинксодержащие отходы (от переработки цветного лома, производственного процесса цинковых белил, обожженные цинковые концентраты),  сернокислый барий природного происхождения (барит или тяжелый шпат).

Получение литопона – комбинированный процесс, включающий несколько этапов. Условно весь процесс можно разделить на четыре стадии: получение раствора сернокислого бария, сульфата цинка, осаждение полуфабрикатного литопона, переработка полуфабриката в готовый пигмент.

Получение раствора сернокислого бария

Во вращающихся трубчатых печах (в присутствии угля) при температуре около 900 - 1000°С  проводят восстановление тяжелого шпата до сульфида бария. В результате мы получаем сульфид бария с примесями других соединений этого же металла. В шаровых мельницах проводится измельчение. Следующий этап – выщелачивание водой, при котором сульфид бария переходит в раствор, который в дальнейшем отстаивают и фильтруют.

Производство раствора сульфата цинка

Цинксодержащее сырье (в котором кроме основного соединения присутствует большое количество примесей) обрабатывают раствором серной кислоты. Цинк переходит в сульфат. Полученный раствор очищают от примесей других металлов (осаждением, восстановлением, фильтрацией), и, для производства светостойкого литопона, вводят в него немного сульфата кобальта. Сульфат цинка (цинковый купорос) получают еще путем хлорирующего обжига, но данный метод практически не используется.

Осаждение полуфабрикатного литопона

Растворы сульфата цинка и сернокислого бария сливают воедино:

BaS+ZnSO₄ →ZnS+BaSO₄

Кроме основного процесса протекают и побочные реакции, в результате которых получают оксид цинка.  

Низкопроцентный литопон получают при добавлении сульфата натрия к сульфату цинка, а высокопроцентный – к цинковому купоросу вводят хлорид цинка.

На качество и свойства литопона большое влияние оказывает pH среды при осаждении полуфабриката. При небольшом избытке сернистого бария pH 7,5-8,3 образуется вещество, которое легко отстаивается и фильтруется.  После процесса прокаливания образуется литопон с малым содержанием оксида цинка, что очень хорошо. Если содержание цинкового купороса увеличено, pH меньше или около 5, в результате получается пигмент низкого качества.

Переработка в готовый пигмент

После осаждения полуфабрикатный литопон сушат и обрабатывают термически при температуре около 650-700°С.  Только после термообработки вещество приобретает свойства пигмента. Прокаленный литопон гасят холодной водой (так происходит охлаждение), измельчают и классифицируют. Затем хорошо просушивают и дополнительно измельчают для получения частиц с определенным размером фракций.

Таблица 1. Состав литопона (типичные данные).

Применение литопона

Неорганический пигмент литопон используется в лакокрасочной промышленности, в производстве резины, линолеума, клеенки, пластических масс некоторых других отраслях народного хозяйства. Из-за высокой степени белизны литопон используется для отбеливания лакокрасочных материалов. Не входит в состав красок по металлу, т.к. не отличается устойчивостью к коррозии.  Иногда литопоном заменяют диоксид титана. Краски, содержащие данный пигмент, используются только внутри помещений, т.к. недостаточно атмосферостойкие. Широко применяется литопон в производстве лакокрасочных материалов на водной основе, эмалевых и масляных красок.