Фосфаты цинка являются наиболее распространенными компонентами различных фосфатирующих составов, применяемых для антикоррозионной обработки поверхности различных стальных изделий. Традиционная технология получения фосфата цинка Zn3(PO4)2 пНгО заключается во взаимодействии растворов сульфата цинка с фосфорной кислотой с последующей нейтрализацией выделяющейся серной кислоты, фильтрованием суспензии, отделением осадка фосфата цинка от маточного раствора, его промывке, сушке, прокалке и диспергированию. Получаемый таким образом, товарный продукт содержит 44-47 % Zn и 43-47 % РО43". Данная технология обеспечивает получение фосфата цинка многофункционального назначения - как для производства антикоррозионных лакокрасочных материалов: красок, эмалей, грунтовок, шпатлевок и т.п. так и для приготовления композиционных фосфатирующих составов, используемых непосредственно для обработки поверхности стальных изделий. Недостатком вышеописанной технологии является ее сложность, многостадийность, большой объем образующихся сточных вод - маточных растворов и промвод.
Для устранения и предотвращения этих недостатков в настоящей работе рассмотрены результаты исследований по разработке рациональной технологии и аппаратуры для получения фосфатов цинка при использовании в качестве исходного сырья - водного раствора ортофосфорной кислоты и металлического цинка. Изучено влияние различных факторов на состав и качество получаемого продукта и на протекание при этом ряда побочных процессов, сопровождающих взаимодействие исходных веществ - саморазогрев за счет экзотермической реакции металлического цинка с раствором фосфорной кислоты, вспенивание реакционной массы, выделение в газовую фазу водорода и т.п. Экспериментально установлено, что оптимальная концентрация исходной Н3РО4 70±5%, а температура в зоне реакции 30-f-70°C. В этих условиях по окончанию процесса в качестве товарного продукта получают 50 % гидрофосфат цинка.
На основании результатов проведенных исследований и экспериментальных данных, полученных в процессе опытных испытаний разработан аппаратурно-технологический передел, включающий реактор с ложным днищем, на крышке которого расположен загрузочный люк - для загрузки в реактор металлического цинка, например, в форме гранул; кроме того на крышке реактора имеются патрубки - для подачи в реактор водного раствора (75±5%) фосфорной кислоты и патрубок для вывода из реактора паро-газовой смеси (водород, водяной пар, воздух). В нижней части реактора установлен патрубок нижнего слива для вывода из реактора готового продукта. Этот патрубок имеет соединение - через запорную арматуру со сборной емкостью готового продукта и затаривающим устройством. В состав передела входят также емкость с исходной фосфорной кислотой, соединенная через бак-дозатор с реактором. Для загрузки в реактор строго определенного количества металлического цинка над реактором установлен бункер-дозатор, выход из которого направлен в загрузочный люк реактора.
На вышеописанном аппаратурно - технологическом переделе проведены опытные и промышленные испытания разработанной технологии, уточнены и конкретизированы режимы и параметры процесса, отработаны все операции технологического процесса. Технология полностью освоена и внедрена с организацией выпуска промышленных партий товарной продукции.