Способ получения раствора силиката щелочного металла

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА СИЛИКАТА ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА, включающий термообработку смеси соды и кремнеземистой породы, измельчение и автоклавную обработку, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и упрощения процесса, термообработку ведут при 700-950° С . 0,5-2 ч и при молярном отношении SiOj-/Naj ОкАвв 3-5, а автоклавную обработку ведут содоваустическим .,.„. или содо-щелочно-кремнеземистым растзором при концентрации НаjO,,,,,., 20-60 г/л, Naj 50-70 г/л и отношении жидкой фазы к твердой 1-3 в течение 1-2 ч. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И!

3(Ю С 01 В 33 32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ с I

И

С::

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3571659/23-26 (22) 04. 04. 83 (46) 07.06-84. Бюл. 9 21 (72) M. С. Мовсесян (71 ) Институт общей и неорганической химии AH АрмССР (53 ) 546. 28 (088. 8) (56 } 1. Авторское свидетельство СССР

М 395326, кл. С 01 В 33/32, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

М 667505, кл. С 01 В 33/32, 1979.

3. Григорьев П.H., Матвеев M.A.

Растворимое стекло. М., Стройиздат, 1956, с.111-211. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА

CHJIHKATA ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА, включающий термообработку смеси соды и кремнеэемистой породы, измельчение и автоклавную обработку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью интенси.фикации и упрощения процесса, термообработку ведут при 700-950 С

0,5-2 ч и при молярном отношении

Sip- /Na Oq as 3-5, а автоклавную обработку ведут содояяустическим или содо-щелочно-кремнеземистым рас г-, вором при концентрации Na,0..„,„20-60 г/л, Na, O„„ 50-70 г/л и отношейии жидкой азы к твердой 1-3 в течение

1- 2 ч.

l0962) 5

4О

Недостатками указанного способа производства являются высокая температура сплавления смеси и кварценого песка (1400-1500 С); необходимость мокрого помола получившегося силиката6О щелочного металла (силикат-глыба); невозможность применения кроме кварцевого песка других низкосортных высококремнеэемсодержащих пород (трепела, перлита, диатомита и т.п.) á5

Изобретение относится к произ нод. стну растворон растворимых силикатов щелочных металлов с различным силикатным модулем иэ высококремнеземистых пород, используемых в стекольной, легкой, пищевой и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ получения жидкого стекла путем растворения в воде дробленного силиката щелочного металла в автоклане при.повышенных температурах и давлении с периодической загрузкой и выгрузкой продуктов, н котором с целью уменьшения нерастворимого остатка (шламообразование), улучшения фильтрусмости получаемых 15 растворов процесс ведут в 2-2,5кратном избытке силиката относительно воды, из которого.45-50% составляет силикат, прошедший преднарительную гидратацию (Ц .

Из весте н способ получе ния жидкого стекла путем антоклавного растворения измельченного силиката натрия в воде, в котором исходный силикат натрия предварительно подвергают 25 размолу в присутствии воды до частиц размером 0,05-0, 1 мм при соотношении Т:Ж=1:1,5 f2/.

Недостатками известных способов являются производство силиката натрия (силикат-глыба) при 1400-1500 С в ванных стекловаренных печах; необходимость применения операций размола силиката натрия в воде в шаровых мельницах, т.е. гидратирование силиката; периодичность процессов измельI чения, растворения и т.д., длительность процесса растворения 5-6 ч; большие материальные и энергетические затраты, связанные с получением силиката его гидратированием и размолом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения растворимых силикатов щелоч- 45 ных металлов с различным силикатным модулем путем сплавления смеси кварцевого песка и соды в стекловаренных печах при 1400-1500 С в течение 10 ч, в результате чего получают двухкомпо-50 нентное стекло (силикат-глыба). Полученную силикат-глыбу после мокрого размола подвергают гидротермальной обработке в автоклавах в течение 56 ч 3). 55 для производства силикат-глыбы; большие энергетические и материальные затраты, трудность технологических процессов, связанные с высокими температурами; длительность варки силикат-глыбы более 10 ч), а также антоклавной обработки (5-6 ч) .

Цель и з обре тения — интенсификация и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения раствора силиката щелочного металла, включающему термообработку смеси соды и кремнеэемистой породы,иэмельчение и антоклавную обработку, термообработку ведут при 700-950 С 0,5-2 ч при молярном отношении Si0, /Na, 0„„„5,3-5,а автокланную обработку ведут содоакустическим или содо-щелочно-кремнеземистым раствором при концентрации

Na, 0„„„20-60 г/л, Na, 0„, 50-70 г/л, и отношении жидкой фазы к твердой 1-3 > н течение 1-2 ч.

В процессе спекания при 700-950 С и нремени 0,5-2 ч происходит окисление (сгорание) органических веществ породы. Однонременно происходит разложение соды и соединения щелочного оксиф да к свободному кремнезему породы.

Отношение 31 0г jh!oOxap< 3-5 обеспечивает получение необходимого состава целевого продукта.

Интенсификация и упрощение процесса достигаются эа счет замены процесса спланления смеси соды и кремнеземистой породы (1400-1500 С в течение

10 ч) на процесс спекания при 700950 С н течение 0,5-2 ч, а также исключения процесса предварительной. гидратации силиката.

Выход за пределы указанных значений температуры не целесообразен,, так как при температуре ниже 700 С не .происходит разложения соды и процес-. са силикатообразования, а также не полностью сгорают огранические вещества, а выше 950 С происходит сложное силикатообразование щелочно-алюмокальциеных трудно растворимых силикатов (стеклообразование), препятствующих дальнейшему растнорению.

При автоклавной обработке в среде слабосодоакустических или содо-щелочно-кремнеземистых растворов ускоряется процесс растворения и выщелачивания образовавшихся в процессе спекания силикатов щелочных металлов в жидкую фазу. После автоклавной гидротермальной обработки растворы хорошо фильтруются и получаются чистые, прозрачные, свободные от других примесей щелочно-силикатные растворы с различным силикатным модулем от 1 до 2, 5-3.

Выход за пределы укаэанных значений концентрации.Na 0 — — 20-40 г/л, Ма, Ок ов =50-70 r/ë также не целесо:! 096215

65 образен, так как ниже 20 г/л ЛЬ Оксч с1 и 50 г/л Мар Q дои процесс растворе— ния замедляется, а выше 40 г/л

Mn>0@ и 70 г/л Mo,Oêàð6 увеличение выхода Si. Og породы в жидкую фазу не значительно.

При фильтраци автоклавной пульпы отделяется нераст воримыи остаток, в котором содержатся Na, 0, СаО,АКр О, 1 е, О, S 10, что обеспечивает после некоторой корректировки их использование для приготовления активизированной шихты и варки темно-зеленой стеклотары.

Полученные таким способом растворы хорошо обрабатываются, фильтруют- t5 ся, легко очищаются от окислов красящих тяжелых металлов (железа, хрома, марганца, никеля и т.п.)

Отсутствует органическая окраска, растворы светлы и прозрачны и их мож-20 но использовать для приготовления химически активированных шихт различных по составу и назначению стекол, в том числе для технических сортов стекол и хрусталя. 25

Способ прост, вместо повышенных

1400-1500 С температур используют более низкие 700-950 С, сокращается время растворения в автоклавах от

5-6 до 1-2 ч. 30

Использование предлагаемого изобретения дает воэможность применять в качестве сырья кроме природного кондиционного песка другие некондиционные, низкосоРтные кварцевые пески и 35 горные породы, а также использовать нерастворимый остаток для приготовления химически активированной шихты для варки темно-зеленой стеклотары.

1,.40

Пример 1. Берут измельченный трепел химического состава, мас. Ъ:

51 Ор 75-85; Сер Оз 1, 5-3;PKz О 4-7;

СаО 4-6; М О 1-3; Кр 0 О, 4-1, в количестве 5 кг смешивают с углекислым 45 натрием содой) в количестве исходя из соотношения 5iOg/Noy D =3. Смесь обжигают при 800" С в течение 2 ч, затем переводят в автоклав, добавляют содо-акустический раствор с концентрацией с Иар Окаус 55,5 г/л и

50 (о О карЕ 68, 8 г/л при соотношении

Ж:Т=З:1 перемешивают 1, 5 ч при

195" С и фильтруют. После фильтрации раствор имеет следующий химический состав, г/л: Ма, (? 73, 6 |

Na, 0 87,7; Иа Ооощ 161,5, 5i Ор 205.

Раствбр прозрачен, чист, его можно использовать для приготовления химически активированных гранулированных стекольных шихт. Нерастворимый оса- . 60 док, имеющий следующий состав,%:

5l Ою 47,0; А0 0 7,7; Ре 0 2,26;

СаО 2,90; iaaf О 1,75; Яа 0 23,72; п.п.п..16,7 и содержащий необходимые оксиды для стекла после некоторой корректировки используют для приготовления шихты состава темнозеленой стеклотары.

Данные на граничные значения предлагаемых концентраций, температур и

Ж:Т, а также результаты опытов приведены в табл. 1 и 2.

Как следует из данных табл. 1 в температурном интервале. обжига 700950 С и с последующей автоклавной обработкой в соответствующей среде и Ж:Т образуются щелочно-кремнезеиистые растворы с различным силикатным модулем. Растворы чисты и прозрачны, без следов органических примесей, их можно использовать для приготовления химически активированных шихт листового, технических сортов стекол и хрусталя, а нерастворимый остаток после некоторой корректировки породы трепелом можно использовать как химически активированную шихту для варки тарного стекла.

Пример 2. Берут 5 кг некондиционного кварцевого песка, Якутского месторождения с содержанием основного вещества Si 02 93% (7Ъ представляют разных примесей R,O, глинистые и другие породы) перемешйвают с кальцинированной бодой при соотношении

Si0, /Na, 0=3. Смесь обжигают в силитовой печи при < =900 С в течение =2 ч. Полученную массу измельчают и переводят в автоклав емкостью 25 л с наружным электрическим обогревом с добавкой содо-акустического раствоРа (Na Окачу = 20 г/л, NagO =60 г/л) в количестве Ж: T=2: 1 и т ерепешивают при т =195О С в течение 2 ч. После автоклавной щелочно-гидротермальной обработки содержимое в автоклаве охлаждают до t. =80-85ОС и фильтруют через фильтрующую перегородку-диагональ на нутч-фильтре. Фильтрат щелочно-кремнеэемистый раствор светлый, прозрачный, хорошо фильтруется и имеет следующий химический состав, г/л: Nag Ом т100; Na, 0„„,80;

5L Uz 290, силикатный модуль раствора равен 1,6. !

Пример 3. Берут 5 кг некондиционного кварцевого песка (по примеру 1) смешивают с кальцинированной содой при соотношении породы/фа 0=5.Смесь обжигают в силиа товой печи при =900 С в течение

0,5 ч, затем обожженную смесь переводят в автоклав и добавляют содощелочно-кремнеземистый раствор состава, г/л: Na,0 45;Ма О 70; Я.Ор.

25 в количестве исходя иэ соотношения Ж:Т=З:1. Перемешивают смесь в автоклаве 1 ч при т, =195 С. После фильтрации раствор имеет следующий химический состав, г/л: Фи О мчм 80;

Na, 0,„, 74; Sl Оу 264. Раствор прозра1096215 чен, чист, его можно использовать для приготовления химически активированных гранулированных шихт для различных видов стекол путем их осажде ния из полученных выше растворов.

Таблица1

Состав исходного раствора, г/л

Состав фильтрата, г/л

Температура обжио

Время Исходный обжи- раствор

ra, ч

CooTHO"" шение

С Жа 1 йа О йа о Î

KApb мачсФ ОБО

ЯО ма мао мо„о каор ка св овод, p /<, Q + +Фа фЩО

0 К,,с0 + /аР 58

1 40,9 101, О ЗО

2 37,2 95,4

700

2,5:1

97,9 79,3 175,3 175

66,3 114,7 181,0 182,3 3:1

73,6 87,7 161,5 206,0 3:1

750

800

94,8 20

83 7 62,6 147,2 171,5 2:1

1, 5 lazCO Ц5 Ц 9Ц062 О 32, 8

850

1, О Ф4 С0< Фави

О, 5 "г. C s 58, 75, б 92, б 168,2 207 2,5:1

75 О 80,9 156 0 167,1 2:1

4 42,0 98,4

900

2 1, 26 59,46—

950

Таблица2

Ма о К О и п и,+вл, Л1, О Ге, О,.

Сао ago

2,66

2,52

2411

0,29

1,69

6,84

6,67

1,99

22,3

2 50

2,73

23, 72

24,00

1,75

2,90

2,26

7,7. 1,65

2,52

5,74

1,99

6,66

6,30

24,6

1,71

1,94

2,10

24,6

1,63

2,50

4,40

Составитель Т. Беренштейн

Редактор М.Цылын Техред С.Легеза Корректор М. Шароши

Заказ 3732/15 Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная, 4

51, 00

44, 96

47,00

49, 56

46, 02

48,50

1,5 . " " 68,8 55,5 124,3

О, 30

0,32

0,55

О, 40

0,47

12, 07

13, 07

16, 70

15, 50

15, 20

15, 11