Способ получения растворимого стекла

Изобретение может быть использовано при изготовлении строительных материалов, специальных бетонов и изделий на основе растворимых силикатов. Растворимое стекло получают нагреванием до температуры плавления отходов тротилового производства - сульфатсодержащей золы и сульфитного щелока. Изобретение позволяет удешевить производство силиката натрия и утилизировать отходы тротилового производства. 2 табл.

 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении строительных материалов, специальных бетонов и изделий на основе растворимых силикатов.

Известны способы производства растворимых силикатов (силикат-глыбы). Их получают обжигом смеси кварцевого песка с содой или сульфатом натрия при 1300-1400°С. При охлаждении расплава стекла образуется твердая масса, называемая силикат-глыбой. Последнюю растворяют в воде и используют в качестве связующего для изготовления кислотоупорных цементов и бетонов, огнезащитных обмазок, силикатизации грунтов и при производстве различных строительных изделий (Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. - М.: Стройиздат, 1986, - 464 с.).

Недостатком одного из этих способов, так называемого карбонатного, является дефицитность и дороговизна соды (Корнеев В.И., Данилов В.В. Производство и применение растворимого стекла. Жидкое стекло. - Л.: Стройиздат, 1991, - 175 с.).

Другой, сульфатный способ получения растворимого стекла основан на взаимодействии Na2SO4 с кремнеземом в присутствии или чистого угля, или каких-либо органических веществ, действующих в качестве восстановителей сульфата натрия (П.Н.Григорьев, М.А.Матвеев. Растворимое стекло (получение, свойства и применение). - М: Гос. изд. литературы по строительным материалам, 1956, - 444 с.). К сульфатному способу получения силикатов прибегают в случае необходимости снижения стоимости производства продукции, поскольку исходный сульфат натрия является дешевым заменителем соды. Недостатками получения силикатов по сульфатному способу являются сложность технологического процесса, необходимость использования дополнительного углеродного топлива и худшее качество получаемой продукции (см. там же).

Наиболее близким к предлагаемому является карбонатно-сульфатный способ получения растворимого стекла путем сплавления смеси соды и сульфата натрия в восстановительной среде (П.Н.Григорьев, М.А.Матвеев. Растворимое стекло (получение, свойства и применение). - М: Гос. изд. литературы по строительным материалам, 1956, - 444 с.). Недостатками этого способа являются все еще достаточно высокая стоимость конечной продукции и необходимость использования дополнительного углеродного топлива.

Технический результат, на решение которого направлено изобретение, заключается в удешевлении производства силиката натрия и утилизации отходов тротилового производства.

Технический результат достигается тем, что в способе получения растворимого стекла путем нагревания до температуры плавления смеси сульфата натрия и соды с кремнеземом в восстановительной среде в качестве содово-сульфатной смеси и восстановителя используют отходы тротилового производства - сульфатсодержащую золу и сульфитный щелок.

При очистке тротила-сырца (Е.Ю.Орлова. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ. Л.: Химия, 1973. - 688 с.) образуются десятки тысяч тонн сульфитного щелока, содержащего натриевые соли сульфокислот несимметричных изомеров тротила, нитрофенолов, нитрокислот, нитрита натрия, соды, бисульфата и сульфита натрия. По принятой в настоящее время технологии сульфитный щелок после предварительного упаривания до 30-40%-ной концентрации по твердому остатку, направляют на сжигание, а образующуюся золу в отвал. Под воздействием атмосферных осадков она превращается в токсичные стоки, загрязняющие грунтовые воды, что приводит к существенному ухудшению экологической обстановки.

Утилизация отходов крупнотоннажного химического производства путем их использования при получении растворимого стекла позволяет улучшить экологическую обстановку в районах производства тротила и значительно удешевить производство растворимого стекла без применения дополнительного углеродного топлива.

Процесс получения растворимого стекла заключается в следующем. Отходы производства тротила - сульфатсодержащая зола и сульфитный щелок - после проведения химического анализа подвергаются смешению с необходимым количеством кремнезема. Типичный химический состав сульфатсодержащей золы приведен в таблице 1. Сульфитный щелок предварительно упаривают до 40-50%-ной концентрации по твердому веществу. Внесение воды с раствором щелока в шихту способствует ее небольшому увлажнению, что приводит к образованию на поверхности частиц кварцевого песка равномерно распределенной пленки щелочных соединений, а это, в свою очередь, благоприятно сказывается на процессах силикатообразования (Корнеев В.И., Данилов В.В. Производство и применение растворимого стекла. Жидкое стекло. - Л.: Стройиздат, 1991, - 175 с.).

Таблица 1
Химический состав сульфатсодержащей золы - отхода тротилового производства
Компонент Содержание компонентов, %
Сульфат натрия 76,49
Карбонат натрия 18,35
Сульфид натрия 2,19
Хлорид натрия 1,44
Углерод 1,29
Влага 0,16

Смесь отходов и кремнезема подается в печь ванного или вращающегося типа, где нагревается факелом природного газа до температуры плавления. Реакция силикатообразования начинается при сравнительно низких температурах (380°С) по схеме:

SiO2+Na2СО3→Na2O·nSiO2+СО2

Полное связывание соды завершается при температурах 920-950°С. Процесс восстановления сульфата натрия в составе содово-сульфатной шихты начинается с 600°С (Корнеев В.И., Данилов В.В. Производство и применение растворимого стекла. Жидкое стекло. - Л.: Стройиздат, 1991, - 175 с.). Органические восстановители, внесенные в шихту в составе сульфитного щелока, наряду с углеродом, имеющимся в сульфатсодержащей золе, сгорают внутри щелочного расплава за счет кислорода, находящегося в Na24. Сульфат натрия, отдавая на сжигание углерода свой кислород, переходит в соединение меньшей валентности (Na23). (П.Н.Григорьев, М.А.Матвеев. Растворимое стекло (получение, свойства и применение). - М: Гос. изд. литературы по строительным материалам, 1956, - 444 с.). Образующийся сульфит натрия распадается на Na2O и SO2, после чего оксиды натрия реагируют с кремнеземом, образуя растворимое стекло. Выделяющийся сернистый газ может быть использован для получения строительного гипса. Осветление стекломассы и ее гомогенизация требуют повышения температуры стекла до 1300-1400°С, после чего процесс завершается.

В таблице 2 приведен примерный состав шихты для получения растворимого стекла массой в 1000 кг.

Таблица 2
Состав шихты для получения 1000 кг растворимого стекла
Компонент шихты Содержание компонента, кг/%
Сульфатсодержащая зола 500-550/36
Кремнезем 700-750/49-50
Сульфитный щелок 400-450 (40-50%-ный раствор) / 14-15 (по твердому веществу)

Как видно из табличных данных, суммарное максимальное содержание отходов в составе шихты, используемой для получения растворимого стекла по данному изобретению, составляет 51%, что значительно удешевляет весь процесс и позволяет полностью утилизировать отходы тротилового производства.

Способ получения растворимого стекла путем нагревания до температуры плавления смеси сульфата натрия и соды с кремнеземом в восстановительной среде, отличающийся тем, что в качестве содово-сульфатной смеси и восстановителя используют отходы тротилового производства - сульфатсодержащую золу и сульфитный щелок.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к строительству и касается промышленности строительных материалов, а именно к способу получения минеральных вяжущих кремнеземистого состава, и может быть использовано при производстве жидкого стекла, различных видов бетонов, аэродромных и дорожных покрытий, пеносиликатов и пеностеклокерамики, пеностекла, кирпича, клея, красок, а также в литейном производстве и в других областях.
Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла для производства строительных материалов. .

Изобретение относится к технологии производства жидкого стекла, применяемого на предприятиях машиностроения, целлюлозно-бумажных фабриках, в строительной индустрии и т.п.
Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к получению растворимого стекла (силикат-глыбы), и может быть использовано для утилизации стеклобоя.
Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла и может быть использовано при изготовлении строительных материалов. .
Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла. .

Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла из диатомитов. .

Изобретение относится к способам использования минеральных ресурсов гидротермальных растворов. .
Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла, применяемого в производстве осажденного кремнезема. .

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к аппаратам синтеза веществ, и предназначено для производства жидкого стекла методом прямого синтеза кварцевого песка со щелочным раствором при избыточном давлении, повышенной температуре и активном перемешивании.
Изобретение относится к способам получения кремнеземсодержащих связующих, которые используют для получения различных строительных материалов и изделий с различными потребительскими свойствами, а также для получения красок, покрытий, пропиток

Изобретение относится к строительным материалам, преимущественно к изготовлению вяжущих, и может быть использовано при получении, в частности, конструкционного материала
Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла для производства строительных материалов
Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при получении железокремниевых флокулянтов-коагулянтов и способу обработки с его помощью сточных вод промышленных предприятий, а также ливневых вод, содержащих нефтепродукты
Изобретение относится к способам модифицирования жидких стекол, которые могут быть применены для получения терморегулирующих покрытий, применяемых в авиационной, космической промышленностях, а также в других областях техники
Изобретение относится к способам получения жидкого литиевого стекла, используемого для создания терморегулируемых покрытий космических аппаратов нового поколения, а также в составах композиционных материалов, при изготовлении силикатных пленок, антибликовых покрытий
Изобретение относится к изготовлению твердых гелей на основе сложных смесей гидросиликатов щелочных металлов

Изобретение относится к области открытия способа (технологического процесса) получения твердых кристаллов/гранул вещества динатриевой соли кремниевой кислоты пятиводной, шестиводной, девятиводной (натрия метасиликата, торговое название) из такого сырья, как диоксид кремния (кварц, а также любое кремнесодержащее сырье, кремневые отходы иных производств) и карбоната натрия (соды кальцинированной - торговое название)
Изобретение относится к технологии получения жидкого натриевого стекла, применяемого в строительстве, металлургии, в производстве бумаги, синтетических моющих средств, клеев, пропиток, замазок, катализаторов, электродов, адсорбентов, в процессах флотации, а также, для получения кремнекислотных наполнителей и высокодисперсного диоксида кремния
Наверх