Способ получения жидкого стекла


 


Владельцы патента RU 2430018:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)

Изобретение может быть использовано в производстве строительных материалов. В щелочном растворе готовят суспензию отхода производства ферросилиция - микрокремнезема, представляющего собой углеродо-кремнеземистый материал с размером частиц 0,01-200 мкм, включающий 6-14% углеродистой части, представленной кристаллической составляющей в виде β-SiC и графита, а также кремнеземистую часть, представленную аморфным SiO2. Суспензию нагревают до 63-65°С при атмосферном давлении и постоянном перемешивании со скоростью 1,5-2 об/сек. Площадь перемешивающих лопастей составляет 2/3 площади поперечного сечения суспензии. Изобретение позволяет упростить процесс получения однородного по составу жидкого стекла, снизить энергозатраты.1 табл.

 

Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла для производства строительных материалов.

Известен способ получения жидкого стекла, заключающийся в сплавлении щелочесодержащих компонентов (кальцинированная сода, поташ, сульфат натрия) и молотого кварцевого песка в силикат-глыбу при температуре 1300-1400°С и дальнейшего ее растворения в автоклавах при температуре 150-175°С и давлении 0,4-0,8 МПа в течение 4-6 часов [А.с. СССР №272273, Кл. C01B 33/32, 1970].

Недостатками этого способа являются трудоемкость процесса, необходимость сложного технологического оборудования и большого расхода энергии.

Наиболее близким к изобретению, по технической сущности, является способ получения жидкого стекла, включающий приготовление суспензии из кремнеземсодержащего аморфного материала в щелочном растворе гидроксида натрия с последующей гидротермальной обработкой при 100-120°C и давлении 0,2 МПа в течение 10-120 мин. В качестве кремнеземсодержащего аморфного материала в данном способе используется отход производства кристаллического кремния микрокремнезем с размером частиц (10-200)10''6 м, на 76-84 мас.% состоящий из SiO2 и 15-23 масс.% углеродистых примесей. Соотношение твердой и жидкой фаз в суспензии Т:Ж=1:(1,9-5,65) [Патент РФ №2171222, Кл. C01B 33/32, 2001 г.].

Недостатками этого способа являются большие энергозатраты и длительность процесса; получение продукта неоднородного состава; невозможность использования кремнеземистого сырья с более мелким размером частиц; неполная утилизация микрокремнезема.

Задачами, решаемыми предлагаемым изобретением, являются упрощение процесса получения жидкого стекла и улучшение его качества.

Технический результат - получение качественного, однородного по составу жидкого стекла, снижение энергозатрат и длительности процесса его получения, за счет чего снижается стоимость готового продукта.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения жидкого стекла включает приготовление суспензии из углеродо-кремнеземистого материала в щелочном растворе гидроксида натрия с последующим нагревом, а приготовление суспензии осуществляется из отхода производства ферросилиция - микрокремнезема - углеродо-кремнеземистого материала с размерами частиц 0,01-200 мкм, углеродистая часть которого на 6-14% представлена кристаллической составляющей в виде β-SiC и графита, кремнеземистая - аморфным SiO2, нагревают суспензию до температуры 63-65°C при атмосферном давлении и постоянном перемешивании со скоростью 1,5-2 об/с, а площадь перемешивающих лопастей составляет 2/3 площади поперечного сечения суспензии.

В качестве щелочного компонента используют натр едкий технический. В качестве углеродо-кремнеземистого материала используют отход производства ферросилиция - микрокремнезема.

Способ состоит в следующем. Отдозированные в заданных количествах исходные материалы: микрокремнезем и щелочной раствор необходимой концентрации загружают в мешалку с механическим перемешиванием и глухим паропроводом. При постоянном перемешивании с помощью лопастей, имеющих площадь 2/3 от площади поперечного сечения суспензии, со скоростью 1,5-2 об/с содержимое мешалки нагревают до температуры 63-65°C.

После этого подачу тепла отключают, а температура поднимается до 90-95°C. При такой температуре осуществляется синтез жидкого стекла.

Принятые технологические параметры обусловлены, прежде всего, конструктивными особенностями мешалки. Скорость перемешивания, составляющая 1,5-2 об/с и площадь перемешивающих лопастей, равная 2/3 площади поперечного сечения суспензии, обуславливают быстрое и качественное перемешивание. Кроме того, модификация карбида кремния, содержащегося в микрокремнеземе, также оказывает положительное действие.

β-модификация относится к кубической сингонии, что указывает на одинаковую скорость распространения теплоты по всем направлениям кристалла. Скорость распространения теплоты по телу кристалла находится в прямой зависимости от того, вдоль какого линейного элемента симметрии она распространяется. В кристаллах кубической сингонии поверхность распространения теплоты имеет форму сферы. Следовательно, в отношении теплопроводности кристаллы кубической сингонии являются изотропными, т.е. по всем направлениям равносвойственными.

Таким образом, благодаря конструктивным особенностям мешалки и хорошей теплопроводности β-SiC сырьевая смесь быстрее нагревается, т.е. достигает необходимой температуры.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующим примером. В качестве углеродо-кремнеземистого компонента используют отход производства ферросилиция - микрокремнезем с размерами частиц 0,01-200 мкм, углеродистая часть которого на 6-14% представлена кристаллической составляющей в виде β-SiC и графита, а кремнеземистая - аморфным SiO2. В заданных соотношениях готовят суспензию из 191 г микрокремнезема, что исходя из химического состава составляет 164 г двуокиси кремния, 380 г едкого натра, что соответствует 164 г Na2O, 1360 г воды. Из едкого натра и воды готовят раствор необходимой концентрации, куда затем всыпается микрокремнезем и все перемешивается. При постоянном перемешивании со скоростью 1,5-2 об/с суспензию нагревают до 63°C. После чего подачу тепла отключают, а температура суспензии за счет экзотермических реакций поднимается до 90°C. Такой режим в мешалке поддерживают до тех пор, пока суспензия не станет прозрачной, а на ее поверхности не появится тонкая пленочка - свидетельство полного растворения двуокиси кремния с образованием жидкого стекла. Полученное жидкое стекло не очищают. Силикатный модуль готового продукта n=1, а плотность ρ=1,28 г/см3.

Аналогичным образом приготовлены еще три состава жидкого стекла.

В таблице приведены параметры получения жидкого стекла по предлагаемому способу, а также основные показатели, характеризующие свойства жидкого стекла.

Таблица
№ п/п Продолжительность нагрева суспензии, мин Свойства жидкого стекла
Прототип Предлагаемый вариант По прототипу Предлагаемый вариант
Силикатный модуль (n) Плотность (ρ), г/см3 Силикатный модуль (n) Плотность (ρ), г/см3
1 42 30 1 1,27 1 1,27
2 39 27 2 1,35 2 1,35
3 35 22 3 1,27 3 1,27
4 34 22 4 1,40 4 1,40

Данные таблицы показывают, что период нагрева сырьевой смеси сократился (по сравнению с прототипом), в среднем на 25-30%, что позволяет существенно уменьшить энергозатраты на весь процесс получения жидкого стекла. Кроме того, предлагаемый способ позволяет использовать сырье с более широким диапазоном размера частиц (от 0,01 до 200 мкм в предлагаемом варианте против 10-200 мкм по прототипу), что существенно расширяет сырьевую базу и способствует более полному использованию многотоннажного промышленного отхода, и позволяет организовать безотходное производство, тем самым способствуя решению экологических проблем.

Способ получения жидкого стекла, включающий приготовление суспензии из углеродо-кремнеземистого материала в щелочном растворе гидроксида натрия с последующим нагревом, отличающийся тем, что приготовление суспензии осуществляют из отхода производства ферросилиция-микрокремнезема-углеродо-кремнеземистого материала с размером частиц 0,01-200 мкм, углеродистая часть которого на 6-14% представлена кристаллической составляющей в виде β-SiC и графита, а кремнеземистая - аморфным SiO2, нагревают суспензию до температуры 63-65°С при атмосферном давлении и постоянном перемешивании со скоростью 1,5-2 об/с, а площадь перемешивающих лопастей составляет 2/3 площади поперечного сечения суспензии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительным материалам, преимущественно к изготовлению вяжущих, и может быть использовано при получении, в частности, конструкционного материала.
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 химической промышленности и может быть использовано при изготовлении строительных материалов, специальных бетонов и изделий на основе растворимых силикатов.
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 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
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Жидкое стекло получают взаимодействием в замкнутом контуре водосодержащего потока с потоком расплава силиката натрия с силикатным модулем 2,0-3,5. Поступление потока расплава силиката натрия в автоклав с водой осуществляют путем открытия затвора плавильного агрегата, расположенного над автоклавом. Процесс растворения интенсифицируют с помощью мешалки, а образовавшийся пар отводят по трубопроводу на внешнее использование. Предложенное изобретение позволяет уменьшить энергозатраты на процесс растворения силиката натрия в воде.

Изобретение относится к получению композиций гидратированных силикатов щелочных металлов для изготовления разбухающих слоев огнестойкого остекления. Предложен способ получения композиций гидратированных силикатов щелочных металлов, содержащих SiO2/M2O в мольном отношении в интервале между 3 и 7, в котором они превращаются в твердый гель без сушки, из стабильного и жидкого раствора дегидратацией, снижающей содержание воды по весу на 14% максимум, проводимой при температуре не выше 60ºС при давлении от 1 до 100 гПа. В конечной композиции содержание воды находится в интервале между 35% и 43%. Технический результат - формирование твердого геля заявленным способом происходит быстрее, чем отверждение массы конечной композиции, получаемой известным способом, что позволяет снизить стоимость производства без снижения качества продукта. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к технологии получения высокомодульного жидкого стекла для производства строительных материалов и может быть использовано при изготовлении теплоизоляционных изделий и в производстве цинк-силикатных антикоррозионных покрытий. В нагретый до 80-99°C раствор гидроксида щелочного металла с концентрацией 1,5-4,0% по массе вводят 15-25% аэросила по массе с размером частиц от 5 до 20 мкм, перемешивают ультразвуком с частотой от 15 до 45 кГц, гомогенизируют и диспергируют раствор, многократно пропуская его через магнитное поле с индукцией в рабочей зоне 0,05-0,4 Тл, и охлаждают до комнатной температуры. Техническим результатом изобретения является повышение эластичности жидкого стекла, его стойкости к соленой воде и воздействию соляного тумана. 1 ил.

Изобретение может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности, в сельском хозяйстве, строительстве, энергетике, добыче полезных ископаемых, а также в объектах военного и космического назначения. Высокомодульное жидкое натриевое стекло с модулем 3,8-4,5 получают гидротермальной обработкой суспензии едкой щелочи и кремнезема с размером частиц (10-40)*10-6 м при атмосферном давлении и температуре 97-99°C при перемешивании раствора с одновременной циркуляцией. На первом этапе процесс ведут при температуре 70-75°C и плотности 1,22-1,26 г/см3 в течение 30-40 минут, а на втором - при температуре 97-99°C и плотности 1,18-1,22 г/см3 в течение 20-30 минут. Устройство для получения высокомодульного жидкого стекла выполнено в виде прямоугольной ванны 1, дно 2 которой служит «рубашкой» с теплоносителем и нагревательными элементами 4. Для перемешивания устройство оборудовано погружным ультразвуковым излучателем 6 и насосом 5, обеспечивающим циркуляцию. Поверхность нагрева и дно ультразвукового излучателя 6 параллельны и выполнены с углом наклона, тангенс которого равен 0,075-0,100. Изобретения позволяют сократить длительность процесса и упростить его, а также уменьшить энергозатраты при высоком качестве высокомодульного жидкого натриевого стекла. 2 з.п. флы, 1 ил., 2 табл.
Наверх