Способ получения жидкого стекла из силиката натрия


 


Владельцы патента RU 2495823:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") (RU)

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 области производственных технологий получения жидкого стекла, а именно к способам растворения силиката натрия в воде, применяемого в качестве вяжущего, добавки или реагента в строительной, нефтедобывающей и других отраслях производственной деятельности.

Известен способ получения жидкого стекла и реактор для получения жидкого стекла (патент РФ №2134664, 1998), включающий предварительное измельчение силикатов, смешение их с водой при нагревании, последующее измельчение силикатов гидроакустическим воздействием, после гидроакустического воздействия осуществляют циркуляцию воды и реакционной массы с одновременным воздействием микроволновым полем с плотностью энергии 0,3-0,8 кВт/см2. Жидкое стекло получают в реакторе для растворения силикатов, содержащем корпус, системы термостатирования и перемешивания, люк и патрубки, снабженный циркуляционной системой в виде гидроакустического насоса и труб.

Недостатком данного способа являются трудоемкий технологический процесс, использование дополнительных источников теплоты.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения жидкого стекла из силиката натрия (патент РФ №2283276, 2004), включающий взаимодействие принудительно циркулируемого в замкнутом контуре водосодержащего потока со скоростью от 80 до 170 м/с с потоком расплава силиката натрия с силикатным модулем 2,3-3,7, обогащение циркулируемого водосодержащего потока силикатом натрия до заданной концентрации и образование потока силикатосодержащего полупродукта. Температуру циркулируемого в замкнутом контуре силикатосодержащего полупродукта обеспечивают от 90°С до 105°С.

Недостатками данного способа являются: применение дополнительных устройств с большими энергозатратами для обеспечения скорости потока 80-170 м/с.

Техническая задача заключается в уменьшении энергозатрат на процесс растворения силиката натрия в воде.

Технический эффект, получаемый при решении технической задачи, состоит в использовании теплоты расплава силиката натрия на процесс растворения расплава в воде, полезное использование производимого при этом пара на внешнее использование, например на химводоочистку.

Указанный технический эффект достигается тем, что в известном способе получения жидкого стекла из силиката натрия, включающем взаимодействие в замкнутом контуре, содержащем плавильный агрегат и автоклав, водосодержащего потока с потоком расплава силиката натрия с силикатным модулем 2,0-3,5, согласно изобретению, поступление потока расплава силиката натрия в автоклав с водой осуществляют путем открытия затвора плавильного агрегата, расположенного над автоклавом, затем интенсифицируют процесс растворения с помощью мешалки, а образовавшийся пар отводят по трубопроводу на внешнее использование.

Способ получения жидкого стекла осуществляется с использованием теплоты расплава силиката натрия. Растворимый силикат натрия производится в плавильном агрегате, затем полученный расплав с силикатным модулем 2,0-3,5 с температурой до 1400-1500°С в необходимом количестве подается через загрузочный люк в автоклав, частично заполненный холодной водой, которая нагревается и частично испаряется, и образовавшийся пар сбрасывается через предохранительный клапан, откуда направляется на полезное внешнее использование. В автоклаве установлена мешалка для интенсификации растворения силиката натрия в воде. Корпус, крышка, днище автоклава снаружи снабжены теплоизоляцией.

В настоящее время весьма затруднительно проведение опытных исследований и сбора экспериментальных данных по предлагаемому способу получения жидкого стекла. Результаты процесса растворения расплава силиката натрия в воде получены путем выполнения тепловых, материальных и конструктивных расчетов, показывающих возможность осуществления данного способа получения жидкого стекла.

Предлагаемый способ получения жидкого стекла из силиката натрия исключает важную статью потери тепла с охлаждением расплава силиката натрия, после выпуска его из плавильного агрегата. Способ не требует дополнительного источника теплоты для нагрева силиката натрия и воды. Растворение осуществляется за счет теплоты расплава силиката натрия, в процессе которого также образуется пар, направляемый на полезное внешнее использование, например химводоподготовка. Вышеперечисленное приводит к повышению энергетической эффективности процесса получения жидкого стекла.

Расчетным путем определено, что на одноразовую загрузку в стационарный автоклав объемом 6,3 м3, для получения 5000÷5600 кг жидкого стекла с силикатным модулем 2,0÷3,5 предлагаемым способом растворения расплава силиката натрия в воде необходимо затратить количества теплоты на 23,8% меньше в сравнении с традиционным способом получения жидкого стекла путем растворения охлажденного силиката натрия в воде.

Для снижения времени растворения силиката натрия в воде, в автоклав устанавливается перемешивающее устройство. После загрузки воды в автоклав, запускают в работу мешалку, лопасти которой разбивают подающую с плавильного агрегата струю расплава силиката натрия. Таким образом, увеличивается взаимодействие расплава с водой, и снижается время процесса растворения в 3 раза, чем при растворении охлажденного силиката натрия в воде в стационарном автоклаве.

Способ получения жидкого стекла из силиката натрия, включающий взаимодействие в замкнутом контуре, содержащем плавильный агрегат и автоклав, водосодержащего потока с потоком расплава силиката натрия с силикатным модулем 2,0-3,5, отличающийся тем, что при этом поступление потока расплава силиката натрия в автоклав с водой осуществляют путем открытия затвора плавильного агрегата, расположенного над автоклавом, затем интенсифицируют процесс растворения с помощью мешалки, а образовавшийся пар отводят по трубопроводу на внешнее использование.



 

Похожие патенты:
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 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 изготовлению твердых гелей на основе сложных смесей гидросиликатов щелочных металлов. .
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 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 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 технологии получения жидкого стекла для производства строительных материалов. .

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 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.

Изобретение относится к покрытиям для антикоррозионной защиты металлических конструкций и может быть использовано для всех металлических конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред, в частности к системе для антикоррозионного покрытия морских судов и плавающих платформ в условиях высокоминерализованной морской воды и ультрафиолетового облучения солнечного спектра. Композиция для нанесения антикоррозионного покрытия содержит в качестве связующего материала - высокомодульное жидкое натриево-литиевое с силикатным модулем 3,5-4,5 или калиево-литиевое стекло с силикатным модулем 4,5-6,5, с соотношением лития и натрия или калия в пропорции 0,05-0,25 по молярной массе и цинковый наполнитель в виде смеси цинковой пыли с размером частиц 3-10 мкм сферической формы с пластинчатой пылью. Изобретение позволяет упростить технологию и состав покрытия, повысить эластичность покрытия, его водостойкость, стойкость к воздействию соляного тумана. 1 табл.
Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла для производства строительных материалов и может быть использовано при изготовлении теплоизоляционных и других изделий. Приготавливают суспензию из кремнеземсодержащего аморфного материала в растворе гидроксида натрия с концентрацией 150-250 г/дм3, причем раствор гидроксида натрия предварительно готовят на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12-13, при этом в качестве кремнеземсодержащего аморфного вещества используют отход производства растительного масла - фильтровальный диатомитовый порошок кизельгура, регенерированный путем прокаливания порошка до полного удаления органических остатков и свободной влаги. После чего осуществляют гидротермальную обработку суспензии паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10-11. Затем полученное жидкое стекло фильтруют и концентрируют. В этих условиях уменьшается расход использования щелочи и увеличивается модульное число жидкого стекла. Получаемое при этом жидкое натриевое стекло имеет широкий диапазон плотности и может быть использовано для производства строительных материалов, а также при изготовлении теплоизоляционных и других изделий. 5 прим.
Изобретение относится к технологии изготовления жидкого стекла. Кремнеземсодержащее вещество смешивают с раствором гидроксида натрия. Полученную суспензию гидротермально обрабатывают, фильтруют. В качестве кремнеземсодержащего вещества используют мелкодисперсную фракцию аморфного диоксида кремния с размером частиц не более (0,1-5,0)·10-6 м, полученную при регенерации отработанного при производстве растительных масел порошка кизельгура. Изобретение позволяет получить жидкое стекло с широким диапазоном силикатного модуля. 3 пр.
Изобретение относится к технологии получения высокомодульного жидкого стекла для производства строительных материалов. Способ получения высокомодульного жидкого стекла включает приготовление суспензии кремнеземсодержащего аморфного вещества в растворе гидроксида натрия и последующую гидротермальную обработку при температуре 85-95°C и атмосферном давлении. В качестве кремнеземсодержащего вещества используют регенерированный фильтровальный отработанный порошок кизельгура, который измельчают в шаровой мельнице до размеров частиц (0,1-10)·10-6 м. Полученный мелкодисперсный порошок кизельгура с размером частиц не более (0,1-1,0)·10-6 м отсеивают. Готовят суспензию из измельченного порошка кизельгура с размером частиц (1-10)·10-6 м с раствором гидроксида натрия при расходе гидроксида натрия 400-450 кг/т порошка в течение 15-30 мин. Получают жидкое стекло с модулем 2,5-3,0. При непрерывном помешивании равномерно медленно добавляют в жидкое низкомодульное стекло сухой мелкодисперсный порошок кизельгура с размером частиц не более (0,1-1,0)·10-6 м до достижения заданного модуля не менее 4,5. Изобретение позволяет получить высокомодульное жидкое стекло высокого качества с низким содержанием примесей: Al2O3, Fe2O3, СаО и водонерастворимых веществ менее 0,20 мас.%. 3 пр.

Изобретение может быть использовано для производства жидкого стекла, применяемого в качестве вяжущего, добавки или реагента в строительной, химической, машиностроительной, текстильной и бумажной отраслях промышленности. Водорастворимое стекло получают путём взаимодействия шихты из кремнезёма и природного сульфата натрия или сульфатных отходов химических производств при варке их шихты в кольцевой циклонной камере с варочным бассейном. Двухкомпонентную сульфатную шихту подают в кольцевую циклонную камеру через тангенциально установленные фурмы, а процесс варки растворимого стекла осуществляют при температуре 1450÷1550 °C. Изобретение позволяет упростить и удешевить производство растворимого стекла. 1 ил., 3 табл.

Изобретение может быть использовано для получения носителей катализаторов, ионообменных материалов, сорбентов, используемых при очистке, сушке и разделении газов, при очистке воды от бактерий и пестицидов, для приготовления пигментов, для получения пищевых добавок. Способ включает взаимодействие раствора силиката натрия или калия с раствором соли алюминия, отделение образовавшегося осадка, промывание его водой и термообработку. Раствор силиката натрия или калия получают путем обработки рисовой шелухи или соломы 4-10% раствором гидроксида натрия или калия при температуре 70-90°C в течение 40-60 мин с последующим отделением нерастворившегося остатка растительного сырья. В качестве раствора соли алюминия используют насыщенный водный раствор сернокислого алюминия Al2(SO4)3·18H2O в количестве, обеспечивающем нейтральное значение pH реакционной смеси. Образовавшийся осадок целевого продукта после отстаивания промывают водой до полного удаления сульфат-ионов и подвергают термической обработке при температуре 150-600°C. При использовании гидроксида натрия осадок отстаивают в течение не менее 5 часов, а при использовании гидроксида калия осадок отстаивают в течение не менее 1 часа. Технический результат - упрощение способа и повышение его безопасности для здоровья человека и окружающей среды при одновременном расширении сырьевой базы. 2 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 пр.
Изобретение может быть использовано в химической, металлургической, текстильной, бумажной и лакокрасочной промышленности. Сначала в измельченный до крупности менее 50 мкм кварц добавляют нерастворимый кварцевый песок крупностью -0,15+0,05 мм в количестве 5-20% от массы кварца и растворяют в растворах щелочей при температуре 120-170°C и давлении до 0,8 МПа. Полученную суспензию охлаждают и фильтруют. Растворы щелочей можно готовить непосредственно перед получением растворов силикатов щелочных металлов и силиката аммония. В фильтрат можно добавить аморфный кремнезем для повышения модуля. Получают чистые растворы силикатов щелочных металлов и силиката аммония, а также их смесей, с модулем 1-4,5, плотностью 1100-1500 кг/м3 и вязкостью 50-10000 мПа·с. 2 з.п. ф-лы, 1 пр.
Наверх