Способ получения жидкого стекла


 


Владельцы патента RU 2548096:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)

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 получения жидкого стекла для производства строительных материалов и может быть использовано при изготовлении теплоизоляционных и других изделий.

Химический состав натриевого растворимого стекла может быть выражен формулой: Na2O×nSiO2+mH2O, где Na2O - гидроксид натрия, SiO2 - диоксид кремния.

Из нее видно, что оно (растворимое стекло) не имеет постоянного состава, и соотношение между отдельными составными частями может меняться. Отношение: SiO2:Na2O=М, показывающее, сколько кремнекислоты приходится на единицу оксида натрия, называется силикатным модулем стекла. Чаще всего производится и встречается стекло с модулем 2.6-2.8. Количество воды может быть самым неопределенным.

Известен способ получения жидкого стекла (патент РФ RU 2285665) путем гидротермальной обработки кремнеземсодержащего вещества с водным раствором гидроксида натрия. В качестве исходного кремнеземсодержащего вещества используют остаток, полученный после обработки серпентинита (серпентиниты - породы, состоящие в основном из минерала серпентина состава 3MgO·2SiO2·2H2O, затем магнетита, хромита и остатков первичных минералов [Словарь по геологии нефти. Гостоптехиздат, Ленинград, 1958 г., с. 600] соляной кислотой - аморфный диоксид кремния. Полученную суспензию фильтруют для удаления непрореагировавшего остатка, раствор концентрируют для получения жидкого стекла с заданными модулем и плотностью.

Недостатком данного способа является использование исходного материала (серпентинита) сложного химического состава с невысоким процентом содержания диоксида кремния, необходимостью применения соляной кислоты и не широкое распространение месторождений серпентинита.

Известен способ получения жидкого стекла для производства строительных материалов (патент RU №2171223, прототип), включающий приготовление суспензии из кремнеземсодержащего аморфного материала в растворе гидроксида натрия с последующей гидротермальной обработкой, причем приготовление суспензии осуществляют из кремнеземсодержащего аморфного материала - микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния с размером частиц (80-200 и более)·10-6 м при соотношении твердой и жидкой фаз в суспензии Т:Ж=1:(1,9-5,65), а гидротермальную обработку суспензии проводят при давлении 0,3 МПа и температуре 130-150°C в течение 35-240 мин.

Недостатком способа является использование кремнеземсодержащего аморфного материала - микрокремнезема с повышенным размером частиц (80-200 и более)·10-6 м, что влечет необходимость проводить гидротермальную обработку суспензии при повышенных давлениях (0,3 МПа) и температурах (130-150°C) в течение длительного времени (35-240 мин).

Техническим результатом изобретения является получение высокомодульного жидкого стекла, расширение сырьевой базы за счет использования в качестве сырья отходов производства растительных масел, при одновременном решении вопросов улучшения экологии окружающей среды за счет утилизации отходов производства, снижение себестоимости производства жидкого стекла путем снижения расхода щелочи.

Технический результат достигается тем, что в способе получения жидкого стекла, включающем приготовление суспензии из кремнеземсодержащего аморфного материала в растворе гидроксида натрия с последующей гидротермальной обработкой полученной суспензии, согласно изобретению 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, который растворяют 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, после чего осуществляют гидротермальную обработку полученной суспензии паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10-11, затем полученное жидкое стекло фильтруют и концентрируют.

Благодаря использованию заявляемого способа расширяется область безотходного применения кизельгура и значительно снижаются экологические проблемы. 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.

Проведенный анализ уровня техники по патентным и научно-техническим источникам информации позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем признакам заявленного способа получения жидкого стекла.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: для получения жидкого стекла в качестве кремнеземсодержащего вещества используют аморфный диоксид кремния, полученный после регенерации отработанного при производстве растительных масел порошка кизельгура.

Раствор гидроксида натрия с концентрацией 150-250 г/дм3 используется для получения жидкого стекла с различной плотностью, причем раствор гидроксида натрия предварительно готовят на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12-13, а последующую гидротермальную обработку паром осуществляют получаемым на электроактивированной воде - католите с pH 10-11, после чего полученное жидкое стекло фильтруют и концентрируют.

Предложенная совокупность признаков соответствует критерию «новизна», так как в качестве кремнеземсодержащего вещества при производстве жидкого стекла используется порошок кизельгура (аморфного диоксида кремния), полученного путем регенерации отработанного в производстве растительных масел кизельгура. Кроме того, раствор гидроксида натрия предварительно готовят на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12-13, с последующей гидротермальной обработкой паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10-11.

Способ осуществляют следующим образом.

Приготавливают суспензию из кремнеземсодержащего аморфного вещества 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.

Предложенный способ промышленно применим.

Примеры осуществления данного способа.

Пример 1. Аморфный диоксид кремния, полученный путем регенерации отработанного в производстве подсолнечного масла кизельгура, взятый в количестве 165,0 г, смешали с 370 см3 раствора гидроксида натрия концентрацией 200 г/дм3, при этом раствор гидроксида натрия предварительно приготовили на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12,6. Суспензию подвергли обработке при 95°C в течение 20 минут при перемешивании пульпы. Провели гидротермальную обработку паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10,7, при атмосферном давлении в течение 25 мин. Далее суспензию с плотностью 1,425 г/см3 и объемом 480 см3 фильтровали для отделения нерастворившегося остатка массой 15,7 г. Раствор, полученный после фильтрования, концентрировали при температуре 100°C. Получено 455 см3 жидкого стекла плотностью 1,415 г/см3, содержащего, % мас: 28,10 SiO2; 9,68 Na2O; 0,17 водонерастворимых веществ. Силикатный модуль жидкого стекла 2,9.

Пример 2. Аморфный диоксид кремния, полученный путем регенерации отработанного в производстве подсолнечного масла кизельгура, взятый в количестве 180,0 г, смешали с 395 см3 раствора гидроксида натрия концентрацией 180 г/дм3, причем раствор гидроксида натрия предварительно приготовили на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12,8. Суспензию подвергли обработке при 90°C в течение 25 минут при перемешивании пульпы. Провели гидротермальную обработку паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10,9, при атмосферном давлении в течение 15 мин. Образовавшуюся пульпу с плотностью 1,405 г/см3 и объемом 518 см3 фильтровали для отделения нерастворившегося остатка массой 16,3 г. Раствор, полученный после фильтрования, концентрировали при температуре 95°C. Получено 485 см3 жидкого стекла плотностью 1,39 г/см3, содержащего, % мас: 29,10 SiO2; 9,27 Na2O; 0,19 водонерастворимых веществ. Силикатный модуль жидкого стекла 3,14.

Пример 3. Аморфный диоксид кремния, полученный путем регенерации отработанного в производстве подсолнечного масла кизельгура, взятый в количестве 200,0 г, смешали с 435 см3 раствора гидроксида натрия концентрацией 206 г/дм3, причем раствор гидроксида натрия предварительно приготовили на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12,4. Суспензию подвергли обработке при 97°C в течение 28 минут при перемешивании пульпы. Провели гидротермальную обработку паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 11,0, при атмосферном давлении в течение 18 мин. Образовавшуюся пульпу с плотностью 1,395 г/см3 и объемом 578 см3 фильтровали для отделения нерастворившегося остатка массой 19,3 г. Раствор, полученный после фильтрования, концентрировали при температуре 96°C. Получено 512 см3 жидкого стекла плотностью 1,37 г/см3, содержащего, % мас: 29,0 SiO2; 9,43 Na2O; 0,22 водонерастворимых веществ. Силикатный модуль жидкого стекла 3,07.

Пример 4. Аморфный диоксид кремния, полученный путем регенерации отработанного в производстве подсолнечного масла кизельгура, взятый в количестве 190,0 г, смешали с 415 см3 раствора гидроксида натрия концентрацией 150 г/дм3, при этом раствор гидроксида натрия предварительно приготовили на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12,0. Суспензию подвергли обработке при 93°C в течение 22 минут при перемешивании пульпы. Провели гидротермальную обработку паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10,0, при атмосферном давлении в течение 27 мин. Далее суспензию с плотностью 1,409 г/см3 и объемом 545 см3 фильтровали для отделения нерастворившегося остатка массой 17,4 г. Раствор, полученный после фильтрования, концентрировали при температуре 94°C. Получено 497 см3 жидкого стекла плотностью 1,38 г/см3, содержащего, % мас: 28,80 SiO2; 9,82 Na2O; 0,18 водонерастворимых веществ. Силикатный модуль жидкого стекла 2,93.

Пример 5. Аморфный диоксид кремния, полученный путем регенерации отработанного в производстве подсолнечного масла кизельгура, взятый в количестве 205,0 г, смешали с 405 см3 раствора гидроксида натрия концентрацией 250 г/дм3, причем раствор гидроксида натрия предварительно приготовили на электроактивированной воде - католите с параметром pH 13,0. Суспензию подвергли обработке при 95°C в течение 24 минут при перемешивании пульпы. Провели гидротермальную обработку паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10,4, при атмосферном давлении в течение 22 мин. Образовавшуюся пульпу с плотностью 1,415 г/см3 и объемом 560 см3 фильтровали для отделения нерастворившегося остатка массой 18,4 г. Раствор, полученный после фильтрования, концентрировали при температуре 97°C. Получено 498 см3 жидкого стекла плотностью 1,41 г/см3, содержащего, % мас: 29,4 SiO2; 9,45 Na2O; 0,20 водонерастворимых веществ. Силикатный модуль жидкого стекла 3,11.

Результат применения способа: снижение расхода щелочи, сокращение длительности.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать натриевое жидкое стекло высокого качества с заданными силикатным модулем и плотностью, а также с низким содержанием примесей (Al2O3, Fe2O3, CaO) и водонерастворимых веществ (<0,20 мас. %), пригодное для производства строительных материалов, а также для изготовления теплоизоляционных и других изделий.

В производстве строительных материалов жидкое стекло, приготовленное предлагаемым способом, используют полностью, не отделяя от осадка. Осадок в виде тонкодисперсных частиц выполняет роль микронаполнителя, способствуя повышению механической прочности изделий.

Способ получения жидкого стекла, включающий приготовление суспензии из кремнеземсодержащего аморфного материала в растворе гидроксида натрия с последующей гидротермальной обработкой полученной суспензии, отличающийся тем, что 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, который растворяют 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, после чего осуществляют гидротермальную обработку полученной суспензии паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10-11, затем полученное жидкое стекло фильтруют и концентрируют.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.
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.
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 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.

Изобретение относится к способу преобразования углерода в оксид углерода. Данный способ включает приведение углерода в контакт с паром в присутствии материала со структурой типа карнегиита, имеющего формулу (Na2O)xNa2[Al2Si2O8], где 0<х≤1. Предлагаемый способ позволяет эффективно снизить количество коксовых отложений. Изобретение также относится к способу крекинга углеводородов, а также устройству для крекинга углеводородов. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл., 4 пр.
Наверх