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 относится к области производственных технологий получения растворимых стекол, используемых для производства жидкого стекла, применяемого в качестве вяжущего, добавки или реагента в строительной, химической, машиностроительной, текстильной, бумажной промышленности и других отраслях производственной деятельности.
Наиболее распространенным способом производства растворимых стекол является варка силикат-глыбы их двухкомпонентной содовой шихты в ванных стекловаренных печах непрерывного действия, имеющих ряд недостатков: значительный расход огнеупоров, низкая энергетическая эффективность, большие капитальные затраты, эксплуатационные расходы и др. Полученная из печи стекломасса охлаждается проточной водой. Далее силикат-глыбу подвергают растворению в воде в автоклавах для производства жидкого стекла. Стоимость соды в 2-3 раза больше стоимости сульфата натрия. Наряду с этим ежегодно в ряде отраслей (химической, металлургической и др.) существует проблема утилизации накоплений сульфатсодержащих отходов, исчисляемых суммарно десятками млн т.
Известен способ получения растворимого стекла (патент РФ №2151100, 1997) из отходов химического производства моющих средств, содержащих сульфат натрия, и кремнезема, путем нагревания их смеси факелом природного газа до температуры плавления в ванной стекловаренной печи или печи вращающегося типа. Содержание в отходах производства моющих средств углеводородных примесей позволяет создавать восстановительную среду, в которой протекает реакция восстановления сульфата натрия (Na2SO4) до оксида натрия (Na2O) и диоксида серы (SO2), интенсифицирующий процесс синтеза без дополнительного ввода углеродного топлива. Образующиеся оксиды натрия в процессе плавки взаимодействуют с кремнеземом, образуя растворимое стекло. Выделяющийся сернистый газ утилизируется путем получения из него, например, строительного гипса (в данном процессе не рассматривается).
Недостатком данного способа является использование только отходов химических производств моющих средств, содержащие углеродные примеси, при этом используются варочные технологии, обладающие низкой энергетической эффективностью.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ производства растворимого стекла из сульфатной шихты, подаваемой через вертикальные фурмы, число которых равно числу горелок, в кольцевую циклонную камеру, где нагрев шихты происходит в газовой взвеси вихрем высокотемпературных продуктов горения природного газа. Под действием центробежных сил расплав оседает на стенках циклонной камеры, по которым стекает в бассейн в виде пленки с зернами песка. Реакция восстановления сульфата натрия до оксида натрия и диоксида серы проходит с газовым восстановителем, полученным при неполном сжигании природного газа. Одновременно идет реакция образования силикат-глыбы. Провар шихты завершается в интенсивно перемешиваемом вихрем бассейне. Полученная из печи стекломасса сливается и гранулируется в потоке стекающей по лотку воды. (Ю.В. Троянкин, О.В. Филькова, В.М. Смирнов. Конструирование проточной части кольцевых циклонных камер для получения силикатных расплавов. // Стекло и керамика. 2002. №7. С.9-10.).
Недостатками этого способа является использования газового восстановителя, полученного при неполном сжигании природного газа, что усложняет технологический процесс производства силикат-глыбы из-за необходимости дожигания отходящих горючих газов из кольцевой циклонной камеры, что в результате приводит к увеличению стоимости и снижению энергетической эффективности производства конечной продукции.
Техническая задача заключается в упрощении и удешевлении производства растворимого стекла.
Технический эффект, получаемый при решении технической задачи, состоит в повышении энергетической эффективности при производстве водорастворимого стекла путем исключения необходимости использования каких-либо восстановителей в процессе варки шихты, и достигается тем, что в известном способе получения водорастворимого стекла, основанном на взаимодействии кремнезема и природного сульфата натрия или сульфатных отходов химических производств при варке их шихты в кольцевой циклонной камере с варочным бассейном, согласно изобретению, шихту из кремнезема и природного сульфата натрия или сульфатных отходов химических производств подают через тангенциально установленные фурмы в кольцевую циклонную камеру, процесс варки растворимого стекла осуществляют при температуре 1450-1550°C. При этом процесс не нуждается в использовании восстановителей.
Поставленная задача решается путем тангенциальной подачи двухкомпонентной сульфатной шихты в объем кольцевой циклонной камеры через тангенциально установленные фурмы, число которых равно числу горелок, также расположенных тангенциально внутренней стенке кольцевой циклонной камеры, и осуществлении варки шихты при температуре 1450-1550°C высокотемпературными продуктами горения природного газа.
На чертеже представлен ИК-спектр сваренного силиката натрия из сульфатной шихты.
В настоящее время затруднительно проведение опытных исследований и сбора экспериментальных данных по предлагаемому способу получения растворимого стекла. Результаты процесса варки силикат-глыбы из двухкомпонентной сульфатной шихты без использования восстановителя были получены путем выполнения термодинамического анализа реакций варки трехмодульной силикат-глыбы в интервале температур от 1300°C до 1600°C, а также экспериментальных исследований варки трехмодульной силикат-глыбы на двух установках в интервале температур от 20 до 1650°C: синхронный термический анализатор STA 449 Jupiter F1 фирмы NETZSCH (Германия) и электрическая печь Nabertherm HT08/17 (Германия). В работе для варки силикат-глыбы использовался песок кварцевый марки ВС-040-1 по ГОСТ 22551-77, натрий сернокислый х/ч по ГОСТ 4166-76. Для анализа завершенности формирования силикат-глыбы и ее однородности использовались: рентген микроанализатор JCXA-733 JEOL «Superprobe» INCA Energy SEM 300 фирмы Microanalysis System (Япония) и Фурье-ИК спектрометр серии TENSOR фирмы Bruker Optik (Германия). Проведенные расчетно-экспериментальные исследования показали, возможность получения силикат-глыбы при температурах варки 1450-1550°C, отвечающей требования ГОСТ-13079 «Силикат натрия растворимый».
Примеры химических составов исходных сырьевых материалов для производства растворимого стекла из двухкомпонентной стекольной шихты представлены в табл.1 и 2. В табл.3 приведен состав шихты для получения растворимого стекла с силикатным модулем 3,2.
| Таблица 1 |
| Химический состав исходных сырьевых материалов |
| № п/п |
Наименование сырьевого материала |
Содержание оксида, % (масс.) |
| SiO2
|
Al2O3
|
Fe2O3
|
CaO+MgO |
Na2SO4
|
Прочие |
| 1 |
Натрий сернокислый ГОСТ 4166-76 |
- |
- |
- |
- |
99,5 |
0,5 |
| 2 |
Песок марки ВС-040-1 ГОСТ 22551-77 |
98,5 |
0,6 |
0,04 |
- |
- |
0,86 |
| Таблица 2 |
| Химический состав исходных сырьевых материалов |
| № п/п |
Наименование сырьевого материала |
Содержание оксида, % (масс.) |
| SiO2
|
Al2O3
|
Fe2O3
|
FeO |
Na2CO3
|
Na2SO4
|
NaCl |
Прочие |
| 1 |
Сульфатные отходы Волгоградского алюминиевого завода |
0,28 |
0,17 |
- |
0,02 |
5,9 |
92,4 |
1,2 |
0,03 |
| 2 |
Песок марки ВС-040-1 ГОСТ 22551-77 |
98,5 |
0,6 |
0,04 |
- |
- |
- |
|
0,86 |
| Таблица 3 |
| Состав шихты для получения растворимого стекла |
| № п/п |
Компонент шихты |
Содержание компонента, % |
| 1 |
Натрий сернокислый |
42 |
| 2 |
Песок |
58 |
Способ получения водорастворимого стекла, основанный на взаимодействии шихты из кремнезема и природного сульфата натрия или сульфатных отходов химических производств при варке их шихты в кольцевой циклонной камере с варочным бассейном, отличающийся тем, что шихту из кремнезема и природного сульфата натрия или сульфатных отходов химических производств подают через тангенциально установленные фурмы в кольцевую циклонную камеру, процесс варки растворимого стекла осуществляют при температуре 1450÷1550°C.
Похожие патенты:
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.
Изобретение относится к технологии изготовления жидкого стекла. Кремнеземсодержащее вещество смешивают с раствором гидроксида натрия.
Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла для производства строительных материалов и может быть использовано при изготовлении теплоизоляционных и других изделий.
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 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.
Изобретение относится к строительству и касается промышленности строительных материалов, а именно к изготовлению любых видов строительных изделий, дорожных покрытий, и может быть использовано при жилищном и промышленном строительстве, строительстве дорог, в литейном, химическом производстве и других областях. Способ изготовления строительного материала включает перемешивание кремнезема и 5%-ного щелочного раствора при соотношении сухого и жидкого компонентов 1:1 при одновременном воздействии на смесь электромагнитным полем до полного растворения кремнезема, добавление полученного раствора в количестве от 4% до 8% от общего объема смеси к кремнеземсодержащему сырью, включающему 5-10% или 15% кристобалита от общего объема смеси, затем перемешивание смеси до полного смачивания кремнеземсодержащего сырья, формование из полученной смеси изделий и обработку сушкой при температуре от 40°С до 80°С или путем пропаривания изделия при температуре 90°С-120°С, или путем воздействия на изделие СВЧ излучением. Изобретение развито в зависимом пункте формулы. Технический результат - упрощение производства изделий, повышение огнеупорности, водостойкости, прочности, кислотостойкости, снижение водопоглощения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к электротехнической области и может быть использовано в аккумуляторных батареях транспортных и космических систем с улучшенными удельными характеристиками. В качестве начального компонента выбирают наноразмерный порошок аэросила (SiO2) с удельной поверхностью 350-380 м2/г, сушат в вакууме в течение 1-3 часов. На порошок аэросила наносят пленки оксида железа и оксида лития толщиной от 1-3 нм методом молекулярного наслаивания до достижения стехиометрического состава Li2FeSiO4 и проводят диффузионное перемешивание полученного состава Li2FeSiO4 при температуре от 300°C до 500°C в течение 8-15 часов. Изобретение позволяет получать катодный материал на основе Li2FeSiO4, обладающий высокой удельной поверхностью и высокой удельной емкостью, с равномерным распределением химического состава по объему всего порошка и бездефектной кристаллической структурой. 1 табл.
Изобретение относится к технологии получения литиевых жидких стекол, применяемых в химической, металлургической, текстильной, бумажной, лакокрасочной и строительной промышленности. Способ включает получение растворов силиката лития путем растворения аморфного кремнезема в растворах гидроксида лития, при температуре 60-120°C, в течение 60-120 мин и охлаждением реакционной массы до 10-40°C, с последующей фильтрацией или отстаиванием. Изобретение обеспечивает получение растворов силиката лития с силикатным модулем от 1 до 20, плотностью от 1050 до 1300 кг/м3 и вязкостью до 500 сП при 20°C. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.
Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла для производства строительных материалов. Техническим результатом является сокращение времени проведения процесса гидротермальной обработки суспензии кремнезёмсодержащего вещества в растворе гидроксида натрия для получения более качественного жидкого стекла. Способ получения жидкого стекла включает приготовление суспензии, где в качестве кремнеземсодержащего материала используют кремнеземсодержащее аморфное вещество в виде остатка после кислотного выщелачивания серпентинита раствором гидросульфата аммония с фракцией больше 0,15 мм, который размалывают до частиц со средним эффективным диаметром 0,1-0,2 мм. Железосодержащие частицы отделяют магнитной сепарацией и добавляют твердый гидроксид натрия. Полученную смесь размалывают до равномерного состояния и до частиц со средним эффективным диаметром 0,1-0,2 мм и термоактивируют при температуре 175-200°C в течение 20-30 минут. После чего добавляют горячую воду с температурой 58-68°C и перемешивают до получения суспензии кремнеземсодержащего аморфного вещества в растворе гидроксида натрия. 12 пр.
Изобретение относится к способам получения титаносиликатов, используемых в качестве сорбентов с ионообменными и восстановительными свойствами, и может найти применение для концентрирования и выделения благородных металлов. Берут хлоридный титансодержащий реагент в виде четыреххлористого титана или смеси четыреххлористого титана с раствором пероксида водорода в мольном соотношении 1:(8-16) и добавляют к кремнийсодержащему реагенту в виде коллективного раствора силиката натрия и гидроксидов натрия и калия. Содержание компонентов в получаемой суспензии должно удовлетворять мольному соотношению TiO2:SiO2:Na2O:K2O:H2O=l:(4,3-6):(6,4-8,7):(0,8-1):(195-700). Суспензию выдерживают в герметичных условиях при температуре 160-180°C в течение 8-20 ч с образованием твердой фазы в виде титаносиликата фармакосидеритового типа. Твердую фазу отделяют от маточного раствора, промывают дистиллированной водой и сушат. Затем осуществляют модифицирование титаносиликата путем обработки раствором, содержащим гидразин с концентрацией 0,50-1,14 г/л, при Т:Ж=1:(100-400) в течение 0,3-2 ч. Модифицированный титаносиликат отделяют, промывают дистиллированной водой и сушат. Способ позволяет получить монофазный модифицированный ионами гидразиния титаносиликат фармакосидеритового типа, обладающий высокой сорбционной способностью по отношению к благородным металлам. Извлечение благородных металлов в мг на г модифицированного продукта составляет: золото 260-275, платина 110-134, палладий 119-141. 4 з.п. ф-лы, 5 пр.
Изобретение относится к технологии получения высокомодульного жидкого натриевого стекла (ВМЖС), которое может быть использовано как связующее в антикоррозионных цинксиликатных составах в строительной, химической, нефтехимической промышленности, в сельском хозяйстве, энергетике, добыче полезных ископаемых, а также в объектах военного и космического назначения. Способ получения ВМЖС с модулем 3,8-4,5 и плотностью 1,18-1,22 г/см3 включает гидротермальную обработку суспензии мелкодисперсного кремнезема с размером частиц (10-70)*10-6 м и гидроксида натрия при перемешивании, при этом процесс осуществляют в автоклаве при давлении 0,0-1,5 ати и температуре 90-120°С, а перемешивание суспензии осуществляют мешалкой(ами), обеспечивающей турбулентное перемешивание реакционной среды. Способ осуществляют в устройстве, содержащем автоклав, включающий цилиндрический сосуд 1 с крышкой 2, днище, снабженное теплоносителем 4 и нагревательными элементами 5, размещенный внутри сосуда вал, снабженный мешалкой(ами) 6, средства для загрузки реагентов 7, выгрузки целевого продукта 8 и заливки теплоносителя 9, при этом вал установлен с возможностью вращения мешалки(ок), обеспечивающей турбулентное перемешивание реакционной среды. Изобретение позволяет ускорить технологию варки ВМЖС, сократить время варки до 15-30 минут, уменьшить время активации цинксиликатного состава перед окрашиванием, довести время самоотверждения цинксиликатных покрытий на этом связующем не более чем 1,5-2-е суток. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к технологии получения высокомодульного жидкого стекла (ВМЖС), которое может быть использовано как связующее в цинксиликатных составах (красок, грунтовок) для защиты от коррозии стальных конструкций при их контакте с атмосферой, почвой, морской и пресной водой, нефтью и нефтепродуктами, в диапазоне кислотно-щелочных сред с рН от 4 до 12. Высокомодульное жидкое стекло (м=3,8-4,5, плотность 1,18-1,22 г/см3) получают путем гидротермальной обработки суспензии мелкодисперсного кремнезема (10-100)⋅10-6 м и едкой щелочи при стехиометрическом соотношении исходных компонентов с одновременной гидродинамической кавитационной обработкой раствора. Стекло получают в устройстве в виде цилиндрического сосуда, дно которого выполнено с «рубашкой» с теплоносителем и нагревательными элементами, содержащем циркуляционную систему перемешивания раствора. Система циркуляции содержит электромотор, укрепленный на крышке устройства и соединенный с мешалкой(ами), а для создания зоны кавитации встроен гидрокавитрон, прикрепленный к боковой стенке сосуда. Изобретение позволяет сократить процесс варки ВМЖС, уменьшить энергозатраты при улучшении физико-химических характеристик ВМЖС, как связующего, и цинксиликатных покрытий на нем. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.
