Способ получения натрийсодержащего алюмосиликата щелочноземельного металла

 

- eCe пате;" ««O т I «= .и.

® о„,о, . "----ал

c, ä хI

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИИ.

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<««> 78688 О

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту(22) Заявлено 03. 11. 72 (21) 1844620/23-26 (23) Приоритет— (32) 05.11.71 (51)М. Кл.

С 01 В 3 3/24//

С 09 С 1/28

Государственный комитет

СССР по делам июбретений и открытий (33) C«««À (31) 198022

Опубликовано 071280, Бюллетень М 45

Дата опубликования описания 09Л2.80 (53) УДК 661 ° 183. . 6:661. 833. 841 86 (088. 8 ) Иностранец

Роберт Чарльз фитон (СМА) (72) Автор изобретения

«остранная фирма

Дж. M. Губер Корпорейшн" (71) Заявитель (США) (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАТРИЙСОДЕРХ(АЩЕГО АЛЮМОСИЛИКАТА

ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к технологии получения алюмо сил и кат о в, содержащих в своем составе щелочные и щелочноэемельные металлы типа цеолитов, при- 5 годных для использования в качестве адсорбентов пигментов и наполнителей например бумаги, резиновых смесей, пластмасс, красок.

Известен способ получения алюмосиликатов натрия путем взаимодействия силиката натрия и сульфата алюминия при нагревании до 60 С с введением в рабочий объем сначала водного раствора силиката натрия до

50% его количества, а затем при его подаче одновременно с раствором сульфата алюминия, нагретого до 52-54 С, и после полного введения последнего с подачей в реакционную смесь остального количества силиката натрия. Образующийся осадок затем пром«вают и сушат (1) Известный способ позволяет полу- чить алюмосиликат натрия, используе- 25 мый н производстве бумаги.

Известен способ получения натрийсодержащего алюмосиликата щелочноземельного металла путем взаимодействия водных растворов силиката нат- 3р рия, соли алюминия, например алюмосиликата натрия, и водорастворимой соли щелочноземельного металла, наПример кальция или магния, таким образом, что вначале смешивают водные, растворы указанного силиката и алюмосиликата с последующей кристаллизацией полученного геля при 74-75 С, после чего. этот гель смешивают с солью щелочноземельного металла и выдерживают полученную смесь при нагревании до выделения кристаллиэационного продукта при охлаждении до комнатной температуры.

Образовавшийся таким образом осадок отделяют, промывают и сушат (2Q

Полученный по данному способу алюмосиликат имеет невысокие сорбционные и пиг«лентные свойства. В частности, для него характерно поглощение масла, составляющее величину не более 106-112 см /100 г, и повышенная истираемость, характеризуемая, например, показателем потери в весе проволоки 5,3-12,8 мг.

Целью изобретения является улучшение адсорбционных и пигментных свойств натрийсодержащего алюмосиликата щелочноэемельного металла.

786880

Поставленная цель достигается тем, что получение натрийсодержащего алюмосиликата щелочноземельного металла путем взаимодействия водных растворов силиката натрия, взятого с молярным соотношением SiО Na O=

1-3,3:1, соли алюминия и соединения щелочноэемельного таким образом, что процесс проводят путем введения водных растворов силиката натрия и соли алюминия в виде раздельных, отстоящих друг от друга на расстоянии потоков в размешиваемый водный раствор соли или гидроокиси щелочноэемельно- го металла — магния, бария или кальция с концентрацией последних в таком количестве, которое обеспечивает 15 содержание металла в сухом целевом продукте 0,1-30Ъ.

При этом введение раствора силиката натрия в рабочий объем возможно по данному способу сначала до рН 9,0- Щ

9,9 с последующим продолжением его добавления одновременно с водным раствором соли алюминия.

Отличие данного способа состоит в том, что указанный процесс взаимодействия проводят при введении водных растворов силиката натрия и соли алюминия в виде раздельных, отстоящих друг от друга на расстоянии потоков, в размешиваемый водный раствор соединения щелочноэемельного металла при рН 8-12.

Силикат натрия по данному способу используют с молярным соотношением

S i 02: Nag0 =1-3, 3: 1.

Кроме того, в качестве соединения щелочноземельного металла берут его водорастворимую соль или гидроокись с вышеописанной концентрацией водного раствора.

При этом, в водный раствор соли 40 или гидроокиси щелочноземельного ме.талла вначале вводят силикат натрия до рН 9,0-9„9 после чего продолжают

его введение одновременно с водным раствором соли алюминия. 45

Способ по данному изобретению обес . печивает улучшение порядка на 18-20% адсорбционных свойств получаемого натрийсодержащего алюмосиликата щелочноземельного металла, а также 50 улучшение его пигментных свойств, например по лучшим показателям яркости и непрозрачности тонкой бумаги с использованием в ней в качестве наполнителя полученного данным изобретением продукта.

Способ по данному изобретению осуществляют следующим образом.

В качестве исходных соединений для получения целевого алюмосиликата используют силикат натрия с молярным 60 соотношением 1-3,3:1 и соль алюминия, предпочтительно сернокислую, которая может быть однако заменена на хлористый или азотнокислый алюминий или алюминиево-аммониевыми квасцами. б5

В качестве соединения щелочноэемельного металла используют соль или гидроокись магния, кальция или бария, Предпочтительной формой солей являются водорастворимые соли, например сульфаты, карбонаты, нитраты и хлориды, в частности углекислый кальций и сернокислый магний.

Соотношение окислов SiО . АР 09и

Ма20 : А2 09 в реакционной смеси составляет порядка 2,5-24:1 и 0,8-1,4:1.

При осуществлении способа растворы соли алюминия и силиката щелочного металла выдерживаются на очень низком уровне концентрации и очень интенсивно размешиваются в процессе их смешения и совместного введения в раствор соединения щелочно-земельного металла.

Разбавленные растворы указанных соединений с концентрацией, не превышающей двухмолярную вводят в раствор соединения щелочноземельного металла, составляющий около половины объема вводимых в него растворов.

Разбавленные растворы силиката и соли алюминия вводят в исходный рабочий объем в далеко отстоящих друг от друга точках, например один можно вводить в созданную лопастью мешалки вихревую воронку, а другой раствор близ стенки сосуда.

Добавление указанных растворов начинают одновременно или с предварительным введением части силиката до рН порядка 8-12 с последующим их одновременным введением и по окончании введения соли алюминия продолжают вводить раствор силиката до тех пор, пока рН реакционной массы не станет равным 8-10.

По окончании реакции осажденный пигмент определяют от жидкости фильтрованием или другим методом .сепарации, например центрифугированием.

Выделенный пигмент промывают для удаления водорастворимых солей, например водой.

Фильтровальную лепешку высушивают до удаления из пигмента свободной воды до содержания ее не.более 7-12%.

Пример 1, В сосуд емкостью

28400 л заливают 5800 л воды и добавляют 580 кг MgS04 ° 7Н20, после чего включают мешалку, В размешиваемый таким образом раствор сернокислого магния вливают в виде .тонкой струи непосредственно в образованную вращаюцимися лопастями мешалки вихревую воронку раствор силиката натрия, приготовленный из 2140 кг силиката натрия NagO ° 25SiOZ и .9000 л воды.

Растворы силиката натрия вводят таким образом со скоростью 176 л/мин в течение 16 мин до рН реакционной массы 9,9, после чего продолжают введение силиката одновременно с раствором сернокислого алюминия со ско786880 ростью 95 л/мин в течение 35 мин, B результате обеспечивается снижение реакционной смеси до рН 9,5. После введения всего количества силиката натрия продолжают введение еернокислого алюминия в течение 15 мин до конечного рН реакционной массы 8,8, а затем продолжают перемешивание реакционной среды еще 15 мин.

В процессе укаэанного смешивания реагентов температуру приемной среды поддерживают примерно на уровне 65 С.

По окончании процесса образовав шийся осадок отделяют фильтрованием и тщательно промывают водой.

Полученную при фильтровании лепешку сушат при 110 С и измельчают íà l5 молотковой дробилке.

Полученный материал представляет собой тонко распыленные частицы с диаметром менее 0,5 сек, причем 97% частиц имеют диаметр менее 0,5 мкм. gp

Насыпная плотность полученного продукта 150 кг/м, площадь поверхности по "БЭТ" 97 м /г. Химический его состав по данным химического анализа

1,3 Na O 1,0 А1 0> 1,2 HgO 14,3 S i 0

Площадь поверхности, м

49 40 67

Интрузия ртути, см8/г

2,33 2,17 2,19

Насыпная плотность, г/см

11,4 11,8 13,6

Уплотненная плотность, г/см

20,8 23,1 23,6

Поглощение масла, см /100 r

130 110 106

Понижение истирания (потеря в весе проволоки, мг) 2,4 12,8 9,6

Формула изобретения

1. Способ получения натрийсодержащего алюмосиликата щелочноземельно

ro металла, включающий взаимодействие водных растворов силиката натрия, соли алюминия и соединения щелочноземельного металла, отделение образовавшегося осадка, промывку его и сушку, отличающийся тем, что с целью улучшения адсорбционных и пигментных свойств целевого продук" та, процесс взаимодействия проводят при введении водных растворов силиката натрия и соли алюминия в виде раздельных, отстоящих друг от друга на расстоянии потоков, в размешиваемый водный раствор соединения щелочноэемельного металла и при рН 8-12.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, силикат натрия используют с молярным соотношением

S i О На О= 1-3,3:1.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве соединения щелочноземельного металла берут его водорастворимую соль, или гидроокись с кснцентрацией в водном

Пример 2. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, íî с самого начала реакции и процесса осаждения одновременно вводят растворы сернокислого алюминия и силиката натрия и поддерживают рН реакционной.массы неизменным на уровне 8, 0 путем регулирования ввода укаэанных реагентов.

В конце реакционного периода смешивания, продолжающегося 51 мин, в смесь добавляют разбавленный раствор силиката в течение примерно 3 мин до рН 9,5.

Полученный продукт по свойствам в основном аналогичен описанному в предыдущем примере.

Пример 3. Процесс, в основном 45 осуществляют по примеру 1, но в рабочую емкость загружают 5600 г воды. и -490 кг углекислого кальция. Осажденный продукт фильтруют, промывают и сушат как в примере 1 и получают 50 пигмент по свойствам, аналогичный вышеописанному.

В нижеследующей таблице представлены данные но свойствам получаемого по данному изобретению алюмосиликатного продукта A c использованием в качестве исходной среды раствора сернокислого магния по сравнению с известным получением аналогичного продукта; Б при условии добавления N g S Oö одновременно с силикатом натрия, В при добавлении MgSOy с самого начала с силикатом, а затем в течение конечной стадии добавления одновременно с алюминиевым соединением

Вышеприведенные данные указывают на повышенную адсорбционную способность предложенного продукта; а низкая истираемость характеризует его как мелкозернистый пигмент.

Предложенный пигмент прядает бумаге повышенную непрозрачность и яркость порядка на 0,5=1,0% по сравнению с известным алюмосиликатным продуктом.

786880

Составитель Л. Романцева

Ре анто Л. К асова Тех ед М;Кузьма. Кор екторО. Билак

Заказ 8882/65 Ти аж р 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква Ж-35 Ра ская наб,, 4 5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4

Ф растворе, обеспечивающей содержание металла в сухом целевом продукте

0,1-30В.

4. Способ по пп.1 и 3, о т л и ч аю шийся тем, что в водный раствор соли или гидроокиси щелочноэемельного металла вначале вводят силикат натрия до рН 9,0-9,9 после чего продолжают его введение одновременно с водным раствором соли алюминия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3582379, кл. 106-288 В, 01.06.71.

2. Патент ФРГ of fenlegungsschr fс

М 1960361, кл. 12 32/26, 25.06.70 (прототип).