Способ получения метасиликата кальция

 

(72) Авторы изобретения

М. А. Сафарян, С. 3. Геворкян и А. М.

/1,тт 1 .:...

/ :!;:. Ф 1-.. институт обшей н неоргеннеесной ннешн. йи .уйййййсууей сср (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАСИЛИКАТА

КАЛЬЦИЯ

Изобретение относится к производству силикатных материалов, в частности к силикатным наполнителям и пигментам (цромышленность полимеров, лакокрасочная, бумажная и т.п.), а также к комплексной переработке аюаомосиликач ных пород в глиноземном производстве.

Извес ген способ получения метасиликата кальция путем каустификации weлочно-кремнеземистого раствора извеотью или известковым молоком при повышенных температурах, которую прово-, дят в две стадии и на вторую подают

113 исходного раствора (1) .

Недостатками известного способа яв ляются большой расход энергии при обжиге карбоната кальция; для получения целевого продукта используют известь или известковое молоко; сложность аппаратурного оформления; сложность nðñ цесса, включающего двухстадийную zayc» тификацию; большой расход алектроэнер гии.

Наиболее близким к изобретению и достигаемому результату является способ получения метасиликата кальция путем взаимодействия карбоната кальция со целочно-кремнеземистым раствором при повышенной температуре с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой (2 J .

Недостатками известного способа яв ляются частичный переход из карбоната кальция 60> - иона из твердой фазы в

1а жидкую: большой расход щелочно-кремнеi CaO земистого раствора (имея ввиду О ее

=0,2-0,8); необходимость дальнейшей обработки полученного маточника для

1 обескремнивания (имея ввиду получение силикатных продуктов) щелочных. растворов, для повторного использования ищелочных растворов в технологическом го цикле; необходимость каустификапни щелочных карбонатов, образующихся во время процесса, для обеспечения повторного. использования щелочного раствора; с увеличением содержания СОз- иона

3 08 в растворе задерживается поучение .

H e(2 0Kawc, гидросипиката кальция Na 0 <0,67).

О20

Белью изобретения является упрощение и удешевление процесса.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения метасиликата кальция, включающим взаимодействие нефелинового шлама со щелочнокремне- 10 земистым раствором с соотношением

/ с 20к рЪ е равным 1в2

1,33,при повышенной температуре с последующей фильтрацией, промыькои и сушкой, причем нефелиновый шлам бес рут с молярным соотношением

6102

2GOO . %02

=1,65-2,66, обработку которого ведут .щелочнокремнеземистым раствором, полученным после гидрохимической обработки нефелинового шлама содовым раствором с содержанием 50-90 г/л 5102, 80-120 г/л Na20кс, и 60-100 г/л

Ма20кМРЬ.

Отличием способа является использование в качестве исходного компонента нефелинового шлама и указанные моляр. ные соотношения.

При комплексной переработке нефель нового концентрата на глинозем, поташ, соду, портландцементный клинкер на действующих заводах возможно и получение гидрометасиликата кальция как адсорбента, необходимого для народного хо35 зяйства.

Нефелиновый шлам гидрохимически обрабатывают содовым раствором для полного извлечения 510> и получения однокомпонентной шйхты для цементного . 40 производства (2,5-3 СаО Si О2 ) и получают карбонат кальция (СаСО ), пригодный для повторного использования в глиноземном производстве для приготовления шихты спекания. Содовые же расч

4$ воры частично каустифицируют и получают едкий натр.

С увеличением ОН - иона в растворе во время каустификации уменьшается взаимодействующий характер карбонатного

50 раствора с нефелиновым шламом и проис ходит обратный процесс — 51 О2 переходит в осадок, а СО2 - в раствор. При взаимодействии новообразованного на поверхности частиц нефелинового шлама

Ga СО с щелочно-кремнеземистым раство55 ром образуется гидросиликат кальция.

Уменьшение же содержания сΠ— иона в растворе показывает, что увеличение в

82 4 исходном щелочно-кремнеземистом растворе его содержания ухудшает процесс взаимодействия нефелинового шлама с щелочно-кремнеземистым раствором и соответственно получение гидросиликата кальция. 1

В данном способе представлен оптимальный химический состав исходного щелочно-кремнеземистого раствора с со-

<>2Ока>ст отношением 1 =1,21,33. При

+ ксмрЪ снижении этого соотношения происходит частичная каустификация натриевого кар» боната нефелиновым шламом и не получается кондиционного продукта. Для получения кальция используют щелочно-кремнеземистые растворы, которые получакт при гидрохимической обработке нефелинс вого шлама содовым раствором и содокаустическим раствором кремнеземсодержашего сырья. Это не те растворы, которые, в основном, можно получать при комплексной переработке нефелинового сырья.

Полученный щелочно-кремнеземистый раствор после гидрохимической обработ ки нефелинового шлама содовым раствором с содержанием Si Og 9-30 г/л повторно используют для гидротермальной обработки. нефелина с получением щелочно-кремнеземистых растворов с содержа кием Si02 30-90 г/л.

Кроме этого, малокремнеземсодержащие кремнеземистые растворы осаждают силикагель путем карбонизации, которые в дальнейшем растворяют в содо-каустическом растворе предлагаемых концентраций и т.д.

Предлагаемые концентрации шелочнокремнеземистого раствора 50-90 г/л

5102, 80-120 г/л Июь|Ок „си 60100 г/л Np20 „ > являются оптимальны ми, обеспечйвают успешное протекание процесса.

Содержание щелочнь-кремнеземистого раствора ниже 50 г/л Si02 и 60 г/л

Им О„, Б.не целесообразно, так как это ухудшает и усложняет процесс взаимодействия нефелинового шлама с раствором. Повышение же Na>O Ъ выше

100 г/л приводит к получейию некондиционного гидрометасиликата натрия, при этом молярное соотношение 5i 02 повышается от 0,9-1,05 до 1,2-1,5.

Увеличение концентрации кремнезема выше 90 г/л до 150 г/л практически не возможно, так как при переработке нефелинового сырья и нефелинового шла5 9868 ма такие концентрированные растворы не получают. Их же получение очень усложняется и удораживает процесс, так как приводит к большому расходу энергии, уменьшается производительность фильтра, увеличивается степень промывки полученного осадка, усложняется аппаратурное оформление и требуется соответствующее оборудование.

Содержание кремнезема щелочно-крем- 10 неземистого раствора и натриевого карбоната также служит достижению цели, так как процесс взаимодействия нефелинового шлама успешно протекает в предлагаемых пределах, выход же за 1$ эти пределы ухудшает процесс взаимодействия. Так,например, увеличение этих содержаний не приводит к получению кондиционного продукта, чувствуется влияние СО -иона и в этих условиях рй

3 намного увеличиваются теплоэнергетические расходы, требуются специальные аппараты и агрегаты. .С уменьшением молярного соотношения

5 0 2S

=1,65 увеличивается твердая

2СмО. Я ОЯ фаза (нефелинового шлама) в реакционной смеси, что соответственно приводит к пол учению не кондиционного продукта

30 и присутствию нереагирующего СаО в продукте. Когда в фильтрате остается

15-17 г/л 5iO@, при поднятии температуры процесса до 150 С получается коц- . о

Кд 0 Проч. (ппп+вл)

1,7 4,7

М и о, ГЕ 05

2,68 2,75

СаО

57,8

ЯOy

30,2 экспозицией процесса 1,5 ч, при

Ж:Т= 10: 1.

После фильтрации и промывки полученной суспензии осадок сушат. Получают

45,2 r сухого осадка со следующим химическим осадком, %:

45 яство геО, ао

l,83 1,76 0,93

Проч. (шпт вл)

6,37

СаО

42 7

5 0

45,36

120.2 r/ë Na

175 083 70

Пример 1. Берут 35 г нефели-. нового шлама и смешивают в реакторе с 4Е

3 10 мл щелочно-кремнеземистого рас вора, имеющего 88,7 г/л Sj0>, 98,2 г/л

Йс1 0кюМС и 70 г/л й«дОкдрб и поднимают температуру до 100 С с.. 250 мл фильтрата с 53,7 г/л Si 0, 10,37 г/л йа ок,„, и 62,7 г/л Йа О ц 50

Пример 2. Берут 55 г нефелинового шлама и смешивают в реакторе с 300 мл щелочно-кремнеземистого

S5 раствора с содержанием 88,7 г/л SiOg„

С О И О

46, 12 43 1 1,73

52 6 диционный продукт, но при атом усложЪ няется и удораживается пропесс за счет увеличения теплоэнергетических расходов и степени промывки полученного осадка содовым раствором.

Повышение же молярного соотношения

bio выше 2,66 приводит к увели2Са0. 5 i0 . ению степени взаимодействия, но с ув ,личением при этом жидкой фазы умень шается производительность фильтра. Следовательно, предлагаемые значения упрощают процесс фильтрации.

Способ состоит в следующем.

Щелочно-кремнеземистый раствор с содержанием 50-90 г/л Si0@, 80-:

120 г/" ча 0к с, 60-100 г/л 8<<0< смешивают с нефелиновым шламом с

5i 0g мОлярнОм соотнОшением

<м0 gj0p .=1,65-2,66 в реакторе при Ж:Т=(6-10):l и температуре 90-100 С в те чение 1,5-2,5 ч. Полученную суспензию фильтруют и промывают и в результате получают гидрометасиликат кальция с удельной поверхностью 200-225 м /r.

Нефелиновый шлам измельчают до тоннины помола, проходящей через сито 0,12 мм, потом используют для-ведения процесса.

Химический состав использованного нефелинового шлама, %:

МО СаО АЕд О СедО Rg0 Прь (+ )

44,65 43,7 1,86 1,81 0;98 8,87 нокремнеземистый раствор берут с соот-, ношением ЙщОктэст/ с4 0Кд 5у Равным 1,2-1,33.

2 Карб

М

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю—

m.è и с я тем, что нефелиновый шлам берут из.расчета молярногос.соотношения

Si О /2Ca 0530» равного 1,65-2,66.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что в качестве щелочнокремнеземистого раствора используют раствор, получй ИЫ после гидрохимичес кой обработки нефелинового-шлама соло вым раствором, .содержащий:"50-90 г/л

Ъ1 О 80-120 г/л Иа20ка ст и 60100 г/л МОрОкррк

Источники информации, принятые .во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 281438, кн. С 01 В 33/24, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

: по заявке % 2931498/23-26,. кл. С 01 B 33/24. 1980 (прототип} и 245 мл фильтрата с содержанием:

18,32 г/л Si0, 83,7 г/л Йа Ок, и 57,9 г/л Hdg0gapb

Предлагаемый способ прост s исполнении, удешевляет процесс получения метасиликата кальция за счет использования шлама и дает большой экономичео. кий эффект.

Формула изобретения

1. Способ получения метааиликата кальция, включаюиций взаимодействие кальцийсодержащего материала с щелочно-кремнеземистым раствором при ловы щенной температуре с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой, о т л ич а ю шийся тем, что, с цепью упрощения и удешевления процесса, в качестве кальцийсодержашего материала используют нефелиновый шлам, а щелоч!

Составитель Т. Беренштейн

Редактор Г. Прусова Техред И,Гайду Корректор

Л. Бокшан

Заказ 10425/28 Тираж 469 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

7 986882 8 и 210 мл фильтрата с содержанием: ЬзО, 80, 7 г/л Ka>O„ wc и 60 г/л

17,3 г/л SiO>, 127,5 гlл pldg0Kayc Ма О g и поднимакт температуру до

g,ClP и 94,8 г/л ЙЮ Ок б . 100. С с экспозицией процесса 2,0 ч

Пример 3. Берут 35 г кефели- при Ж:Т=ХО:1. После фильтрации и пронового шлама и смешш ают в реакторе c y мывки полученной суспензии осадок су310 мл щелочно-кремнеземистого рас шат. Получают 44,5 r сухого осадка cq вора, имеющего содержание 55,3 г/л следующим химически составом, %: л