способ получения жидкого стекла

Формула изобретения

Способ получения жидкого стекла, включающий обработку опоки раствором гидроксида натрия при нагревании с последующим отделением продукта, отличающийся тем, что обрабатывают опоки химического состава, мас.

SiO₂ 69 89

Al₂O₃ 3,94 11,6

TiO₂ 0,16 0,55

Fe₂O₃+FeO 1,44 3,6

CaO 0,2 0,9

MgO 0,5 1,2

Na₂O 0,08 1,10

K₂O 0,70 1,53

MnO < 0,01

содержащие 65 79 мас. свободного SiO₂, обработку ведут 6 - 8%-ным раствором гидроксида натрия при Т Ж 1 3 и нагревание ведут в течение 2 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству силикатов натрия и может быть использовано как самостоятельный продукт, а также в мыловаренной, жировой, химической, машиностроительной, текстильной промышленности, в том числе для производства картонной тары, в черной металлургии для производства сварочных материалов, в качестве связующего материала при изготовлении форм и стержней в литейном производстве. Перспективно применение жидкого стекла в качестве связующего древесно-стружечных и древесно-волокнистых экологически чистых плит и в резино-технических изделиях.

Известен способ получения раствора силиката натрия, включающий предварительную прокалку диатомита, обработку его раствором гидроокиси натрия с концентрацией 2-8% при нагревании. При этом получают жидкое стекло с силикатным модулем 1,2-4,2 [1]

Недостатком известного способа является относительно низкий выход целевого продукта 40-50% и недостаточно высокий силикатный модуль 1,2-4,2. Кроме того, здесь проводят предварительную подготовку диатомита прокалку при 550-700^oC, что требует дополнительных энергозатрат. В процессе прокалки диатомит набухает, медленнее отстаивается, отфильтровывается, что затрудняет технологический процесс.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения жидкого стекла, включающий обработку опоки 10% раствором гидроокиси натрия в течение часа при температуре 85-90^oC. Выход жидкого стекла по SiO₂ равен 70-74% с силикатным модулем 3,0 [2]

Недостатком известного способа является недостаточно высокий выход жидкого стекла по SiO₂ и относительно низкие значения силикатного модуля.

Задачей изобретения является повышение силикатного модуля жидкого стекла и увеличение его выхода по SiO₂.

Поставленная задача решается тем, что согласно способу получения жидкого стекла, включающему обработку опоки раствором гидроокиси натрия при нагревании с последующим отделением продукта путем декантации используют опоки химического состава (% к весу сухого вещества): SiO₂ 69-89, Al₂O₃ 3,94-11,6, TiO₂ 0,16-0,55, Fe₂O₃+FeO 1,44-3,6, CaO 0,2-0,9, MgO 0,5-1,2, Na₂O 0,08-1,10, K₂O 0,70-1,53, MnO 0,01, свободный SiO₂ от 65 до 79% гидроокись натрия с концентрацией 6-8% при соотношении Т Ж1:3.

При обработке опоки раствором гидроксида натрия происходит разработка ее поверхности, определяемая таким параметрами, как удельная поверхность и объем пор, от которых зависит силикатный модуль получаемого в конечном итоге жидкого стекла. В табл. 1 приведены результаты эксперимента, показывающие влияние концентрации гидроокиси натрия и времени процесса получения жидкого стекла на объем пор и удельную поверхность используемой опоки. Как видно из приведенных в табл. 1 данных, при концентрации гидроокиси натрия менее 8% не достигается достаточно развитая удельная поверхность и объем пор опоки, обеспечивающие полное взаимодействие SiO₂ с гидроокисью натрия. А применение концентрации гидроокиси натрия больше 8% приводит к преобладанию в опоке аморфной фазы, что в свою очередь снижает удельную поверхность опоки и, как следствие, снижается силикатный модуль.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного более низкой концентрацией раствора гидроокиси натрия 6-8% вместо 10% и соотношением Т:Ж= 1:3, что обеспечивает достижение поставленной цели.

Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критериям новизны и изобретательский уровень.

Выполнение предложенного способа иллюстрируется следующим примером.

Пример. В круглодонную колбу загружают 200 г опоки и 600 мл 7% раствора едкого натра. Суспензию нагревают при 95-105^oC в течение двух часов, после чего реакционную смесь выливают в отстойник. Суспензия отстаивается до отделения твердой части от жидкой, затем отделяется декантацией. Твердый остаток промывается водой 2 раза при соотношении Т:Ж=1:1. Промывные воды добавляют в полученный готовый продукт и выпаривают на водяной бане до заданного удельного веса. Полученный готовый продукт пригоден, например, как самостоятельный продукт, а также в мыловаренной, жировой, химической, машиностроительной, текстильной промышленности, в том числе для производства картонной тары, в черной металлургии для производства сварочных материалов, в качестве связующего материала при изготовлении форм и стержней в литейном производстве. Перспективно применение жидкого стекла в качестве связующего древесно-стружечных и древесно-волокнистых экологически чистых плит и в резино-технических изделиях. Выход жидкого стекла по SiO₂ составил 97% силикатный модуль 4,35.

При осуществлении процесса по известному способу выход жидкого стекла по SiO₂ 70-74% силикатный модуль 3,0.

Для определения граничных значений параметров процесса получения жидкого стекла проведены опыты, идентичные выше описанному примеру.

Результаты влияния концентрации щелочи и продолжительности процесса взаимодействия опоки и едкого натра при 95-105^oC на выход жидкого стекла и значения силикатного модуля приведены в табл. 2.

Как видно из приведенных в таблице 2 данных, силикатный модуль и выход жидкого стекла с наибольшими значениями достигается при концентрации используемой щелочи 6-9% ( 4,30-4,35, выход 94-97%) при продолжительности процесса 2 часа.

Использование раствора щелочи с концентрацией менее 6% не обеспечивает высокий выход жидкого стекла, а использование раствора с концентрацией более 8% нецелесообразно, т.к. не происходит дальнейшего значительного увеличения выхода жидкого стекла по SiO₂. Увеличение времени нагревания более 2 час во всех случаях приводит к снижению выхода и снижение силикатного модуля жидкого стекла (а следовательно его качества) за счет образования малорастворимых алюмосиликатов натрия в результате взаимодействия жидкого стекла с алюмосиликатными примесями.

Применение водно-щелочной суспензии опоки при соотношении Т:Ж=1:3 обусловлено тем, что суспензия при соотношении Т:Ж больше, чем 1:3 имеет меньший выход и высокую вязкость, что затрудняет технологический процесс, а применение разбавленной суспензии снижает силикатный модуль, что понижает качество жидкого стекла.

Использование предлагаемого способа получения жидкого стекла обеспечивает по сравнению с известным способом увеличение выхода жидкого стекла по SiO₂ на -20-22% и увеличение значений силикатного модуля с 3 до 4,15-4,35, а, следовательно, и улучшение качества жидкого стекла.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР N 823284, кл. C 01 B 33/32, 1981.

2. Труды Казанского геологического института. Казань, вып. 23, стр. 245. 1970.