способ получения "силикат-глыбы"

Формула изобретения

Способ получения "силикат-глыбы", включающий дробление и плавку с содой кремнеземсодержащего материала, отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащего материала используют стеклобой, плавку ведут в рудно-термическом режиме при соотношении массы стеклобоя к массе соды (10 - 15):1, после чего расплав гранулируют с получением "силикат-глыбы".

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии, в частности к получению "силикат-глыбы", применяемой при производстве жидкого стекла.

Известен способ приготовления "силикат-глыбы" для стекольной шихты, отличающийся тем, что "силикат-глыбу" получают помолом кварцевого песка в 45%-ном водном растворе NaOH до прохождения полученной суспензии через сито 0,04 с последующей обработкой полученной суспензии в автоклаве при 120-250^oC и избыточном давлении 2-80 атм и сушкой при 300-400^oC [1].

Недостатками известного способа являются большой расход щелочи натрия (до 40% мас.), высокие энергозатраты и техническая сложность процесса.

Известен способ, принятый за прототип, получения "силикат-глыбы" варкой шихты, состоящей из кварцевого песка и соды (карбоната натрия) в стекловаренной печи [2].

В известном способе взаимодействие диоксида кремния (кремнезема) с оксидом натрия осуществляется при температуре 1450-1500^oC в течение 6-8 ч.

Недостатками известного способа являются большой расход соды (до 50% мас. ), высокие энергозатраты на реакцию взаимодействия диоксида кремния с оксидом натрия и значительный выход диоксида углерода.

Известно, что в бытовых и промышленных отходах имеется огромное количество нестандартного стеклянного лома (стеклобоя), содержащего оксидные примеси, не позволяющие использовать его в стекловарении, что приводит к необходимости тщательной сортировки стеклобоя по химическому составу (цвету).

Известно также, что в химический состав стекла (стеклобоя) входят диоксид кремния (кремнезем) и оксид натрия, причем количество оксида натрия в стекле лишь несколько меньше, чем его должно быть в составе "силикат-глыбы".

Задачей изобретения является технически несложное и недорогое получение "силикат-глыбы".

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения "силикат-глыбы", включающем дробление и плавку с содой кремнеземсодержащего материала, согласно изобретению в качестве кремнеземсодержащего материала используют стеклобой, плавку ведут в руднотермическом режиме при соотношении массы стеклобоя и массы соды (10-15):1, после чего расплав гранулируют с получением "силикат-глыбы".

Способ осуществляется следующим образом.

В руднотермическую печь, снабженную графитовыми электродами, имеющую ванну, представляющую собой водоохлаждаемый металлический кожух с возможностью образования гарниссажа на внутренних стенах ванны, оборудованную леткой, позволяющей периодически сливать расплав с отсечкой в печи его части, загружают карбонат натрия (техническую соду), расплавляют его в дуговом режиме и в руднотермическом режиме доводят до жидкоподвижного состояния с температурой расплава 950-1150^oC.

В расплав загружают порцию дробленого стеклянного лома, составляющую не более 1/3 от массы исходного карбоната натрия, и проваривают до получения расплава однородной консистенции. При этом повышается вязкость расплава и его сопротивление. Для поддержания жидкотекучести расплава его температура повышается путем увеличения напряжения на электродах. Операция по загрузке стеклянного лома повторяется до достижения необходимого модуля расплава силиката натрия. При этом температура расплава в конце цикла достигает 1300-1400^oC. Затем полученный расплав сливается через выпускное отверстие с оставлением в печи части расплава, в который загружается новая порция карбоната натрия и весь цикл повторяется.

Пример осуществления предлагаемого способа.

Получение силикат-глыбы с модулем 2,45-2,55.

Переработке подвергался стеклобой следующего химического состава,%: SiO₂-74,4; Na₂O-24,4; CaO-4,2. Для получения силикат-глыбы с заданным модулем (оксид кальция принимается как нейтральное составляющее) требовалось увеличить содержание Na₂O в исходном стеклянном ломе на 4,25% что в пересчете на карбонат натрия составляет 7,22% Na₂CO₃ по отношению к массе исходного стеклобоя.

В двухэлектродную руднотермическую печь мощностью 75 кВа, позволяющую загружать до 100 кг шихтовых материалов, загрузили 7,5 кг карбоната натрия, расплавили его и нагрели расплав до температуры 1100-1150^oC. Затем в расплав загрузили 2,5 кг стеклянного лома технологической крупностью менее 20 мм и варили полученную смесь в течение 15 мин до получения расплава однородной консистенции. После этого повысили напряжение на электродах на 20% и загрузили 3,5 кг стеклобоя. Загрузку стеклобоя, его проварку до получения однородной смеси и последующее повышение напряжения на электродах повторяли до тех пор, пока не проварили 100 кг стеклобоя. Основную часть полученного расплава в количестве 100 кг слили через выпускное отверстие печи, в оставшийся в печи расплав загрузили 7,5 кг карбоната натрия и весь цикл повторили снова.

Полученная в результате плавки силикат-глыба имела следующий химический состав %: SiO₂-68,7; Na₂O-27,3; CaO-4,0, что соответствует модулю 2,52. Время, затраченное на приготовление 100 кг "силикат-глыбы", составило 3,5 часа.

Таким образом, по предлагаемому способу можно осуществлять быстрое, недорогое и технически несложное получение " силикат-глыбы", утилизируя при этом любое потребное количество нестандартного стеклобоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Пат. РФ N 2053970 по заявке N 92014433/33 от 23.12.92, опубл. Бюлл. изобр. N 4, 10.02.96. МКИ С 03 С 6/02, С 03 В 1/02.

2. Под ред. И.И. Китайгородского. "Технология стекла", М.:Стройиздат, 1961. С. 324,336-351 (Прототип).