СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СИЛИКАТА НАТРИЯ СО СЛОИСТОЙ СТРУКТУРОЙ Российский патент 1994 года по МПК C01B33/32 

Изобретение относится к способу получения кристаллических силикатов натрия со слоистой структурой формулы Na₂Si_xO_2x+1, где х = 2-3.

Из заявки на патент ФРГ N 3718350, кл. С 01 В 33/32, 1983 известно получение кристаллических безводных силикатов натрия со слоистой структурой и с молярным отношением SiO₂/Nа₂O = (1,9-3,5): 1 в результате того, что растворы жидкого стекла с содержанием твердого вещества от 20 до 65 мас. % обрабатывают в зоне распылительной сушки при образовании обводненного аморфного силиката натрия, причем вытекающий из зоны распылительной сушки отходящий газ имеет температуру по меньшей мере 140^оС. Обводненный аморфный силикат натрия отжигают в зоне прокаливания при 500-800^оС в течение 1-60 мин в присутствии по меньшей мере 10 мас. % оборотного материала, который был получен механическим измельчением выведенного раньше из зоны прокаливания кристаллического силиката натрия.

Недостатком этого способа является то, что он связан с большими затратами энергии и капиталовложений. При этом полученные гидротермальным способом растворы жидкого стекла в двух стадиях снова освобождаются от воды, причем для первой стадии, а именно для перевода растворов жидкого стекла в твердые вещества, требуется установка распылительной сушки.

Целью изобретения является разработка способа для получения кристаллических силикатов натрия со слоистой структурой, который можно осуществлять с небольшими затратами энергии и с простыми аппаратами.

Это достигается тем, что песок и соду в молярном соотношении SiO₂/Na₂O = 2 - 3,5 расплавляют при 1200-1400^оС, после охлаждения расплава получающееся кусковое жидкое стекло размалывают до размеров зерен менее 2 мм, размолотое жидкое стекло в длинной зоне реакции при механической циркуляции обрабатывают 10-120 мин при 600-800^оС, выходящий из зоны реакции материал размалывают до мелкозернистости менее 1 мм.

Далее способ по изобретению может содержать следующие стадии: к размолотому жидкому стеклу добавляют 2-30 мас. % в пересчете на количество выходящего из зоны реакции материала, продукта реакции с мелкозернистостью менее 1 мм; размолотое жидкое стекло обрабатывают в зоне реакции 45-90 мин, размолотое жидкое стекло обрабатывают в зоне реакции при 700-760^оС.

Получающееся по настоящему способу расплавлением песка и соды в молярном отношении SiO₂/Na₂O от 2 до 3,5 жидкое стекло после охлаждения расплава находится в кусках с длиной ребра около 5 см. Оно рентгеноморфно и при нормальных условиях лишь очень медленно растворяется в воде.

По изобретению рентгеноморфное жидкое стекло переводят количественно в кристаллический силикат натрия в результате того, что его, тонкоизмельченное механическим измельчением, подвергают термообработке, вследствие чего наружная уже кристаллизованная оболочка каждого зерна отбивается и необходимое тепло с достаточной скоростью может проникать в каждое зерно при продолжении кристаллизации.

Добавление тонкоизмельченного продукта реакции (оборотного материала) к размолотому жидкому стеклу в зоне реакции вызывает повышение скорости кристаллизации и препятствует спеканию размолотого жидкого стекла во время термообработки.

Измельчение кускового жидкого стекла целесообразно производить при помощи надежной, медленно вращающейся ударной мельницы, например молотковой мельницы с сетчатой вставкой. Тонкое измельчение продукта реакции можно осуществлять при помощи вибрационной мельницы, шаровой мельницы или воздухоструйной мельницы.

П р и м е р 1. 121 кг песка (99% SiO₂) и 106 кг соды (молярное отношение SiO₂/Na₂O = 2) расплавляли в ванной печи, и расплав жидкого стекла при 1300^оС разливали в плоские металлические формы. Охлажденный расплав трескается на куски с длиной ребра около 5 см. Куски измельчали в молотковой мельнице при 2100 оборотах/минуту до размеров зерен ниже 2 мм и обрабатывали во вращающейся трубчатой печи приблизительно при 750^оС, причем на стенке печи образовывались слабые отложения. Выходящий из вращающейся трубчатой печи материал измельчали до зернистости менее 1 мм.

Рентгенографией было определено, что материал состоял преимущественно из α = = Na₂Si₂O₅ и содержал немного δ = Na₂Si₂O₅.

П р и м е р 2. Пример 1 повторяли с тем изменением, что к и размолотому жидкому стеклу при впуске во вращающуюся трубчатую печь добавляли 20 кг оборотного материала (11 мас. % ) с зернистостью менее 1 мм. В результате этого не образовывалось никаких отложений на внутренней стенке вращающейся трубчатой печи.

Получающийся материал также состоял преимущественно из α = Na₂Si₂O₅ и содержал немного δ = Na₂Si₂O₅, но имел более высокую кристалличность, чем полученный по примеру 1.

П р и м е р 3. Пример 1 повторяли с теми изменениями, что расплавляли 192 кг песка с 106 кг соды (молярное отношение SiO₂/Na₂O = 3,2) и обработку производили во вращающейся трубчатой печи при 710^оС.

Рентгенографией было определено, что материал состоял в значительной степени из Na₂Si₃O₇ с небольшими количествами SiO₂.

Сущность изобретения: песок и соду расплавляют в молярном отношении SiO₂/Na₂=2-3,5 при 120 - 1400С, после охлаждения расплава получающееся кусковое жидкое стекло размалывают до размеров зерен менее 2 мм, размолотое жидкое стекло в длинной зоне реакции при механической циркуляции обрабатывают в течение 3,0 - 120 мин при 600 - 800С, выходящий из зоны реакции материал размалывают до мелкозернистости менее 1 мм. К размолотому жидкому стеклу добавляют на стадию термообработки 6,3 - 11 мас. % готового продукта от количества жидкого стекла.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СИЛИКАТА НАТРИЯ СО СЛОИСТОЙ СТРУКТУРОЙ, включающий термообработку мелкодисперсного аморфного силиката натрия в условиях подвижного слоя, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения продукта формулы Na₂Si_x O_2x+1, где x = 2 - 3, и упрощения процесса, в качестве аморфного силиката натрия используют предварительно охлажденный и затем измельченный до размера частиц менее 2 мм расплав жидкого стекла, полученный сплавлением при 1200 - 1400^oС смеси песка и соды при молярном отношении в смеси в пересчете на оксиды SiO₂/Na₂O = 2 - 3,5, термообработку проводят при механическом перемещении при 600 - 800^oС в течение 30 - 120 мин и после термообработки измельчают до размера частиц менее 1 мм. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадию термообработки подают дополнительно 6,3 - 11 мас. % готового продукта от количества жидкого стекла.