СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ ЧИСТОТЫ ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ Российский патент 1995 года по МПК C01B33/12 

Описание патента на изобретение RU2031838C1

Изобретение относится к химической технологии и экологизации промышленных предприятий, в частности предприятий алюминиевой промышленности. Изобретение содержит усовершенствованный способ получения из многотоннажных отходов этих предприятий такого технически ценного продукта, как диоксид кремния высокой чистоты. Выделенный из отходов диоксид кремния может быть использован в качестве наполнителя в бумажной и резино-технической промышленности, компонента в лакокрасочной промышленности, абразива при производстве зубных и других паст, сырья в керамической и стекольной промышленности и т.д.

Наиболее близким из известных к предлагаемому изобретению является способ получения диоксида кремния высокой чистоты из отходов. Способ заключается в обработке отходов растворами фтористоводородной кислоты, действии на образующийся раствор гексафторкремниевой кислоты аммиака с последующим разложением гексафторсиликата аммония до фтористого аммония и диоксида кремния. Недостатки способа-прототипа:
1) использование высокоагрессивной и токсичной плавиковой (фтористоводородной) кислоты;
2) связанная с этим необходимость в специальном аппаратурном оформлении;
3) многостадийность процесса, в частности кислотное вскрытие отходов, перевод продуктов разложения в гексафторсиликат аммония и снова разложение последнего до фторида аммония и целевого диоксида кремния.

Цель изобретения - упрощение, удешевление процесса, повышение его эффективности и экологической чистоты. Поставленная цель достигается тем, что колошниковую пыль процесса газоочистки электротермического производства кремния на предприятиях алюминиевой промышленности в твердом или суспензионном состоянии, содержащей 70-80% SiO2, подвергают щелочной обработке твердым гидроксидом натрия или его 40%-ным раствором для перевода диоксида кремния в ортосиликат натрия:
SiO2+4NaOH __→ Na4SiO4+2H2O
Из полученного раствора ортосиликата натрия диоксид кремния осаждают действием на этот раствор минеральных кислот (HCl, HNO3) до достижения рН 5-6.

Na4SiO4+4HCl __→ 4NaCl+H4SiO4
H4SiO4__→ 2H2O+SiO2
Диоксид кремния отделяют от маточника, промывают, сушат при 300-400оС. Полученный таким путем диоксид кремния имеет аморфную структуру с величиной гранул ≈ 10-45 мкм, рН - водной вытяжки - 6,03, насыпным удельным весом - 208,87 г/дм3, истинным удельным весом 1,5276 г/см3, с удельной поверхностью 164 м2/г. Содержание примесных металлов в полученном диоксиде кремния - Sn, Pb, Cu, Ni, Cr, Mo≅ 1 . 10-4 мас.%.

Преимущества предлагаемого способа перед прототипом - использование более доступных и менее агрессивных минеральных кислот - соляной, азотной - и в связи с этим менее жесткие требования к качеству аппаратуры, предельная простота и технологичность процесса. Предлагаемый способ открывает широкие возможности, с одной стороны, для утилизации многотоннажных отходов алюминиевых заводов и таким образом для решения проблемы экологизации этих промышленных предприятий, а с другой стороны, открывает новую богатую сырьевую базу для получения такого технически ценного продукта, как диоксид кремния высокой степени чистоты. Все это может быть проиллюстрировано следующими примерами.

П р и м е р 1. 1,19 кг колошниковой пыли загружают в реакционный сосуд емкостью 20 л , добавляют 4,09 л воды и обрабатывают в реакционном сосуде при 95оС в течение 30 мин 6,8 кг 40%-ного водного раствора гидроксида натрия. Полученный раствор фильтруют и к фильтрату приливают 5,85 кг соляной кислоты (плотность 1,17 г/см3), до достижения рН 5-6. Выпавший осадок диоксида кремния (IV) отфильтровывают, промывают водой, 4%-ным раствором соляной кислоты и снова водой. Полученный после обработки диоксид кремния (IV) высушивают при 300оС в течение 2 ч. Выход диоксида кремния (IV) 1 кг (84%).

П р и м е р 2. 1,19 кг колошниковой пыли, смоченной 4,09 кг воды, обрабатывают 40%-ным водным раствором гидроксида натрия аналогично примеру 1. К фильтрату приливают 5,7 кг азотной кислоты (плотность 1,40 г/см3) до достижения рН 5-6. Полученный осадок диоксида кремния (IV) промывают водой, раствором 6% -ной азотной кислоты и снова 20 л воды. Диоксид кремния (IV) отфильтровывают, высушивают при 300оС в течение 2 ч. Выход диоксида кремния (IV) 1 кг (84%).

П р и м е р 3. Колошниковую пыль в количестве 1,19 кг помещают в реакционный сосуд емкостью 20 л, снабженный мешалкой, прибавляют 7 л воды и при интенсивном перемешивании небольшими порциями вводят 2,7 кг гидроксида натрия. Полученный раствор фильтруют, к фильтрату приливают 5,85 кг соляной кислоты (плотность 1,17 г/см3) до рН 5-6. Полученный осадок диоксида кремния (IV) фильтруют, промывают 20 л воды, 4%-ным раствором соляной кислоты и снова водой, высушивают при 300оС в течение 2 ч. Выход диоксида кремния (IV) 1 кг (84%).

П р и м е р 4. 12,6 л суспензионного раствора колошниковой пыли (минеральная основа 1,06 кг) обрабатывают в реакционном сосуде емкостью 20 л при 95оС в течение 30 мин 6,3 кг 40%-ного водного раствора гидроксида натрия. Полученный раствор фильтруют (масса нерастворимого остатка 0,055 кг). К фильтрату приливают 5,9 кг соляной кислоты (плотность 1,17 г/см3) до достижения рН раствора 5-6. Выделившийся осадок диоксида кремния (IV) промывается 20 л воды, раствором соляной кислоты (разбавление 1:10) и затем снова водой. Диоксид кремния высушивают при 300оС в течение 2 ч. Выход диоксида кремния 1 кг (94% от минеральной основы раствора).

П р и м е р 5. 12,6 л суспензионного раствора колошниковой пыли (минеральная основа 1,06 кг) обрабатывают по аналогии с примером 4 6 ,3 кг 40%-ного водного раствора гидроксида натрия. Полученный раствор фильтруют и к фильтрату приливают 5,75 кг азотной кислоты (плотность 1,40 г/см3). Диоксид кремния (IV) промывают водой и азотной кислотой (разбавление 1:10), фильтруют и продукт высушивают при 300оС в течение 2 ч. Выход диоксида кремния (IV) 1 кг (94% от минеральной основы раствора).

Похожие патенты RU2031838C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ 2009
  • Земнухова Людмила Алексеевна
  • Федорищева Галина Алексеевна
RU2394764C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА (III) И ПАЛЛАДИЯ (II) ИЗ СОЛЯНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ 1991
  • Пожидаев Ю.Н.
  • Жила Г.Ю.
  • Кириллов А.И.
  • Власова Н.В.
  • Воронков М.Г.
RU1804117C
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ДИОКСИДА КРЕМНИЯ 2018
  • Хрульков Виталий Викторович
RU2690830C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 5-БРОМНИКОТИНОВОЙ КИСЛОТЫ 1993
  • Лопырев В.А.
  • Юревич В.П.
  • Козырев В.Г.
  • Белоусова Г.Ф.
  • Процук Н.И.
  • Воронков М.Г.
  • Горохов В.Г.
  • Молоков В.Д.
RU2039046C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНОГО АМОРФНОГО МИКРОКРЕМНЕЗЕМА ЗОЛЬ-ГЕЛЬ МЕТОДОМ 2016
  • Селяев Владимир Павлович
  • Седова Анна Алексеевна
  • Куприяшкина Людмила Ивановна
  • Осипов Анатолий Константинович
  • Селяев Павел Владимирович
RU2625114C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ 1996
  • Святкин Ю.К.
  • Бабкин В.А.
  • Дьячкова С.Г.
RU2131885C1
1S,3R-2,2-ДИМЕТИЛ-3-(2-МЕТИЛ-2-ОКСИПРОПИЛ)ЦИКЛОПРОПАНКАРБОНИТРИЛ В КАЧЕСТВЕ ПРОМЕЖУТОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ В СИНТЕЗЕ ПИРЕТРОИДНОГО ИНСЕКТИЦИДА-ДЕЛЬТАМЕТРИНА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ 1989
  • Рукавишников А.В.
  • Ткачев А.В.
RU1679761C
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 3-АЛКОКСИКАРБОНИЛ-4-ГИДРОКСИ-2-МЕТИЛ-2Н-1,2-БЕНЗОТИАЗИН-1,1-ДИОКСИДОВ 1993
  • Медведева А.С.
  • Подскребышев А.И.
  • Сафронова Л.П.
  • Воронков М.Г.
  • Закс А.С.
RU2109738C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ РАСТВОРОВ МИНЕРАЛЬНЫХ КИСЛОТ ЭКСТРАКЦИЕЙ 1991
  • Амосова С.В.
  • Потапов В.А.
  • Дударева Г.Н.
  • Малова Т.Н.
  • Хангуров А.В.
RU2013454C1
КОМПЛЕКС 1-ЭТИЛИМИДАЗОЛА С АСКОРБАТОМ ЦИНКА, ПОВЫШАЮЩИЙ УСТОЙЧИВОСТЬ ОРГАНИЗМА К ДЕЙСТВИЮ ДИОКСИДА АЗОТА И ОБЛАДАЮЩИЙ ЦИТОПРОТЕКТОРНЫМ И АНТИГИПОКСИЧЕСКИМ ДЕЙСТВИЕМ 1991
  • Скушникова А.И.
  • Домнина Е.С.
  • Воронков М.Г.
  • Павлова А.Л.
  • Морозов Л.А.
  • Тиунов Л.А.
  • Баринов В.А.
  • Чумаков В.В.
  • Земляной А.В.
  • Кацнельсон Б.А.
  • Кислицина Н.С.
RU2024514C1

Реферат патента 1995 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ ЧИСТОТЫ ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Изобретение относится к способам выделения диоксида кремния высокой чистоты из колошниковой пыли процесса газоочистки электротермического производства кремния на предприятиях алюминевой промышленности. Сущность изобретения: колошниковую пыль в твердом или суспезионном состоянии обрабатывают в присутствии воды при 95°С гидроксидом натрия или его 40%-ным раствором с последующей обработкой фильтрата минеральной кислотой до рН 5 - 6. Выделенный диоксид кремния имеет аморфную структуру с величиной гранул 10 - 45 мкм, рН водной вытяжки - 6,03, насыпной удельный вес - 208,87 г/дм3, истиный удельный вес - 1,5276 г/см3, удельная поверхность 164 м2/г. Содержание примесных металлов - Sn, Pb, Cu, Ni, Cr, Mo ≅ 1·10-4 мас. %. 1 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 031 838 C1

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ ЧИСТОТЫ ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ, включающий их обработку минеральной кислотой, щелочным реагентом, отличающийся тем, что в качестве промышленных отходов используют колошниковую пыль процесса газоочистки электротермического производства кремния или ее суспензию, в качестве щелочного реагента используют гидроксид натрия или его 40%-ный раствор, обработку ведут сначала щелочным реагентом в присутствии воды при 95oС, затем, предварительно отделив нерастворившийся осадок, фильтрат обрабатывают минеральной кислотой до рН 5 - 6 и продукт выделяют фильтрацией. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минеральной кислоты используют соляную или азотную кислоту.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2031838C1

Способ крашения тканей 1922
  • Костин И.Д.
SU62A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 031 838 C1

Авторы

Власова Н.Н.

Пожидаев Ю.Н.

Марошина М.Ю.

Большакова С.А.

Жила Г.Ю.

Белоусова Л.И.

Пестунович А.Е.

Ратманов В.Н.

Воронков М.Г.

Даты

1995-03-27Публикация

1992-06-30Подача