СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО НАТРИЕВОГО СТЕКЛА Российский патент 1995 года по МПК C01B33/32 

Изобретение относится к области получения жидкого натриевого стекла, применяемого в литейном производстве, при изготовлении строительных материалов в качестве клея.

Наиболее близким является способ получения жидкого стекла мокрым способом. Он основан на растворении аморфного кремнезема в растворах едких щелочей под давлением в автоклавах-реакторах. Технологическая схема по приготовлению жидкого натриевого стекла представляет собой емкости для хранения компонентов, вибромельницу, бак-смеситель, автоклав-реактор и хранилище для приготовленного жидкого стекла.

Однако предложенный способ имеет ряд недостатков: приготовление жидкого стекла требует две стадии для его приготовления, а именно последовательное прохождение смеси через вибромельницу, бак-смеситель и автоклав-реактор; необходимость поддержания достаточно высоких давлений в автоклаве-реакторе. Это приводит к усложнению технологии приготовления жидкого натриевого стекла, увеличению расхода энергии, необходимости принятия дополнительных мер безопасности, которые необходимы при работе с оборудованием под давлением.

Цель изобретения снижение энергетических затрат на приготовление жидкого натриевого стекла.

Цель изобретения достигается тем, что по предлагаемому способу в качестве кремнийсодержащего материала берутся тонкодисперсные отходы производства кремния и ферросплавов и растворение их в растворе NaOH. При необходимости добавляют воду в соответствующей пропорции. Содержание компонентов, мас. SiO₂ 89-92; Fe₂O₃ 2-0,4; Al₂O₃ 2-0,5; CaO 1-2,3; MgO 0-1; K₂O+Na₂O 0-2; SO₃ 0-0,6; SiC 0-0,45; ппп 1-2.

Способ осуществляется следующим образом. В бак-реактор загружают расчетное количество тонкодисперсного отхода производства кремния, заливается вода и перемешивается. После получения однородной массы в реактор заливается раствор NaOH. Температура компонентов по предложенному способу должна быть в пределах 20-80^оС. При более низкой температуре скорость реакции резко замедляется, повышение температуры компонентов выше 80^оС приводит к увеличению температуры реакции свыше 100^оС, что приводит к кипению смеси (см. таблицу) и неизбежно ведет к усложнению технологии приготовления жидкого натриевого стекла.

Время перемешивания компонентов в реакторе продолжается в зависимости от температуры реакции, а по завершении ее жидкое стекло сливается в накопитель.

Существенным отличием предлагаемого способа является то, что необходимое количество добавляемой воды (Х) должно соответствовать зависимости:
X +ηY (1) где Y количество отхода производства кремния, т;
Z количество раствора NaOH, т;
Y₁ истинный объем отхода производства кремния, м³;
Z₁ объем NaOH, м³;
γ необходимая плотность жидкого натриевого стекла, т/м³;
η безразмерный коэффициент равный 0,55-0,65.

Пример расчета компонентов может быть следующий: необходимо получить жидкое натриевое стекло с силикатным модулем m 2,5 и плотностью 1,5 г/см³.

Исходные данные: плотность кремнийсодержащего отхода 2,2 г/см³; плотность раствора NaOH 1,5 г/см³.

Для получения жидкого силикатного стекла с модулем 2,5 необходимое количество раствора NaOH на 100 кг кремнийсодержащего отхода производства определяется по известной формуле:
L · где L количество каустической соды, м³;
Y количество кремнийсодержащего отхода производства, кг;
m силикатный модуль;
n содержание окиси кремнезема в отходе производства кремния, доля единицы, принимаем равным 0,9;
1,29 коэффициент, учитывающий разницу молекулярных весов Na₂O и NaOH
С_м.о массовая концентрация, выражающая содержание массы растворенного вещества в единице объема раствора кг/м³
L 0,066м³ 66л т.е. необходимо 66 л раствора NaOH или по весу 66 х 1,50 99 кг.

Необходимое количество воды по формуле (1) равно
X + 0,6·0,1
+ 0,06 0,1236т
После проведенного расчета компоненты при необходимости подогревают и смешивают в следующей последовательности отход производства кремния вода раствор NaOH.

Использование: для производства жидкого натриевого стекла, предназначенного для литейного производства, применения в строительстве в качестве клеящего компонента. Способ включает обработку кремнийсодержащих отходов производства раствором едкого натра. Компоненты смешивают при температуре 20 80°С, а количество вводимой воды определяют по формуле, приведенной в описании изобретения. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО НАТРИЕВОГО СТЕКЛА, включающий обработку кремнийсодержащих отходов производства раствором едкого натра, отличающийся тем, что смешивают компоненты, имеющие температуру 20 80^oС, при этом количество дополнительно вводимой на обработку воды определяют по формуле

где X количество воды, т;
V количество отхода производства кремния, т;
Z количество раствора NaOH, т;
Y₁ объем отхода производства кремния, м³;
Z₁ плотность получаемого жидкого натриевого стекла, т/м³;
γ объем NaOH, м³;
h 0,55 0,65 безразмерный коэффициент.