СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА Российский патент 1997 года по МПК C01B33/32 

Описание патента на изобретение RU2085489C1

Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла, применяемого в производстве строительных материалов, в частности для получения шлакощелочных и золощелочных вяжущих, кислотоупорных и жаростойких цементов, бетонов и т. д. и позволяет обеспечить возможность эффективного использования многотоннажных отходов производства кристаллического кремния - микрокремнезема.

Известен способ получения жидкого стекла, заключающийся в сплавлении щелочесодержащих компонентов (кальцинированная сода, поташ, сульфат натрия) и молотого кварцевого песка в силикатглыбу при температуре 1300-1400oC и дальнейшего ее растворения в автоклавах при температуре 150-175oC и давлении 0,4-0,8 МПа в течение 4-6 ч.

Недостатком этого способа является трудоемкость процесса, необходимость сложного технологического оборудования и большого расхода энергии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения жидкого стекла, включающий смешивание мелкодисперсного аморфного кремнеземсодержащего материала, щелочи и воды и последующую гидротермальную обработку смеси при 75-100oC и перемешивании, преимущественно при 85oC [2]
Целью изобретения является упрощение технологического процесса производства жидкого стекла, сокращение его длительности.

Цель достигается тем, что приготовление суспензии осуществляют из кремнеземсодержащего аморфного материала, содержащего в своем составе 83-93 мас. SiO2 и 6-16 мас. углеродистых примесей (графит (C) и карборунд (SiC)) в щелочном растворе). Гидротермальную обработку суспензии проводят при атмосферном давлении и температуре 80-85oC (температура растворения SiO2 в NaOH) в течение 40-120 мин. Полученное жидкое стекло от углеродистого осадка не отделяют.

В качестве щелочного компонента используют натр едкий технический.

В качестве кремнеземсодержащего аморфного материала используют отход производства кристаллического кремния микрокремнезем.

Способ состоит в следующем.

Отдозированные в заданных количествах исходные материалы: микрокремнезем, вода, известной концентрации щелочной раствор загружают в мешалку с механическим перемешиванием и глухим паропроводом. Размер частиц микрокремнезема, концентрация Na2O в растворе, соотношение твердой и жидкой фаз остаются прежними, как в прототипе: (0,1-100)•10-6 м, 95-100 кг/м3, 1:(2,3-5,1) соответственно. При постоянном перемешивании содержимое мешалки нагревают до температуры 80-85oC (температура растворения SiO2 в NaOH). За счет идущих в суспензии экзотермических реакций (реакции взаимодействия двуокиси кремния с щелочью) температура поднимается до 100oC. Варится жидкое стекло при атмосферном давлении 40-120 мин.

Принятый временной режим варки жидкого стекла обусловлен наличием в микрокремнеземе значительного количества углеродистых примесей в форме графита и карборунда.

Производство кристаллического кремния основано на процессах рудовосстановления. Для выплавки кремния рудным компонентом служит богатый по кремнезему кварцит. В качестве восстановителя используют углеродистые материалы: древесный уголь, нефтекокс, древесную щепу и другие. Реакции протекают при температуре свыше 2000oC. В этих условиях происходит образование графита и карборунда, частицы которых вместе с микрокремнеземом удаляются из газов, отходящих от печи выплавки кристаллического кремния, и улавливаются системой газоочистки. Количество углеродистых примесей в микрокремнеземе зависит от используемых сырьевых материалов и режима технологического процесса производства кристаллического кремния.

Свойства C и SiC позволяют рассматривать их не как примеси, ухудшающие качество продукта, а как компонент сырьевой смеси, позволяющий упростить и сократить длительность технологического процесса производства жидкого стекла. Известно, что графит и карборунд обладают высокой теплопроводностью. За счет этого свойства равномерно распределенные в объеме микрокремнезема C и SiC способствуют интенсификации процесса образования жидкого стекла.

Полученное предлагаемым способом жидкое стекло от углеродистого осадка не отделяют. Применяя в стройиндустрии неочищенное жидкое стекло, свойства графита и карборунда (химическая инертность и стойкость, механическая прочность и твердость, жаростойкость и другие) могут быть использованы в производстве различных строительных материалов.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующим примером.

В качестве кремнеземсодержащего компонента используют микрокремнезем, имеющий химический состав, мас.

SiO2 87
Fe2O3 0,2
CaO + MgO 0,3
C + SiC 12
В заданных соотношениях готовят суспензию из 350 г микрокремнезема, что исходя из химического состава составляет 304,5 г двухокиси кремния, 652 г едкого натра, что составляет 300 г Na2O, 1350 г воды. Все сырьевые компоненты: микрокремнезем, едкий натр и воду дозируют одновременно при непрерывном перемешивании. При атмосферном давлении и постоянном перемешивании суспензию нагревают до 80-85oC. При этой температуре происходит растворение SiO2 в NaOH, что сопровождается повышением температуры до 100oC (экзотермические реакции). Такой режим в мешалке поддерживают до тех пор, пока суспензия не станет прозрачной, а на ее поверхности не появится тонкая пленочка (это свидетельствует о полном растворении двуокиси кремния с образованием жидкого стекла). Продолжительность этого процесса 120 мин. Полученное жидкое стекло не очищают. Плотность готового продукта 1,23 г/см3, силикатный модуль 1.

Аналогичным образом приготовлены еще 2 состава жидкого стекла. В таблице приведены технологические параметры получения жидкого стекла по предлагаемому способу, а также основные показатели, характеризующие свойства полученного жидкого стекла.

Данные таблицы показывают, что продолжительность гидротермальной обработки суспензии составляет 40-120 мин. Причем, изменение времени варки жидкого стекла происходит пропорционально изменению значения силикатного модуля жидкого стекла. С увеличением в суспензии доли микрокремнезема (а следовательно и доли углеродистых примесей) с 1 до 2 и с 1 до 3 происходит сокращение длительности процесса образования жидкого стекла в 2 и 3 раза соответственно. Это свидетельствует о том, что графит и карборунд благодаря своей теплопроводности способствует значительному сокращению процесса растворения SiO2 в щелочи.

Предлагаемый способ проще, отличается от известного меньшей длительностью технологического процесса. Время варки жидкого стекла снижается с 150-210 мин до 40-120 мин, полностью исключается стадия очистки жидкого стекла, ликвидируется связанный с этим перерасход щелочи, отпадает необходимость в утилизации осадка.

Кроме того, использование в качестве кремнеземсодержащего материала многотоннажного отхода промышленности позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды путем организации безотходного производства.

Похожие патенты RU2085489C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА 1998
  • Шарова В.В.
  • Подвольская Е.Н.
RU2129986C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОМОДУЛЬНОГО ЖИДКОГО СТЕКЛА 1998
  • Радина Т.Н.
  • Карнаухов Ю.П.
  • Ульянов Д.В.
  • Стефанишин А.В.
RU2142411C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ 2000
  • Шарова В.В.
  • Подвольская Е.Н.
RU2171222C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА 1998
  • Шарова В.В.
  • Подвольская Е.Н.
RU2135410C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА 1999
  • Шарова В.В.
  • Шихалеева А.А.
  • Подвольская Е.Н.
RU2172295C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА 1999
  • Шарова В.В.
  • Шихалеева А.А.
  • Подвольская Е.Н.
RU2171223C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА 1999
  • Шарова В.В.
  • Шихалеева А.А.
  • Подвольская Е.Н.
RU2181691C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА 1999
  • Шарова В.В.
  • Шихалеева А.А.
  • Подвольская Е.Н.
RU2181692C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 2000
  • Радина Т.Н.
  • Бормотина Е.А.
RU2177921C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОМОДУЛЬНОГО ЖИДКОГО СТЕКЛА 2000
  • Радина Т.Н.
  • Калинина М.А.
RU2171221C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 085 489 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА

Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла и позволяет обеспечить возможность эффективного использования многотоннажного отходов производства кристаллического кремния - микрокремнезема. Сущность способа заключается в приготовлении суспензии из микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния, содержащего 83-93% мас. SiO2 и 6-16% мас. углеродистых примесей - графита и карборунда, в растворе гидроксида натрия с последующей гидротермальной обработкой при 80-85oC и атмосферным давлением. Способ по изобретению прост, время проведения процесса снижается до 40-120 минут. Использование отходов производства позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 085 489 C1

Способ получения жидкого стекла, включающий приготовление суспензии из кремнеземсодержащего аморфного вещества в растворе гидроксида натрия и последующую гидротермальную обработку при 80 85oС и атмосферном давлении, отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащего вещества используют микрокремнезем отход производства кристаллического кремния, содержащий 83 93 мас. SiO2 и 6 16 мас. углеродистых примесей - графита и карборунда.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2085489C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
СПОСОБ РАСТВОРЕНИЯ СИЛИКАТА НАТРИЯ В ВОДЕ 0
SU272273A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Устройство для неразрушающего контроля цилиндрических изделий 1988
  • Денисов Павел Дмитриевич
  • Гончаров Владимир Иванович
  • Кузнецов Виктор Михайлович
  • Брандорф Виктор Григорьевич
SU1518772A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 085 489 C1

Авторы

Карнаухов Ю.П.

Шарова В.В.

Даты

1997-07-27Публикация

1995-06-06Подача