Способ получения наполнителя на основе алюмосиликата натрия Советский патент 1984 года по МПК C01B33/26 

а to

со

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к получению тонкодисперсного алюмосиликата натрия, применяемого в качестве наполнителя в производстве красок и резин.

Известен способ получения активного наполнителя, включающий осаждение алюмосиликата натрия путем взаимодействия силиката натрия и сульфата алюминия с последющей обработкой промытого алюмосиликата раствором алюмината натрия 1.

Недостатком данного способа является большое количество сульфатсодержащих сточных вод, образующихся при промывке готового продукта, которые практически невозможно утилизовать в технологической схеме получения наполнителя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является способ получения наполнителя на основе алюмосиликата натрия, включакяций приготовление суспензии тонкодисперсной двуокиси кремния, ее взаимодействие в щелочной среде с соединениями натрия и алюминия с последующей фильтрацией промывкой и сушкой алюмосиликата натрия. По данному способу- тонкодиспесные цеолитовые пигменты или наполнители получают путем смешения разбавленного раствора силиката щелоч ного металла с водной суспензией, содержащей тонкодисперсную двуокись кремния, сульфат алюминия и серную кислоту, с последующим выделением аморфного осадка, фильтрацией, отмывкой, сушкой и размолом 2.

Недостатком известного способа является образование большого количества жидких отходов и стоков,которые наряду с полезными компонентами (натрий, алюминий, кремний) содержат ионы сульфатов. Утилизация их практически невозможна.

Цель изобретения - упрощение прог цесса за счет снижения объемов промывок и утилизации жидких отходов, образующихся в процессе получения наполнителя на основе алкмосиликата натрия.

Поставленная цель достигается тем,дчто согласно способу получения наполнителя на основе алюмосиликата натрия, включающему взаимодействие суспензии тонкодисперсной двуокиси кремния-.в щелочной среде с соединениями натрия алюминия с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой осадка алюмосиликата натрия, в качестве соединений натрия и алютлиния используют соответственно растворы едкого натра и алюмината натрия и ведут их взаимодействие с суспензией тонкодисперсной двуокиси кремния при повышенной температуре путем суспендирования последней в растворе едкого натра, а затем добавления в полученную смесь алюмината натрия.

Согласно известному способу используют 2-4%-ные растворы едкого натра, алюминат натрия добавляют в количестве, обеспечивающем молярное отношение двуокиси кремния к окиси алкилиния 14-16.

Взаимодействие суспензии тонкодисперсной двуокиси кремния с растворами едкого натра и алюмината натрия ведут при 8О-95°С.

Технология получения наполнителя заключается в следуквдем.

К 2-4%-ному водному раствору кого натра, нагретому до 80-95 С, прибавляют при перемешивании двуокись кремния (молярное отношение SiOj/NafO 10-12). После выдержки в течение двух часов к суспензии приливают расчетное количество нагретого до 60°С раствора алюмината натрия, содержащего 150-200 г/л Alj О , 187,5-250 п/л NajO, молярное отноше-г ние двуокиси кремния к окиси алкминия 14-16. Длительность взаимодействия компонентов при 80-95°С 4-6 ч. Затем пульпу фильтруют, осадок промывают водой до рН 10 промывных вод, сушат при и размалывают.

В результате суспендирования двуокиси кремния в 2-4%-ном растворе едкого натра получают водную суспензию, содержащую ионы натрия:.и очень мелкие частицы двуокиси кремния. В ходе реакции с алюминатом натрия осаждается алюмосиликат натрия с размером вторичных частиц 0,3-0,5 мкм, т. е. качество синтезированного наполнителя аналогично получаемому по прототипу.

Получают продукт, содержащий,%: Naj О 6-7; Alj Оз 7-9 SiO 76-78; п.п.п. 6,5-7,0.

Для осаждения алюмосиликата в данном способе используют только материалы, содержащие натрий, кремни и алюминий. Фильтрат после отделения осадка и промывные воды содержат только указанные элементы, что позвс ляет организовать их утилизацию непосредственно в процессе синтеза наполнител я, которую осуществляют следующим Ъбразом.

Фильтрат после отделения осадка содержит,%: 24-37; Siq 1,8-2,3 Alj Оз 0,23-0,38 и его применяют для суспендирования двуокиси кремния и на приготовление раствора алк 1ината натрия. Промывные воды после 1-й промывки содержат 8,3-13,6% , . 0,3-0,35% SiOj, , 0,03-0,08% Al Oj и используют для суспендирования двуокиси кремния, а после концентрирования - для приготовления раствора алюмината натрия. Промывные воды после 2-4 промывок возвращают в процесс на предьвдущие стадии промывки. По мере насьЕцения промвод 4-й

стадии ионами натрия до концентрации 2 г/л Na О их направляют на нейтрализацию.

Оптимальные условия суспендирования двуокиси кремния, осаждение алюмосиликата натрия, необходимое качество наполнителя достигаются лишь при определенных концентрациях щелочи, молярном отношении двуокиси кремния и окиси алюминия и температуре осаждения.

При концентрации щелочи ниже 2% не достигается высокая степень пептизацки двуокиси кремния, в результате чего не получаются мелкие частички, при концентрации щелочи выше 4% значительно увеличивается ее расход.

При температуре осаждения ниже eOC снижается степень поглощения осадком ионов натрия и алюминия, а при температуре выше увеличивается процесс десорбции указанных ионов.

При более низком молярном соотношении Oj (ниже 14) снижается степень поглощения осадком ионов алюминия, а при их соотношении выше 16 снижается дисперсность готового продукта.

Пример 1. Берут 950 мп. 2%-ного раствора едкого натрия (15,8 г/л) нагревают до и вводят при перемешивании 174 г двуокиси кремния (молярное отношение двуокиси кремния к окиси натрия 12). После выдержки в течение 2 ч при указанной температуре добавляют при перемешивании 105 мл раствора алюмината натрия (200 г/л Al2 Oj и 250 г/Л Nag О) , нагретого до 60 С , молярное отношение SiOg/Alj 6з 14. Реакционную массу выдерживают 4 ч при при непрерывном перемешивании. Затем осадок отфильтровывают, четырехкратно промывают водой (рН 10 промывных вод), высушивают при и размалывают. Сухой продукт в количестве 215 г имеет состав, %: Na О 6,6; Alj; Oj 7,7; SiOg 77,8, п.п.п. 7, основного вещества 99,1. Получают 820 мл фильтрата, содержа)11его, г/л: Na,j О 26,2; Alj Оз 0,3; SiOj. 1,8. Промывные воды в количестве 0,5 л после первой промьшки содержат 8,3% Nag О., О, 08 г/л Alg Oj и 0,08 SiOj . -.00 мл фильтрата, 450 мл промывных вод от первой промывки смешивают и направляют на суспендирование двуокиси кремния. Оставшуюся часть фильтрата (420 мл) и промывных вод после первой промывки концентрируют и используют на приготовлении алюмината натрия. Фильтрат после второй промывки возвращают на первую промывку. Промывные воды в количестве 2 л с 3-й и 4-й промывки, содержащие 0,07 г/л , возвращают на промывку.

Пример 2. Берут 950 мл 2%-ного раствора едкого натра

(15,8 г/л), нагревают до и вводят при перемешивании 174 г двуокиси кремния (молярное отношение SiOg/А1гО 12). После выдержки в течение 2-х ч при указанной температуре добавляют 92 мл раствора алюмината натрия (200 г/л AljCj, и 250 г/л NajО), нагретого до , молярное отношение SiOg/AljOs 14. Суспензию выдерживают при перемешивании при 80С в течение 4 ч. Полученный оса0док отфильтровывают, промывают водой до рН 10 промывной воды, высушивают при 80°С и размалывают. Сухой продукт в количестве 210 г имеет следующий состав, %: Na2O 6,2, Alj Оз 7,9,

5 и SiOj 77,9, п.п.п. 7,0, содержание основного вещества 99.

Получают 800 мл фильтрата, содержащего 24,7 г/л NajO; 1,8 г/л ЗЮ и 0,3 г/л А1г Оз и 0,5 л промывных

0 вод, после первой промывки содержащих 8,1 г/л NajjO; 3,5 г/л SiO и 0,4 г/л . Берут 540 мл фильтрата и 410 мл промывных вод от первой промывки и направляют на суспендирование

5 двуокиси кремния. Оставшуюся часть фильтрата и промывных вод концентрируют и направляют на приготовление алюмината натрия. Фильтрат после второй промывки возвращают на 1 ста0дию промывки. Промывные воды в коли-, честве 2 л с 3-й и 4-й промывки со- держат 0,07 г/л NajO и возвращаются на промывку.

Пример 3, Берут 925 мл 4%5ного раствора едкого натра (32,4 г/л), нагревают до и вводят при перемешивании 290 г двуокиси кремния (молярное отношение двуокиси кремния к окиси натрия 10). После выдержки в течение 2 ч при указанной темпера0туре добавляют при перемешивании 205 мл растпора алюмината натрия (150 г/л AljOi и 157,5 г/л Nag О, нагретого до 60°С, молярноеотношение SiOj/AljOi 16. Реакционную массу

5 выдерживают 6 ч при 80°С при непрерывном перемешивании. Затем осадок отфильтровывают, четырехкратно промывают водой (рн 10 промывных вод), высушивают при 80°С и размалывают. Су0хой продукт в количестве 365 г имеет состав, %: -Na О 7; Alg Оз 8,2; SijО 77,3; п.п.п. 6,5,.основного вещества 99.

Получают 930 мл фильтрата, содер5жащего, г/л: NajO 30,4; SiO; 2,0; Al Oj 0,35.

Фильтрат направляют на суспендирование двуокисиКремния. Промывные воды в количестве 1 л после первой

0 промывки с содержанием 9,8 г/л , 0,3 г/л SiOg, 0,03 г/л . концентрируют, доукрепляют щелочью и направляют на приготовление алюмината натрия. Фильтрат после 2-й про5мывки возвращают на первую промывку. Промывные воды в количестве 2 л с 3-й и 4-й промывок содержат 0,07 г/л и возвращаются на промывку. .Пример 4. Берут 925 мл 4%-ного раствора едкого натра (32,4 г/л), нагревают до 80°С и вводят при перемешивании 290 г двуокиси кремния (молярное отношение двуокиси кремния к окиси натрия 10). После выдержки в течение 2 ч при указанной температуре добавляют при перемешива НИИ 235 мл алюмината натрия (159 г/л AljOj и 187,5 г/л NajtO) , нагретого до , молярное отношение SiO /AlgО} 16. Реакционную массу выдерживают 6 ч при 80°С при непрерывном перемешивании. Затем осадок отфильтровывают, четырехкратно промывают водой (рН 10 промывных вод), внсушивашт при и размалывают. Сухой продукт в количестве 370 г имеет состав, %: Ыа,0 7; Л Оз 8,4; SiOg 76,5,. п.п.п. 7, основного вещества. 99,1. Получают 940 мл фильтрата, содержащего, г/л: Na О 36,6; SiOg 2,3; AljOi 0,38. 756 мл фильтрата разбавляют 169.мл промывных вод после первой промывки с концентрацие (13,6 г/л NagO, 0,3 г/л SiOg и 0,03 г/л А1г Oji) и направляют на суспендирование двуокиси кремния. Остав шиеся 831 мл промывных вод после первой промывки концентрируют, укрепляют щелочью и направляют на приготовление алюмината натрия. Фильтра после второй промывки возвращают на первую промывку. Промывные воды в количестве Зле 3-й и 4-й .промывок содержат 0,07 г/л Na20 и возвращаются на прельтлущие стадии промывки. Пример 5.Проводят получение i алюмосиликатного .наполнителя по способу-прототипу . Берут 1870 г кристаллического сул фата алюминия и растворяют в 3 л воды. Затем объем раствора доводят до 4,6 л. Приготавливают раствор дисиликата натрия, растворив 2290 г . дисиликата натрия в 8 л воды и добавив воды до увеличения объема раствора до 10 л. В сосуд для реакции наливают 10 л воды, добаво:1Яют раствор дисиликата натрия, доводят раствор до рН 10,7 прибавлением 3 л воды. Затем приливают раствор сульфата алюминия. Раствор приливают медленно, в течение 30 мин После добавления всего раствора сульфата алюминия рН реакционной смеси 9,1. Перемешивают еще 15 мин. Осадок отделяют, затем его промывают, высушивают и размалывают. Количество фильтрата 25,8 л, на промывку осадка от сульфат-ионов расходуют 40 л воды. Состав фильтрата, г/л: Naj, О 5,2; AljOj 4,4; SiOg 1,46; NagSOt, 46,3. Состав алюмосиликата, полученного в количестве 1740 г,следующий,%: Nag О 7,1; AljOj 9; 510276,5; п.п.п.8,9. Из-за наличия ионов 5Оц осаждение алюмосиликата натрия проводят из разбавленных растворов, в результате чего получают большое количество отходов, содержащих соединени я алюминия, натрия, кремния, ионы SOl. Отмывка осадка от ионов ЗОц весьма трудоемка и требует многократной промывки большим кбличеством зоды. Па 1740 г алюмосиликата натрия получают .25,8 л жидких отходов и 40 л промывных вод, на 1000 г 14,8 л и 22,9 л соотв.етстЬенно, на 1 т наполнителя - 14,8 м жидких отходов и 22,9 м промвод. В качестве базового объекта выбран процесс получения алюмосиликатного наполнителя по ТУ-38-0265-73. На 1 т алюмосиликата марки Пеосил получают до 5,8 м жидких отходов и 28 м промвод. Технико-экономическая эффективность- предлагаемого способа по сравнению со способом-прототипом и базовым объектом заключается в полной утилизации жидких отходов и снижении в 7-9 раз промышленных стоков, объем которых при получении алюмосиликатного наполнителя по предлагаемому способу составляет около 3 м на 1 т готового продукта, что обеспечит соответствующий экономический эффект 50 руб. на 1 т„

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПОЛНИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ АЛЮМОСИЛИКАТА НАТРИЯ,, включающий взаимодействие суспензии тонкодисперсной двуокиси кремния в щелочной среде с соединениями натрия и алюминия с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой осадка алюмосиликата натрия, отличающийс я тем, что, с целью упрощения процесса, за счет снижения объемов промывок и утилизации жидких отходов, в качестве соединений натрия и алюминия используют соответственно.растворы едкого натра и алюмината,натрия, а их взаи.модействие с суспензией тонкодисперсной двуокиси кремния ведут при повышенной температуре путем суспендирования последней в растворе едкого , натра, а затеем добавления в полученную смесь алюмината натрия. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а. ю -. .щ и и с я тем, что используют 2-4%ные растворы едкого натра, а алюминат натрия добавляют в количестве, обеспе чивающем молярное отношение двуокиси кремния к окиси алюминия 14-16. 3.Способ попп.1и2, отли- с чающийся тем, что взаимодей ствие суспензии тонкодисперсной дву (Л окиси кремния с растворами едкого с натра и алюмината натрия ведут при 80-95С.