Способ получения раствора силиката щелочного металла Советский патент 1984 года по МПК C01B33/32 

У5

о

ю

in Изобретение относится к производ ству растворов растворимых силикатов щелочных металлов с различным силикатным модулем из высококремнеземистых пород, используемых в стекольной, легкой, пищевой и других отраслях народного хозяйства. Известен способ получения жидког стекла путем растворения в воде дро ленного силиката щелочного металла в автоклаве при-повышенных температурах и давлении с периодической загрузкой и выгрузкой продуктов, у котором с целью уменьшения нераство римого остатка (шламообразование) , улучшения фильтруомости получаемых растворов процесс ведут в 2-2,5кратном избытке силиката относитель но воды, из которого.45-50% составляет силикат, прошедший предварител ную гидратацию fl . Известен способ получения жидког стекла путем автоклавного растворения измельченного силиката натрия в воде, в котором исходный силикат натрия предварительно подвергают размолу в присутствии воды до частиц размером 0,05-0,1 мм при соотно шении ,5 f2j . Недостатками известных способов являются производство силиката натрия (силикат-глыба) при 1400-1500°С в ванных стекловаренных печах; необ ходимость применения операций размо ла силиката натрия в воде в шаровых мельницах, т.е. гидратирование сили ката; периодичность процессов измел чения, растворения и т.д., длительность процесса растворения 5-6 ч; большие материальные и энергетически затраты, связанные с получением силиката его гидратированием и размолом. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения растворимых силикатов щелочных металлов с различным силикатным модулем путем сплавления смеси квар цевого песка и соды в стекловаренны печах при 1400-1500 0 в течение 10 в результате чего получают двухкомп нентное стекло (силикат-глыба) . Полу ченную силикат-глыбу после мокрого размола подвергают гидротермальной обработке в автоклавах в течение 56 ч DJ. недостатками указанного способа производства являются высокая температура сплавления смеси и кварцевого песка (1400-1500°С/; необходимость мокрого помола получившегося силика щелочного металла (силикат-глыба) невозможность применения кроме кварцевого песка других низкосортных высококремнеземсодержащих пород (тре пела, перлита, диатомита и т.п.} для производства силикат-глыбы; большие энергетические и материальные затраты, трудность технологических процессов, связанные с высокими температурами; длительность варки силикат-глыбы (более 10 ч), а также автоклавной обработки (.5-6 ч) . Цель изобретения - интенсификация и упрощение процесса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения раствора силиката щелочного металла, включающему термообработку смеси соды и кремнеземистой породы,измельчение и автоклавную обработку, термообработку ведут при 700-950° С О,5-2 ч при молярном отношении Si02/Nsj Ох;др5:3-5,а автоклавную обработку ведут содоакустическим или содо-щелочно-кремнеземистым раствором при концентрации 20-60 г/л,Ма,0,р8 50-70 г/л и отношении жидкой фазы к твердой 1-3j в течение 1-2 ч. В процессе спекания при 700-950°С и времени 0,5-2 ч происходит окисление (сгорание) органических веществ породы. Одновременно происходит разложение соды и соединения щелочного оксида к свободному кремнезему породы. Отношение SiOa/A/uO/ apd з-5 обеспечивает получение необходимого состава целевого продукта. Интенсификация и упрощение процесса достигаются за счет замены процесса сплавления смеси соды и кремнеземистой породы (1400-1500 С в течение 10 ч) на процесс спекания при 700ЭЬО С в течение 0,5-2 ч, а также исключения процесса предварительной гидратации силиката. Выход за пределы указанных значений температуры не целесообразен, так как при температуре ниже 700С не происходит разложения соды и процес-. са силикатообразования, а также не полностью сгорают огранические веще-ства, а выше происходит сложное силикатообразование щелочно-алюмокапьциевых трудно растворимых силикатов (стеклообразование) , препятствующих дальнейшему растворению. При автоклавной обработке в среде слабосодоакустическйх или содо-щелочно-кремнеземистых растворов ускоряется процесс растворения и выщелачивания образовавшихся в процессе спекания силикатов щелочных металлов в жидкую фазу. После автоклавной гидротермальной обработки растворы хоретио фильтруются и получаются чистые, прозрачные, свободные от других, примесей щелочно-силикатные растворы с различным силикатным модулем от 1 до 2,5-3. Выход за пределы указанных значений концентрации.Naj 20-40 г/л, NajUK APB 50-70 г/л также не целесообразен, так как ниже 20 г/л No Oimuci И 50 г/л No2 OfcAPtT процесс растворения замедляется, а выше 40 г/л Ма,0кауст и 70 г/л № 0кап6 увеличение выхода iSi Oj породы в жидкую фазу н значительно. При фильтраци- автоклавной пульпы отделяется нерастворимли остаток, в котором содержатся Na О , СаО.МуО, SiO, что обеспечивает после некоторой корректировки их использование для приготовленчя активизированной шихты и варки темно-зеленой стеклотары. Полученные таким способом раство ры хорошо обрабатываются, фильтруют ся, легко очищаются от окислов красящих тяжелых металлов (железа, хрома, марганца, никеля и т.п.) . Отсутствует органическая окраска, растворы светлы и прозрачны и их мож но использовать для приготовления химически активированных шихт различ ных по составу и назначению стекол, в том числе для технических сортов стекол и хрусталя. Способ прост, вместо повышенных 1400-1500°С температур используют более низкие 700-950°С, сокращается время растворения в автоклавах от 5-6 до 1-2 ч. Использование предлагаемого изоб ретения дает возможность применять качестве сырья кроме природного кон диционного песка другие некондицион ные, низкосортные кварцевые пески и горные породы, а также использовать нерастворимый остаток для приготовления химически активированной шихты для варки темно-зеленой стеклотары. I . . Пример 1. Берут измельченнь1 трепел химического состава, мас.%: 5tO 75-85; Peg Oj l,5-3;J e 0 4-7; CaO 4-6; 1-3; Kj О 0,4-1, в количестве 5 кг смешивают с углекислым натрием содой) в количестве исходя из соотношения SiOi/No О 3. Смесь обжигают при в течение 2 ч, затем переводят в автоклав, добавля содо-акустический раствор с концент рацией с Л/йг OxCfucT 55,5 г/л и j О 68,8 г/л при соотношении перемешивают 1,5 ч при и фильтруют. После фильтрации раствор имеет следующий химический состав, г/л : Л/а, ,6; Na OKAste В7 ,T,NoiOoSi i,l61,5; 3i Ot 205 PacTBUp прозрачен, чист, его можно использовать для приготовления хими чески активированных гранулированны стекольных шихт. Нерастворимый осадок, имеющий следуюищй состав,%: BiOt 47,0;JgiOj 7,7; Рег Oj 2,26; CaO 2, 90; Mw О 1,15} 23,12; п.п.п. :16,7 и содержащий необходи1лле оксиды для стекла после некоторой корректировки используют для приготовления шихты состава темнозеленой стеклотары. Данные на граничные значения предлагаемых концентраций, температур и Ж:Т, а также результаты опытов приведены в табл. 1 и 2. Как следует из данных табл. 1 в температурном интервале.обжига 700950 с и с последующей автоклавной обработкой в соответствующей среде и Ж:Т образуются щелочно-кремнеземистые растворы с различным силикатным модулем. Растворы чисты и прозрачны, без следов органических примесей, их можно использовать для приготовления химически активированных шихт листового, технических сортов стекол и хрусталя, а нерастворимый остаток после некоторой корректировки породы трепелом можно использовать как химически активированную шихту для варки тарного стекла. П р и м е р 2. Берут 5 кг некондиционного кварцевого песка .Якутского месторождения с содержанием основного вещества 51 О 93% (7% представляют разных примесей RjOj глинистые и другие породы) перемешивают с кальци нированной Содой при соотношении Sic,/N32 0 3. ( обжигают в силитовой печи при t в течение 2 ч. Полученную массу измельчают и переводят в автоклав емкостью 25 л с наружным электрическим обогревом с добавкой содо-акустического раствора (N а., 0 ;Ачст 20 г/л,На10 г/л) в количестйе и перемешивают при t 195°С в течение 2 ч. После .авной щелочно-гидротермальной-. обработки содержимое в автоклаве охлаждают до t 80-85°С и фильтруют через фильтрующую перегородку-диагональ на нутч-фильтре. Фильтрат щелочно-кремнеземистый раствор светлый, прозрачный, хорошо фильтруется и имеет следуюцщй химический состав, г/л: Na Na 0,й ; iOi 290, силикатный модуль раствора равен 1,6. ( Пример 3. Берут 5 кг некондиционного кварцевого песка (по примеру 1) смешивают с кашьцинированной содой при соотнесении породы/Л/й О 5. Смесь обжигают в силитовой печи при i 900°С в течение 0,5 ч, затем обожженную смесь переводят в автоклав и добавляют содощелочно-кремнеземистый раствор состава, г/л: Naj0 45;/l/0j0 70; 25 в количестве исходя из соотношения . Перемешивают смесь в автоклаве 1 ч при t 195°С. После фильтрации раствор имеет следующий химический состав, г/лгЛ/а О лыйт 80; Naj ,74; Si О 264. Раствор п озрачен,чист, его можно использовать для приготовления химически активированных гранулированных шихт для различных видов стекол путем их осажде ния из полученных выше растворов . , . .. .

Таблица

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА СИЛИКАТА ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА, включающий термообработку смеси соды и кремнеземистой породы, измельчение и автоклавную обработку, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и упрощения процесса, термообработку ведут при 700-950° С . 0,5-2 ч и при молярном отношении SiOj-/Naj ОкАвв 3-5, а автоклавную обработку ведут содоваустическим .,.„. или содо-щелочно-кремнеземистым растзором при концентрации НаjO,,,,,., 20-60 г/л, Naj 50-70 г/л и отношении жидкой фазы к твердой 1-3 в течение 1-2 ч. (Л с