Способ очистки раствора силиката натрия от алюминия Советский патент 1984 года по МПК C01B33/32 

со 00

го

Изобретение относится к области неорганической химии, к способам очистки силикатных растворов от при месей. Растворы могут быть использованы для осаждения тонкодисперсного диоксида кремния (белой сажи) в стекольном производстве и других областях химической промьштенности. Известен способ очистки силикатных растворов путем отстаивания, согласно которому для ускорения про цесса разделения фаз их нагревают до 90-100 С и последовательно вводя добавки борной кислоты и пербората натрия. При этом происходит быстрое осветление раствора fll . Однако данньй способ эффективен только для очистки от механических (глинистых) примесей. Наиболее близким к данному по те нической сущности и достигаемому результату является способ очистки растворов силиката натрия от примесей путем обработки раствора свежеосажденным мелом (карбонатом кальция) при 65-75°С в течение 15 20 мин с последующим отделением оса ка центрифугированием 2. Недостатком способа является воз можность эффективной очистки растворов по прототипу только с низким содержанием примесей, например по алюминию 7-10 вес.%., т.е. 14 15 мг/л Alj Оз .Чтобы понизить содержание примеси в 4-5 раз необходимо затра тить 0,5 кг CaCOj на 1 м силикатного р створа. В то же время в промьгашенно ти имеется значительное количество отвальных силикатных растворов,содержащих 0,5-1,5 г/л AljDj, т.е. в 30-100 раз больше содержания алюминия. Чтобы очистить такие раствор от примеси алюминия, требуется значительный расход реагента. Кроме того, эффективность очистки достига ется только в применения свё жеосажденного реактива, получение которого необходимо организовать на месте. Цель изобретения - сокращение ра хода реагента при очистке растворов с мольным отношением Si02/Al20j 3-200:1. Поставленная цель достигается способом очистки раствора силиката натрия от алюминия, вютючающим обра ботку раствора бикарбонатом натрия 292 до 10,7-11,4 при 80-95°С и отделение образующегося осадка. Установлено, что при обработке силикатных растворов бикарбонатом натрия до рН 10,7-11,4 наблюдается образование небольшой массы серого осадка. Исследования показали, что выпадещ1е серого осадка сопровсведается резким уменьшением содержания в растворе алюминия и наблюдается в слу- чаях, когда мольное отношение lAljOj в растворе от 3,0 до 200:1. ИК-спектроскопический и химический анализы показали, что осадок представляет собой каркасно-структурную Si-0-Al монофазу, по составу близкую к натролиту Na DAljOj 3SiO XZHjO. Образование алюмосиликатов натрия типа натролита интенсивно проходит только при наличии в растворе гидроксидов алюминия и кремния в виде золей (гелей). Образование подобных золей и происходит при обработке силикатного раствора бикарбонатом натрия до рН 10,7-11,4. При рН раствора выше 11,4 осадок не образуется ввиду высокой щелочности среды, а при рН ниже 10,7 начинается лавинообразное выпадение амррфного кремнезема, который захватывает с собой и осадок натролита. Поэтому получение осадка, натролита с целью очистки растн(фа силиката натрия от примеси алюминия следует проводить при рН не ниже 10,7. Очистка от алюминия по предложенному способу возможна для растворов с мопьнъа отношением SiO : AljO, 3,0-200:1. При отношении гидроксидов кремния и алк 1иния в растворе ниже 3:1 образования соединения натролита не происходит, следовательно, . очистка раствора от алюминия становится невозможной. Верхний предел мольного отношения SiO : лимитируется величиной 200:1. Это то максимальное соотношение SiOj:Alj03 в растворах силиката натрия, при котором возможно обрабатывать исходные растворы предлагаемым способом. При превьштении указанного соотношения силикатные растворы становятся вязкими и плохо поддаются обработке. При температуре ниже образование натролита не наблюдается, при температуре вьше 95°С происходит нежелательная упарка раствора сипиката натрия повышение вязкости раствора и ухудшаются условия его обработки к тому же реагент (бикарбонат натрия) при этом начинает разлагаться. Очистку раствора силиката натрия, содержащего соду, возможно проводить углекислым газом, поскольку углекислота, реагируя с содой, образует бикарбонат натрия, а последний затем действует по указанному принципу. Пример 1. 1л раствора силиката натрия, содержащий 1,5 г/л AljOj, обрабатывают при перемешивании и 80 С бикарбонатом натрия в количестве 3,0 г до рН 11,0 при мольно отношении SiO. к в растворе 3: Раствор вь(1ерживают при указанном рН в течение 15 мин, а затем фильтруют. Содержание оксида алюминия в 4 льтрате 0,09 г/л, снизилось в 16,7 раза. Расход реагента (бикарбоната натрия) по предлагаемому способу 3,0 г, по прототипу ОЛЯ аналогичной степени г СаСО«. т.е. больше,чем очистки вдвое. Пример 2.1л раствора силиката натрия, содержащий 0,9 г/л , обрабатывают при перемешивании и бикарбонатом натрия в ко294личестве 6,5 до рН 10,7 при мольном отношении Sic. к в растворе 200:1. Раствор вьщерживают при указанном рН в течение 15 мин, а затем фильтруют. Содержание оксида алюминия в фильтрате 0,08 г/л, снизилось в 11,3 раза. Расход реагента по прототипу для аналогичной степени очистки 12,0 г CaCOj (по предложенному способу 6,5 г). Пример 3.1л раствора силиката натрия, содержащего 220 г/л и 0,7 г/л AljOj, обрабатывают при перемешивании и углекислым газом до рН 11.4 концентрацией 10% СО. SiOj к при мольном отношении в растворе 100:1. Раствор вьщерживают при з азанном рН в течение 15 мин, затей фильтруют. Содержание оксида алюминия в фильтрате 0,07 г/л, снизилось в 10 раз. Расход реагента по прототипу дпя налогичной степени очистки 8,3 г СаСО,. Затрат на реагенты по предложенному способу не быпо, так как используют отходящий углекислый газ парокотельной установки. Таким образом, данный способ позволяет сократить расход реагента и за счет зтого удешевить процесс, не снижая степени очистки от алюминия.

СПОСОБ ОЧИСТИ РАСТВОРА СИЛИКАТА НАТРИЯ ОТ АЛ аМИНИЯ, вклкгааищий обработку раствора, химическим реагентом и отделение образующегося осадка, о т л и ч а ю щ и и с я тем, 4TD, с целью сокра1цения расхода реагента при очистке растворов с мольным отношением ,, равным 3-200:1, в качестве химического реагента используют бикарбонат.натрия, обработку ведут до рН 10,7-11,4 при 80-951:.