Способ получения технического гидросиликата кальция Советский патент 1986 года по МПК C01B33/24 

11 Изобретение относится к промышленности силикатньк материалов, в частности технических гидросиликатов кальция, применяемых в качестве адсорберов и наполнителей в химической, лакокрасочной, бумажной и другой промышленности. Известен способ получения технических гидроснликатов кальция путем взаимодействия тонкодисперсных двуокиси кремния и окиси кальция в суспензиях при повышенных темпера турах 1. Недостатками зтого способа являю ся использование дорогостоящих, сырь вых компонентов, необходимость их тонкого помола и медпейное протекание реакций. Известен способ получения технических гидросиликатов кальция путем двухстадийной обработки при нормаль ном давлении и в гидротермальных условиях сырьевых смесей из нефелинового шлама, металлургических шлаков и портландцементного клинкера 2, Недостатками зтого способа является сложн х:ть процессов, использование дорогостоящего компонента портландцемента и небольшой выход . готового продукта. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаем му результату является способ получ ния гидросиликатов кальция путем вз имодействия окиси кальция и тонкодисперсных кремнеземистых отходов производства фтористого алнминия при повышенной температуре, Известный способ обеспечивает интенсифика цию процесса и сокращения продолжигельности синтеза гидросиликатов 3 Однако недостатками известного способа являются его сложность в св зи с необходимостью использования дорогостоящего сырьевого компонента - реагента окИси кальция и высокая стоимость. Цель изобретения - упрощение и удешевление способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения технического гидросиликата кальция, включающему взаимодействие кремнезе мистых отходов производства фторист го алюминий с термически активирова ными известковыми отходами сахарноо производства при следующих соотноениях компонентов, мас,%: Известковые отходы сахарного производства 36,4-69,6 Кремнеземистые отходы производства фтористого алюминия 30,4-63,6 в качестве известкового компонента используют термически активирован- : ные известковые отходы сахарного производства и указанное соотношение исходных компонентов, Термическую активацию отходов сахарного производства проводят при 900-г950°С в течение 1-3 ч. Предлагаемый способ позволяет получить гидросиликаты за счет комплексного использования промышленных как кремнесодержащих, так и кальцийсодержащих отходов, Причем эти отходы являются тонкодисперсными и не требуют дополнительных энергетических затрат на измельчение и просеивание. Пример 1. Получение гидросиликата C-S-H (1), В качестве основных компонентов для составления сырьевой смеси используют известковые отходы сахарного производства следующего химического состава, мас.%: СаСО з MgCOj 8,46; органические вещества 11,70; SiO, 4,10; 0,50; азот 0,20; КО 0,24, термически активированные обжигом при 900°С в течение 2ч, их активность после обжига - 75% (СаО + MgO), а также кремнеземистые отходы производства фтористого алюминия следующего химического состава, мас,%: ,27; п.п.п, 11,43; фтористые соединения (в пересчете на фтористый алюминий) 4,80; СаО 0,40; 0,1. Отходы используют в виде шлама влажности 60-66%. Оба сырьевых компонента при молярном соотношении , и водотвердом соотношении взвешивают в количествах, мае, %: Активированные известковые отходы сахарного производства Кремнеземистые отходы производства фтористого алюминия Сырьевую смесь помещают в автоклав, заливают водой в необходимом количестве (до ), суспензию перемешивают и подвергают гидротермаль3 . ному синтезу: изотермический режим 125С, время 2ч. Характеристика продукта: содержа ние гидросиликата C-S-H до 95%, сте пень белизны высокая. В качестве пр месей отмечено небольшое количество инертных частиц, около 3% фтористог го кальция, примеси магния и алюминия, которые, возможно, заключены в решетке гидросиликатя. П р и м е р 2. Получение тобермо рита.. В качестве основных исходньлх ком понентов используют известковые отходь сахарного производства химичес кого состава, аналогичного примеру термически активированные обжигом при 950°С в течение 2 ч, активность 81,5% (СаО + MgO), удельная поверхность 500 , а также кремнеземи тые отход, производства фтористого алюминия следующего химического сос тава, мас.%: ,1; п.п.п. 28,2 фтористые соединения (в пересчете н фтористый алюминий) 9,2; СаО 0,3; 0,2; удельная поверхность 460 . Сырьевые компоненты при молярном соотношении ,80 и водотвердом соотношении взвешивают в количествах, мае,7,: Активированные известковые отходы сахарного производства36,4 Кремнеземистые отходы производства фтористого алкминия63,6 Проводят гидротермальный синтез.: изотермический режим 130°С% время 12 ч. Продукт синтеза - тоберморит с выходом 90% и примесями около 5% гидросиликата C-S-H, 3-5% фтористог кальция, инертных и непрореагировав ших частиц, следы гидроалюминитов. Продукт отличается высокой белизной и большим выходом. По известному способу чистый тоберморит полу чить невозможно: продукт синтеза более чем на 60% загрязнен примесями стабилизированного гидросиликата C-S-H. П р и м е р 3. Получение гиллебрандита. В качестве основных компонентов используют известковые отходы сахарного производства следующего химического состава, мас.%: СаСО 82,96 MgCOj 6,47; органи 1ес-кие вещества 434 5,93; SiO,, 1,58; Р,05 0,34; АЦО 2,27; Ре,0з 0,45, термически активированные при 900С в течение 1 ч, активность 71% (CaO+MgO), а также кремнеземистые отходы производства фтористого алюминия следующего химического состава, мас.%: SiC 62,1; п.п.п. 28,2; фтористые соединения (в пересчс те на фтористый алюминий) 9,2; СаО 0,3; RjO 0,2, удельная поверхность 460 . Сырьевые компоненты при молярном соотношении ,0 и водотвердом соотдзгошении взвешивают в количествах, мас.%: Активированные известковые сахарного производства62,0 Кремнеземистые отходы производства фтористого алюминия38,0 Проводят гидротермальный синтез: изотермический режим 1175°С, время 10 ч. Продукт синтеза - гиллебрандит с выходом продукта 90% и примесями фтористого кальция, инертных непрореагировавших частиц и следами гидроалкминатов. Прим ер 4. Получение гидрата r-c,s. в качестве основных компонентов для составления смеси используют известковые отходы сахарного проиёводства следующего химическою состава,мае .%: СаСО 82,96;. MgCO 6,47; органические вещества 5,93; SiO, 1,58; Р, 05- 0,34; . 2,27; Fe,,0 0,45, термические активированные обжигом при 900°С в течение 1 ч, активность 71% (CaO+MgO), а также кремнеземистые отходы производства фтористого алн в1ния следующего химического состава, мас.%: SiO, 87,5; п.п.п. 11,0; фтористые соединение (в пересчете на фтористый алюминий) 1,4; аО 0,1. Сьфьевые материалы, рассчиаанные на образование двухосновного гидросиликата кальция - гидрата у-С S, ри C/S 2,0 и , взвешивают ри следующем соотношении компоненов, мас.%: Активированные известковые отхода сахарного производства69,6 Кремнеземистые отходы производства фтористого алюминия30,4

Проводят гидротермальный синтез суспензии на основа данной смеси при температуре процесса в течение 20 ч. Получают продукт гидрат -С„S с выходом продукта 90% и примесями фтористого кальция, фтористых гидросиликатов и гиллебрандита.

И р и м е р 5. Получение гидрата ci-CjS.,.

В качестве исходных компонентов используют известковые отходы сахарного производства следующего химического состава, мас.%: CaGOj 74,80; MgCOj 8,46; органические вещества 11,70; SiO, 4,10; Р, О5 0,50;, азот 0,20; К,О 0,24, термические активированные отжигом при 950°С в речение 2ч, активность 81,5% (СаО + MgO), а также кремнеземистые отхода: производства фтористого алюминия следукщего химического состава, мае,Z: SiO 62,11; п.п.п. 28,2; фтористые соединения (в nepec4ete на фтористый алюминий) 9,2; СаО 0,3; 0,2.

Сырьевые компоненты при молярном соотношении C/S-2,0 и водотвердом соотношении взвешивают в количествах, мас.%:

Активированные известковые отходы сахарного производства . 58,8 Кремнеземистые отходы производства.фтористого алюминия41,2

Проводят гидротермальный синтез: изотермический режим 170С, время 10 ч. Продукт синтеза гидросиликат кальция - гидрат с выходом продукта до 90% и примесями фтористого кальция, фтористых гидросиликатов и гиллебрандита.

Полученные технические гидросиликаты отличаются высокой степенью белизны и большой удельной поверхностью - в пределах 1500 - 2200м /к Используемые отходы обладают высокой дисперсностью и необходимым химическим составом, указанным в приведенных примерах (химический состав термически активированных известковых отходов в пределах, мас.%:

Sic .J 3,18 - 8,57; ,50 - 5,32; 0,57 - 2,01; СаО 73,60 - 84,96 MgO 2,17 - 6,80; п.п.п. 2,36 - 4,10, активность термически активированных Ьтходов составляет 71,0 - 81,5%(СаО+ MgO), Термическая активация этих отходов позволяет устранить примеси органических веществ (выгорают) и обеспечивает регенерацию основного вещества до окиси кальция высокодисперсной, не требующей помола и обладающей высокой реакционной способностью. Этот процесс обходится в несколько раз дешевле, чем первоначальный ойкиг известняка, и,тем более, чем получения окиси кальция - реагента марки ЧДА. Активированные отходы, фактически претерпев повторный о6жиг (первичньй перёд производством сахара), приобретают разрыхленную структуру, высокоразвитую поверхность, что увеличивает их химическую активность и обеспечивает высокий выход конечного продукта с большой удельной поверхностью.

Предлагаемый способ обеспечивает получение и такого очень важного гидросиликата, как тоберморит, который по известному способу в виде индивидуального соединения получить невозможно из-за стабилизации гидро- силикатаC-S-H. Это обеспечивается благоприятным химическим составом известковых отходов сахарного производства, содержащих определенные примеси некоторых соединений, которые предотвращают стабилизацию гидросиликата C-S-H и сильно активизируют процесс образования тоберморита

Технико-зкономическое преимуществ предлагаемого способа состоит в том, что удешевляется-получение технических гидросиликатов в два раза, а также расширяется сьфьевая база за счет комплексного использования отходов. Способ более прост. Так как заменяет сложную технологию получения окиси кальция марки ЧДА(согласно известному способу) простой термической активацией известковых отходов сахарного производства.