Способ получения метасиликата кальция Советский патент 1983 года по МПК C01B33/24 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАСИЛИКАТА

1

Изобретение относится к производству силикатных материалов, в частности к силикатным наполнителям и пигментам (промышленность полимеров, лакокрасочная, бумажная и т.п.), а также к комплексной переработке алюмосиликатных пород в глиноземном производстве.

Известен способ получения метасил ката кальция путем каустификации шелочно-кремнеземистого раствора извеотью или известковым молоком при по1рышенных температурах, которую прово-, дят в две стадии и на вторую подают 1/3 исходного раствора С 1 .

Недостатками известного способа являются большой расход энергии при обжиге карбоната кальция; для получения целевого продукта используют известь или известковое молоко; сложность аппаратурного оформления; сложность npcvцесса, включающего двухстадийную каухх тифйкацию; большой расход электроэнв1 гии. КАЛЬЦИЯ

Наиболее близким к изобретению и достигаемому результату является способ получения метасиликата кальция путем взаимодействия карбоната калыщя со елочно-кремнеземвстым раствсфом пря повышенной температуре с последующей фильтрацией, промьткой и сушкой Г23 .

Недостатками известного способа я ляются частичный переход из ккрбоввта кальция СоЗ- иона на твердой фазы в жидкую; большой расход шелочно-времвв-.iQoO

земистого раствора (имея ввиду Q

О,2-О,8); необходимость дальнейшей обработки полученного маточника дла IS обескремнивания (имея ввиду получение силикатных продуктов) щелочных р«ютв1 ров, для повторного использования щелочных растворов в технологическом цикле; необходимость каустификашга щелочных карбонатов, образующихся во время процесса, для обеспечения повторного, вспользовання щелочного pacTBCv pa; с увеличением содержания СХ) - иона в растворе задерживается получение . NolQOKcwc ,,. ,,-, гидросипиката кальция .i -.vO.oT) а кслрБ Целью изобретения является упрощуние и удешевление процесса. Поставленная цель достигается описываемым способом получения метасиликата кальция, включающим взаимодействие нефелинового шлама со щелочнокремнеземистым раствором с соотношением . .21,33,при повышенной температуре с последующей фильтрацией, промывкой ti сушкой, причем нефелиновый шлам берут с молярным соотношением;-± 2C«O.Si0 1,65-2,66, обработку которого ведут щелочнокремнеземистым раствором, i полученным после гидрохимической обработки нефелинового шлама содовым рас-гвором с содержанием 5 0-9 О г/л S-iOg, 8О-12О г/л и 6О-1ОО г/л Na OKcipe. Отличием способа 5твляется использование в качестве исходного компонента нефелинового шлама и указанные молярные соотношения. При комплексной переработке нефел нового концентрата на глинозем, поташ, соду, портландцементный клинкер на действующих заводах возможно и получение гидрометасиликата кальция как адсорбента, необходимого для народного хозяйства. Нефелиновый шлам гвдрохимически об рабатывают содовым раствором для полного извлечения Si 02 и получения однокомпонентной шихты для цементного производства (2,5-3 CaO-SiOQ) и получают карбонат кальция (, пригодный для повторного использования в глиноземном производстве для приготовления шихты спекания. Содовые же растворы частично каустифицируют и получав ют едкий натр, С увеличением ОН - иона в растворе во время каустификации уменьшается взаимодействующий характер, карбонатног раствора с нефелиновым шламом и проис ходит обратный процесс - 51 02 переходит в осадок, аСОд - в раствор. При взаимодействии новообразованного на поверхности частиц нефелинового шлама СаСО с щелочно-кремнеземистым раство ром образуется гидросиликаткальция. Уменьшение же содержания иона в растворе показывает, что увеличение в ИСХОДНОМ щелочно-кремнеземистом растворе его содержания ухудшает процесс взаимодействия нефелинового шлама с щелочно-кремнеземистым раствором и соответственно получение гидросиликата кальция.f В данном способе представлен оптимальный химический состав исходного щелочно-креквнеземистого раствора с со ОчО о-зсг1.2-1,33. При отношением-, ««гОкарб . Ьнижении этого соотношения происходит частичная каустификация натриевого карбоната нефелиновым шламом и не получается кондиционного продукта. Для получения кальция используют щелочно-Kpeiv неземистые растворы, которые получают при гидрохимической обработке нефелинового шлама содовым раствором и содокаустическим раствором кремнеземсодержащего сырья. Это не те растворы, которые, в основном, можно получать при комплексной переработке нефелино-вого сырья. Полученный щелочно-кремнеземистый раствор после гидрохимической обработ ки нефелинового щлама содовым раствором с содержанием S4 Og 9-30 г/л повторно используют для гидротермальной обработки нефелина с получением щелочно-кремнеземистых растворов с содержат нием Si02 ЗО-90 г/л. Кроме этого, малокремнеземсодержащие кремнеземистые растворы осаждают силикагель путем карбонизации, которые в дальнейшем растворяют в содо-кауст№ческом растворе предлагаемых концентраций и Т.Д, Предлагаемые концентрации щелочнокремнеземистого раствора 50-9О г/л 5iO2, 8О-120 г/л Мс|20 д,5;и 6О1ОО г/л Nc(2 О .,g являются оптимальными, обеспечивают успешиое протекание процесса. Содержание щелочно-кремнеземистого р.аствора ниже 50 г/л Si 0/2 и 60 г/л Nc(20 cip6- целесообразно, так как это ухудшает и усложняет процесс взаимодействия нефелинового шлама с раствором. Повышение же с 2 ко|р6 ьпие 10О г/л приводит к получению некондиционного гидрометасиликата натрия, при этом молярное соотношение .д повышается от 0,9-1,05 до 1,2-1,о. Увеличение концентрации кремнезема выше 9О г/л до 15О г/л npaKTH-iecKH не возможно, так как при переработке нефелинового сьфья и нефелинового шла5ма такие концентрированные растворы не получают. Их же получение очень усложняется и удораживает процесс, так как приводит к большому расходу энергии, уменьшается производительность фильтра, увеличивается степень промывки полученного осадка, усложняется аппаратурное оформление и требуется соответ ствующее оборудование. Содержание кремнезема тцелочно-крем неземистого раствора и натриевого карбоната также служит достижению цели, так как процесс взаимодействия нефелинового шлама успешно протекает в предлагаемых пределах, выход же за эти пределы ухудшает процесс взаимодействия. Так,например, увеличение этих содержаний не приводит к получеНИ19 кондиционного продукта, чувствуетс влияние -иона и в этих условиях у намного увеличиваются теплоэнергетические расходы, требуются специальные аппараты и агрегаты. С уменьшением молярного соотношен SiOo ,65 увеличивается твердая 2Co(0-5i02 фаза (нефелинового шлама) в реакционн смеси, что соответственно приводит к получению не кондиционного продукта и присутствию нереагируюшего СаО в продукте. Когда в фильтрате остается 15-17 г/л SiO , при поднятии темпера туры процесса до 150°С получается ко

APjOj

SiOrj

2,68 30,2

Пример. Берут 35 г нефелинового шлама и смешивают в реакторе с 40 31О мл щелочно-кремнеземистого раст вора, имеющего 88,7 г/л SiO2 98,2 г/л Naj Koivc 70 г/л и поднимают температуру до 100 с

СаО

Si 02 42 7 45,36 ,. 250 мл фильтрата с 53,7 г/л Si 02, .10,37 г/л Nd OKavcH 62,7 г/л МагОкс рб П р и м е р 2. Берут 55 г нефелвновйго шлама и смешивают в реакторе с 300 мл щелочно-кремнеземистого раствора с содержанием 88,7 г/л SiOji

5i02

СаО 43 1 46,12

(шиН-вл)

Проч.

RjO

СаО 4,7 1.7 57,8

экспозицией процесса 1,5 ч, при .

После фильтрации и промывки полученной суспензии осадок сушат. Получают 45,2 г сухого осадка со следующим химическим осадком, %:

Проч. (пшгЬвл)

FeaOj 6,37

0,93

1,76

R«2.0 Проч. (шпгИвл)

0,83 7,0 1,75 52 диционный продукт, но при атом усложняется и удораживается процесс за счет увеличения теплоэнергетических расходов и степени промывки полученного осадка содовым раствором. Повьпцение же молярного соотношения Si 02 2СаО- SiO ™® 2,66 приводит к увели-1ению степени взаимодействия, но с ув личением при этом жидкой фазы уменьшается производительность фильтра. Следовательно, предлагаемые значения упрощают процесс фильтрации. Способ состоит в следующем. Щелрчно-кремнеземистый раствор с содержанием 50-90 г/л Si02, 80-; 120 г/л ,,,. , 60-100 г/л NdjOKOpjr смешивают с нефелиновым шламом с молярном соотношением оХ -Tt- Ijil/dO- 5i02 ,65-2,66 в реакторе при Ж:Т(6-.. -10) :1 и температуре 9О-1ОО°С в те, чение 1,5-2,5 ч. Полученную суспензию фильтруют и промьгоают и в результате получают гидрометасиликат кальция с удельной поверхностью 20О-225 . Нефелиновый шлам измельчают до тоннвны помола, проходящей через сито 0,12 мм, потом используют для ведения процесса. Химический состав использованногчэ нефелинового шлама, %: 12О.2 г/лМо Окаас. 2 г/л Ма ОкйрБи поднимают температуру до с экспозицией 2,5 ч при . После фильтрации и промьткв полученной су певзив осадок сушат. Получают 70 г сухО1ч осадк1а, имеющего химический состав, %: и 21О мл фильтрата с схщержанием: 17,3 г/л , 127,5 г/л,.MdrjOK«: c и 94,8 г/л П р в м е р 3. Берут 35 г нефелвнсжого шлама и смешивают в реакторе ЗЮ мл шелочно-кремнеземвстого растч вора, имеющего содержание 55,3 г/л Si 02 О 44,65 1,86 и 245 мл фильтрата с содержанием: 18,32 г/л Si02 , 83,7 г/л NanO,.... и 57,9 г/л (4d,i0 p6Предлагаемый способ прост в исполнении, удешевляет процесс получения метасиликата кальцин за счет использования шлама и дает большой экономинео кий эффект. : Ф о рмула взобр е т е ни я 1. Способ получения метасвликата кальция, включающий взаимодействие кальцийсодержавхего материала с шелочно-кремнеземвстым раствором при повы шевной температуре с последующей филь трацией, промывкой и сушкой, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевлення процесса, в ка честве кальцийсодержащего материала исдольауют нефелиновый шлам, а щелочsa. 8 Si62 , 8О.7 г/л NoijO g,,, и 6О г/л кар6 И поднимают температуру до 10О С с экспозицией процесса 2,О ч при . После фильтрации и промьтки полученной суспензии осадок сушат. Получают 44,5 г сухого осадка CQ следующим XHMHNiecKiiM составом, %: Проч. () ,81О,988,87 но1фемнеземистый раствор берут с соот-, ношением ,CT/N«20Rcip6 Р ным 1,2-1,33. 2.Способ по П.1, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что нефелиновый шлам берут из расчета моляцрногос соотношения Si02/2Co(, равного 1,65-2,66. 3.Способ по П.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве щелочнокремнеземистого раствора используют раствор, получйнниЗ после гидрохимичеокой обработки нефелинового- шлама содо- вым раствором, содержащий 5 О-9О г/л 51 02 80-120 г/л и 6О100 г/л . ИсточнЕкн информации, принятые .во внимание при з(кспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №281438, кл. С 01 В 33/24, 197О. 2.Авторское свидетельство СССР яо заявке № 2931498/23-26, кл. С О1 В 33/24. 1980 (протртда).