Способ получения гидросиликатного продукта Советский патент 1983 года по МПК C01B33/24 

(5-) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОСИЛИКАТНОГО Изобретение относится к технике приготовления тонкодисперсных гидроснпикатных продуктов, применяемых в качестве наполнителя в бумажной, лакокрасочной, резинотехнической промышле ностях, в производстве лечебно-профилактических зубных паст, а в качестве адсорбирующего и фильтрующего порошка в химической, нефтехимическойпромышленности, в химической чистке одежды и т.д. Известен способ получения тонкодисперсных гидросиликатов кальция путем взаимодействия окиси кальция и щелочно-кремнеземного раствора с последук щей фильтрацией, промьюкой и сушкой Cl При этом получают высокодисперсные продукты, которые применяют в качест ве наполнителя, а также адсорбирующего и фильтрующего порошка Недостатком этого способа являются большие расходы энергии, воды и времен ни, требующиеся для промьтки продукта от шелочи; высокий рН водной вы- ПРОДУКТА тяжки готовых продуктов (10,5-11,5), что ограничивает область их применения. . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гидросиликатов кальция путем взаимодействия окиси кальция и смеси тояко. дисперсной двуокиси кремния со фтористгмми соединениями в колетестве 1-5% в гидротермальных условиях с последук шей фильтрацией и сушкой продукта 1Г2 Ц. Недостатками известного способа являются высокая температура процесса. Например, синтез гвдрометасипикатного продукта C-S-H (1) протекает при 125°С в тefчeниe 2 ч, а синтез дву кальциевого гидросиликата - при 175220 С в течение 1О-20 ч; высокий рН продуктов llO,5-ll,5), что ограничивает область их применения. Целью изобретения является интенсвф каиия и упрощение процесса. Поставленная цель достигается спосо бом получения гидросиликатного продукта 3 путем взаимодействия окиси кальция с тонкодисперсным диоксидом кремния и фтористым алюминием в гидротермальны условиях с последующей фильтрацией и сушкой целевого продукта, причем фтори тый алюминий берут в количестве 62 5 вес.% в расчете на ййокскй кремния процесс ведут при 80-9 и при моляр ном соотношении СаО к S102 равном 0,2-1,7. Отличием способа является указанное количество фтористого алюминия, температура процесса и указанные молярные соотношения СаО и 5 i 02 В качестве смеси тонкодисперсной окиси кремния со фтористыми соедине - - ниями целесообразно применять отходы производства фтористого алюминия. Способ в отличие от прототипа обеспечивает возможность использовать указанные отходы с более высоким содержанием примесей (фтористых солей), что в практике встречается значительно часто. При этом становится возможным значительно снизить температуру процесса от 125-220° до 8О-95°С и проводить его при атмосферном давлении, что упрощает процесс, а также получать продукты с различными свойствами. С изменением содержания фтористого алюминия в силикагеле, а также молярного соотношения СаО: Si 02 в исходной смеси удельная поверхность и рН среды продуктов изменяются в широких пределах ( S 18-15О ,7-11,5), соответственно изменяются также адсорбционные и фильтрационные свойства. При этом получают практически чистый фильтрат, который можно возвращат в 11икл для дальнейшего использования. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает возможность организовать безотходное производство гидросилика- ных продуктов с различными свойствами по простой технологической схеме, ио пользуя при этом все находящиеся в отходе элементы. Предлагаемые значения служат достижению цели. Выход ,за их пределы не целесообразен. Так, например, уменьшение содержания Л С Fjниже 6,О% снижает интенстшность взаимодействия исходных компонентов и ограничивает возможность получения продуктов с различными свойствами. Увеличение же содержания (InOpHC- того алюминия выше 25% не улу апает 34 условий получения и свойств продуктов и поэтому не целесообразно,, Снижение температуры ниже 80°С не будет интенсифицировать процесса, повышение температуры выше 95°С не целесообразно. При 8О-95 С процесс протекает в течение 1-3 ч, что значительно быстрее, чем по прототипу (2-20 ч). Интервал мольного соотношения СаО: Si (0,2-0,8 используется тогда, кот да целевой продукт применяют в составе фторсодержаших лечебных зубных паст, а интервал 0,9-1,7 тогда, когда целевой .продукт применяют в качестве фильтровального и адсорбционного порошка. Уменьшение СаО;510„ниже О,2 ухудшает степень чистоты фильтрата и не полностью используются все содержашиеся в силикагеле элементы. Увеличение соотношения выше 0,8 приводит к повышению рН водной вытяжки Продукта, а также его адсорбционных и фильтрационных свойств, чтоне желательно при применении полученных продуктов в качестве наполнителя. Интервал молярного соотношения СаО: Si02 0,9-1,7 обусловлен улучшением адсорбционных и фильтрационных свойств продуктов и выход за граничные значения ухудшает их. Способ был апробирован как в лабор торных условиях ИОНХ АН Армянской ССР так и в полупромышленных, на его Опытном заводе. Продукт, полученный при использовании отходов , с содержанием 19,8% AEFj и молярном отношением СаО: SJO 0,66, обладающий высокой степенью белизны (96% по Ва504), дисперсностью 1-30 мкм, низкой удельной поверхностью (30 ) и оптимальной рН водной вытяжки (9,0), был испытан в качестве абразивного и шлифовального материала в составе фторсодержащих лечебных зубньтх паст. Продукт, полученный при молярном соотношении СаО: обладающий хорошей адсорбционной и фильтрационной способностью (удельная поверхность 146 м /г) ,был испытан в качестве адсорбирующего и фильтрующего порошка на фабрике химической чистки одежды Арабкир. Пример. Берут 100 г силикагел1 -отхода производства фтористого алк миния с содержанием 6,0% ACF, и 03,0% S10,j в пересчете на сухое вещество в реактор, снабженный пропеллерной меша;ь59Sкой, добавляют воду по расчету получения суспензии с соотношением 1. При постоянном перемешивании подогревают до 80 С и добавляют 115 мл известкового молока с концентрацией 150 г/л СаО по расчету 0,2 моль СаО на каждый моль SiOy Смесь перемешивают при в течение 3 ч. Полученную пульпу фильтруют под вакуумом и сушат при тем. пературе до . Получают белый, тонкодисперсный продукт с удельной поверхностью по БЭТ ( N5) 18 и рН водной вытяжки 6,5 со следующим химическим составом, %: СаО 13,35; Si 02-71,5; ЛС20з2,80; F 3,12 потери при прокаливании (Н2,О) 9,2. П р И М е р 2. Берут 1ОО г силикагеля-отхода производства фтористого алк миния с содержанием 10,0% A2f и 90% SiOj в пересчете на сухое вещество в реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, добавляют воду по расчету получения суспензии с соотношением 1. Суспензию подогревают при постоянном пере;мешивании до , добавляют 280 мл известкового молока с концентрацией 150 г/л CdO по расчету 0,5 моль СаО на каждый моль S i 05. Смесь перемещ.ива- ютпри 9С/С в течение 2-х ч.Полученную пульпу фильтруют под вакуумом и сушат при температуре до 2ОО°С. Получают белый, тонкодисперсный продукт с удельной поверхностью по БЭТ ( N2) 35 м /г и рН водной вытяжки 8,6 со следующим химическим составом, %:CdO 26,2О; SiOQ 56,20i ,3,75; F 4,22 пехтери при прокаливании (Hi/D) 9,6О. П р и м е р 3. Берут 1ОО г силика- геля-отхода производства фтористого алю миния с содержанием 25% AEFj и 74% 510g пересчете на сухое вещество. В реактор, снабженный пропеллерной мешал кой, добавляют воду по расчету попуч.&ния суспензии с соотношением , подогревают при постоянном перем&шивании до 9О°С, добавляют 367 мл известкового молока с концентрацией 150 г/л СаО по расчету 0,8 моль СаО на каждый моль 5 i Oj . Смесь перемешивают при 95°С в течение 1 ч . Полученную пульпу фильтруют под ва куумом и сушат при температуре до 20О°. Получают белый, тонкодисперсны продукт с удельной поверхностью по БЭТ ( NI) 25 и рН водной вытяжки со следуюишм химическим составом, %: СаО 30,1; 5t0240,3;. ЛВуО,,3,3 F 9,3; потери при прокаливании () 12,0. 3 П р и м е р 4, Берут 100 г силик -, геля с содержанием 6,0% ASF к 93% Si 02 в пересчете на сухое вещество в еактор, снабженный мешалкой, добавляют оду по расчету получения суспензии с отношением . Суспензию подогревают при nocTOsmHOM перемешивании до 90 С, добавляют 52 О мл известкового молока с концентрацией 150 г/л СаО, по расчету О, 9 моль СаО на каждый моль SiOQ . Смесь перемешивают при 9О°С в течение 2 ч. Полученную пульпу фильтрукзт под вакуумом и сушат при температуре до 20О°С, Получают белый, тонкодисперсный продукт с удельной поверхностью 1ОО м /г и рН водной вытяжки 10,5 со следующим химическим составом, %: СаО 37,7; 5i0245,O; АВуО 1,76; 1,96. потери при прокаливании (). 13,55. П р и м е р 5. Берут 10О г силик геля с содержанием 10,O%/4EFjH 90% SiOjB пересчете на сухое вещество в реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, добавляют воду по расчету получения суспензии с отношением . Суспензию подогревают при постоянном пepe ешивании до 9О С и добавляют 666 мл известкового молока с концентрацией 15О г/л СаО по расчету 1,2 моль СаО на каждый моль SiO Смесь перемешивают при 95°С в течение 2 ч. Полученную пульпу фильтруют под вакуумом к сушат при температуре до 200С. Получают белый, тонкодисперсный продукт с удельной поверхностью 140 м /г и рН водной вытяжки 10,5 со следующим химическим составом, %: СаО 42,35; 5i02 38,10; 2,56; F 2,88; потери при прокаливании (НгО) 14,ОО. Пример 6. Берут 1ОО г силик геля с содержанием 25, 5i02 74,0% в пересчете на сухое вещество в реактор, снабженный пропеллерной: мешалкой, добавляют воду по расчету получения суспензии с отношением . Суспензию подогревают до 9 О С, добавляют 78О мл известкового молока с концентрацией 15О г/л СаО; по расчету 1,7 моль СаО на каждый моль . Смесь перемешивают при 95°С. в течение 3 ч. Полученную пульпу фильтруют под вакуумом и сушат при температуре 9О-200°С. Получают белый тонкодисперсный продукт с удельной поверхностью НО и и рН водной вытяжки 10,7 со следующим химическим составом, %: СаО ,44,5:

79Se6S38

St Oj 28,1; 5,75j F 6,43; потери имодействии силикагеля-сугхода произвол при прокаливании (HjO) 15,2,ства фтористого алюминия ( 19,8/ь)

Качественные показатели гяаросяпя молярных отношениях СаО: SiOj в исхолкатных продуктов, полученных при вай- s ной смеси приведены в таблице.

.и известкового молока при различных

Способ прост в исполнении, coj amaeT расход энергии, посжоляет получать такие пенные для народного хозяйства продукты, как наполнитель, адсорбент, фильтру99S685310

юший порошок, и дает экономический э личестве 6-25 вес,%, в расчете на ди5 ® ксид кремния и процесс ведут при 8ОФормула изобретения2. Способ по п.1, отличаю1 Способ получения гидросиликатпогомолярном соотношении СаО к Si0,7 , равпродукта путем взаимодействия окисином 0,2-1,7, кальция с тонкодисперсным диоксидомИсточники информации,

кремния и фтористым алюминием в гид-принятые во внимание при экспертизе

ротермальных условиях с последующей .1. Авторское свидетельство СССР

фильтрацией и сушкой целевого продукта,№ 281438, кл. Q О1 В 33/24, 197О. отличающийся тем, что, с2. Авторское свидетельство СССР

целью интенсификации и упрощения про-№ 597637, кл. G О1 В 33/24, 1978

цесса, фтористый алюминий берут в ко-(прототип).

5щ и и с я тем, что, процесс ведут при