Способ получения растворимых силикатов щелочных металлов Советский патент 1983 года по МПК C01B33/32 

Изобретение относится к неорганической химии, к технологии получения растворимых силикатов, а именно к способам получения растворимых полисиликатов щелочных металлов или водных растворимых стеклообразных силикатов натрий-калия, и может быть применено в литейной проьишяенности, электродуговой сварке металлов, силикатных красках, теплоизоляционных материалах, клеющих и уплотняющих веществах, моющих средствах, .как депрессор пустой породы при флотации медно-молибденовых руд и др.

Извёстен способ получения силикатов щелочных металлов путем обработки песка (.диоксида кремния) содовым раствором. Смесь из песка (диоксида кремния ) и водного раствора карбоната натрия готовят при соотношении SiOntKaQ (1:1) (26,: 1), концентрации содового раст. вора 120 г/л Na OKctpS или 200 г/л , давлении 65-270 фунт/дм и t 155-213С. Получают растворимые силикаты натрия с кремниевым модулем SiOg

NaaOKcfvcrd:) -(2,8:1),

и происходит полное растворение диоксида кремния в течение 62 ч и выше. При протекании реакции между

5 карбонатом натрия и диоксидом креиния непреЕ%1вно удаляется диоксид углерода для поддержания необходимого давления и обеспечения успешного протекания реакции tl.

0 Недостатками известного способа являются низкая концентрация содового раствора (,200 г/л NagCOjJ и полученного силикатного натриевого раствора, низкий кремниевый модуль

. (flo-SiO itla Ona-jcr 2,8:1 ; полученного растворимого силиката.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения силикатов щелочных ме20таллов, заключающийся в обработке кварца или песка -водным раствором гидроокиси щелочного металла, в частности, гидроокиси натрия или калия, который смешивают с кварцем,

25 песком или кремниевой кислотой в смесительном устройстве при 200400 С, преимущественно при 200-270С, до образования сухой сьтучей реакционной смеси с молярным соотношением

30 Na2O:SiO2,0,5:l, а полученный из .сухой продукт отводят из смесительного устройства С 2). Недостатками известного способа являются высокая температура процес са (до , больише теплоэнергети ческие расхода, связанные с получен ем сухой реакционной смеси, низкий кремниевый модуль 1:2, необходимость использования только каустической щелочи, прерывность процесса, объясняющаяся необходимостью и трудностью отвода продукта из. смесительного устройства, и сложность процесса, связанная с необходимость растворения полученного продукта дл дальнейшего его использования, и связанные с этим тепловые расходы. Цель изобретения - интенсифи-кация процесса и повышение кремниейого модуля целевого продукта. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения растворимых силикатов щелочных металлов, включающему гидротермальную обработку высококремнеземнистых пород Щелочным раствором, содержащим карбонат натрия, при молярном соотношении Na20.,c,,,cT/Na Ou pS i Равным 0,43-0,46 для получения с1нликата натрия, и при молярном соотношении .jf:г/ ч к.cipЬ i равным 0,24-0,38.(KjO в пересчете на NagOKavcT получения силиката калия. При одинаковых концентрациях щелочей в растворе, принимая щелочное соотношение Каебкенст Ур 43 набNagOKoipS / людается уменьЪ1ение натриевой каус тической щелочи и увеличение натриевого карбоната-. Это приводит не только к растворению одинаково, взятого количества диоксида кремния, но и к снижению кремниевого модуля, что объясляется увеличение аниона Cof и равновесием SiO| . Известно, что катион Na может, соединять аниоя SigOi . Кроме того, наб.тодается и выделение в системе карбоната натрия. При повышении щелочного соотношения NagOKoivt T 0,46 уменьшает Z KctpS. ся содержание карбоната натрия, но увеличивается содержание натриевого каустика,-что при равных условиях взятого .диоксида кремния приводит к снижению кремниевого модуля. С увеличением же концентрации раствора натриевого карбоната и каустика по щелочному отношению начинается осаждение карбоната натрия согласно системы равновесия. Те же результаты получают и при использовании содосодержащего калиевогр каустического раствора, где щелочное соотношение - ЫагОкауст 0,24 - 0,38 (KgO ciT/cT пересчете на Ма20,,д.-г . Снижение щелочного соотношения ниже 0,24 приводит к уменьшению калиевой каустической щелочи в растворе и увеличению натриевого карбоната (при одинаковых концентрациях щелочи и взятого диоксида кремния. Наблюдается снижение кремниевого модуля при увеличении аниона СО , катион ,К более щелочной может соединять анион Si| О . При увеличении аниона СО2- Л нижается его способность соединяться с анионом Sia0|- . с повышением щелочного соотношения 0,38 при одинако. , во взятых количествах диоксида кремния, получаем раствор с низким кремниевым модулем. Увеличение общей концентрации щелочи при этом же соотношении приводит к осаждению карбоната натрия. Таким образом, щелочное соотнсндение содосодержащего натриевого каустического раствораЫагОка с-т 0,43 - 0,46 обеспечивает получение силиката натрия с кремниевым моДУлем SiOg 4 3 - 5 5 а Ма20ко. ь,ь, а соотношение Nag Ока-уст . Q 24 - О 38 . цс(рБ при калиевом каустическом растворе силиката калия с кремниевым модулем jj- -5,5- 7,2. -- Предлаз аемый способ обеспечивает возможность увеличивать растворимость кремнезема из высококремнеземсодержащего сырья. Его осаждение из щелочно-кремнеземистых растворов облегчается за счет Ьрисутствия СОГ иона. Для исследования используется кварцевый песок месторождения со следующим химическим составом,%: SiOi TiOa ACrtO п.п.п. 98,48 0,059 0,33 :И диатомит с содержанием,%: S±Oy AjOj TiO2 PejOj CaO .n.n+ KnOВЛ. 86 4,53 0,22 1,40 1,68 0,27 5,01 Пример . 130 г кварцевого песка указанного химического состава смешивают с 330 мл щелочного раствора с концентрацией 93,9 г/л ,, и 150,2 г/л в автоклаве при 2 ч. 5 результате получают 375 мл раствора силиката щелочного металлас содержанием 420 г/л SiO.2 / 90 Э-г/я K2%(yef, 152,3 г/л ,5