CN101508441A - 熔融态硅酸钠直接溶解工艺 - Google Patents

Abstract

一种熔融态硅酸钠直接溶解工艺，从硅酸钠窑炉流出来的熔融态硅酸钠通过溜槽或其他工具直接进入硅酸钠溶解设备，熔融态硅酸钠在溶解设备中加水、滚动、溶解。各种模数尤其是高模数的硅酸钠均能够适应本发明的溶解工艺，本发明工艺加水比例为：熔融态硅酸钠比溶解用水等于1∶1.5～3，选择溶解压力0.1～0.8MPa。本发明节约大量水资源，无废水产生，环保性能好，简化了工艺，节约了能源、时间、人工、设备及成本，利用熔融态硅酸钠高温热量加热溶液水，进一步节能降耗，满足高模数硅酸钠溶解要求。

Description

熔融态硅酸钠直接溶解工艺

技术领域

本发明属于硅酸盐的生产工艺技术领域，具体地说，涉及一种硅酸钠的溶解工艺。

背景技术

硅酸钠是一种基础化工原料，传统硅酸钠生产工艺为：硅酸钠窑炉生产出来的熔融态硅酸钠先经水淬冷却生成固体颗粒，固体水玻璃颗粒再在一定温度和压力下溶解于水中。该过程需耗费大量的水资源，而且废水中含有部分硅酸钠，直接排放既污染环境，又造成浪费。从窑炉中生产出来的熔融态硅酸钠，温度在1200℃～1500℃，要先冷却为常温固体，然后又要加热溶解，熔融态硅酸钠本身所含热量未得到利用，被白白浪费。

专利申请号为94110544.x的中国发明专利公开了一种不需水淬操作的硅酸钠断料成型工艺，专利申请号为98207952.4的中国实用新型专利公开了一种干式硅酸钠的成型设备，但均未涉及其溶解方法和工艺，其熔融态硅酸钠所含热量均未得到有效利用。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种从窑炉生产出来的熔融态硅酸钠直接溶解工艺，省去了传统水淬冷却工艺，节约大量水资源，简化了工艺，无废水产生，无环境污染，利用熔融态硅酸钠所含热量加热溶液水，节能降耗，满足高模数硅酸钠溶解要求。

本发明采用的技术方案是：

从硅酸钠窑炉流出来的熔融态硅酸钠通过溜槽或工具直接进入硅酸钠溶解设备，熔融态硅酸钠在硅酸钠溶解设备中加水、滚动、溶解。各种模数的硅酸钠均能够适应本发明的溶解要求，其中高模数硅酸钠，如模数在3.0以上，尤其适应；

进入硅酸钠溶解设备前，该熔融态硅酸钠无需水淬冷却至常温，熔融态硅酸钠可以以较高温度进入溶解设备，进料温度从常温到1500℃均能满足工艺要求，进料温度越高，回收利用的热量就越多，系统就越节能；

在硅酸钠溶解设备加入熔融态硅酸钠前，溶解设备内可加入全部溶解所需用水或先加入部分用水，熔融态硅酸钠与溶解用水的比例为1：1.5～3；

在加完熔融态硅酸钠后，关闭进料孔，加入剩余水量，利用熔融态硅酸钠热量升温溶解，视情况可通入适量蒸汽，根据硅酸钠模数不同，选择溶解滚筒压力在0.1～0.8MPa的条件下溶解。模数高，压力高；压力越高，溶解时间越短。

当溶解滚筒中水玻璃浓度达到所需浓度10-60波美度时出料，硅酸钠溶液的温度在100℃～180℃。

熔融态硅酸钠直接进入的溶解设备结构为：在溶解滚筒的内壁增加一定长度的进料螺旋，溶解滚筒的进料口设在封头端口，进料端封头内壁设耐热夹套，并均布数块导料板，溶解滚筒由电动机通过减速机、大齿轮连接传动。

溶解滚筒内安装带孔弯管，溶解滚筒的封头外接旋转接头，旋转接头一端与带孔弯管连接连通，旋转接头另一端连接进气、进水、出料管道。

溶解滚筒的进料口和人孔采用椭圆内密封结构，盖板上设凹槽，凹槽内嵌密封垫。

进料口中心与溶解滚筒筒体中心线保持一致。

本发明提供了一种熔融态硅酸钠直接溶解的工艺方法，利用此项技术，可以省去传统水淬冷却工艺，节约了大量的水资源，而且无废水产生，无环境污染，简化了工艺，节省了设备、时间、人工费用，本发明将熔融态硅酸钠直接进入溶解设备，利用高温熔融态硅酸钠溶质热量，在溶解滚筒内加热溶液水，将熔融态硅酸钠转化为硅酸钠液体，节能显著。因采用的溶解滚筒为耐压设备，进料完毕后升压溶解，能够满足高模数硅酸钠溶解需求。

本发明产品，经检测，产品质量符合GB4209-1996工业硅酸钠标准要求，与硅酸钠冷态物料溶解相比(其他条件不变)，可缩短溶解时间1-3hr。

综上所述，有益效果为：

1、能够对硅酸钠窑炉刚生产出来的熔融态硅酸钠直接、连续进料溶解，可以省去传统的水淬工序，节约水淬用水，不产生废水。

2、能够充分利用高温熔融态硅酸钠溶质本身所含热量，减少熔融态硅酸钠溶解能耗，节约溶解时间，提高工作效率。

3、采用内密封结构，降低了溶解设备加压溶解时发生泄漏的几率，即使泄漏，溶液也不会直接沿径向向外喷射，既避免了烫伤事故的发生，又有利于溶解生产的正常进行。

4、特别适应高模数硅酸钠溶解的需要。

附图说明：

图1为本发明工艺流程图

图2为本发明溶解设备结构图、

附图1的标注说明：

1——水玻璃窑炉      2——窑炉出料口      3——进水口

4——溜槽            5——水夹套          6——可移动料斗

7——进料口                8——溶解滚筒             9——人孔

10——旋转接头             11——取样口              12——蒸汽管线

13——热水管线             14——压料管线            15——自来水

16——计量箱               17——出渣管线            18——放空阀

19——水玻璃贮罐           20——蒸汽管

附图2的标注说明：

8——溶解滚筒              21——进料口               22——耐热夹套

24——封头                 9——人孔                  25——进料螺旋

26——前滚圈               27——后滚圈               28——前托轮

29——后托轮               30——电动机               31——减速机

32——大齿轮               20——带孔弯管             33——蒸汽出孔

10——旋转接头             12——蒸汽管线             13——热水管线

14——压料管线             34——导料板               35——密封盖板

具体实施方式：

实施例1

从硅酸钠窑炉出料口流出来的熔融态硅酸钠，硅酸钠模数为3.5，通过带冷却水套的溜槽，经可移动料斗从进料口直接加入一个内径为1600mm，筒体长度为6000mm，容积为13.3m³的转动溶解滚筒中，通过时间控制加料量为3.5t，加入溶解所需用水7t。加料完毕后，停止滚筒转动，关闭进料孔，再启动滚筒，通入蒸汽。当溶解滚筒压力达到0.6MPa时，关闭蒸汽阀。检测溶解后水玻璃浓度为34波美度时，停止滚筒转动，出料，所需溶解时间约为2.5hr。经检测，其产品质量符合GB4209-1996工业硅酸钠国家标准要求，与硅酸钠冷态物料溶解(其他条件不变)相比，可缩短溶解时间2hr。

本实施例出料产品，经检验(分析依据GB4209-1996)，外观：淡青灰色；浓度：34Be′，Na₂O％：7.40％，SiO₂％：25.11％，模数：3.50，Fe％：0.014％，Al％：0.1％，水不溶物：0.06％。(参见参考资料2)。

实施例2

从硅酸钠窑炉出料口流出来的熔融态硅酸钠(硅酸钠模数为3.3)流入硅酸钠料斗，再通过料斗加入到一个容积为14m³的溶解蒸球，加料量为4t，熔融态硅酸钠加完后，通过计量箱加入溶解所需用水9t。盖好孔盖，通入蒸汽升温、升压到工艺所需要求0.4MPa，关闭汽阀。蒸球滚动溶解，溶解到浓度为30波美度时，出料，所需溶解时间约为3hr。经检测，其产品质量符合GB4209-1996工业硅酸钠国家标准要求，与硅酸钠冷态物料溶解(其他条件不变)相比，可缩短溶解时间1.2hr。

本实施例出料产品，经检验(分析依据GB4209-1996)，外观：淡青灰色；浓度：30Be′，Na₂O％：7.43％，SiO₂：23.78％，模数：3.30，Fe％：0.013％，Al％：0.09％，水不溶物：0.06％。(参见参考资料1)。

实施例3

从硅酸钠窑炉出料口流出来的熔融态硅酸钠(硅酸钠模数为2.44)，通过带冷却水套溜槽，经可移动料斗从进料口直接加入到一个内径为φ1600mm，筒体长度为6000mm，容积为13.3m³的转动溶解滚筒中，通过时间控制加料量为3.5t，加入溶解所需用水5.25t。加料完毕后，停止滚筒转动，关闭进料孔，再启动滚筒，通入蒸汽。当溶解滚筒压力达到0.2MPa时，关闭蒸汽阀。检测溶解后水玻璃浓度为45波美度时，停止滚筒转动，出料，所需溶解时间约为3.5hr。经检测，其产品质量符合GB4209-1996工业硅酸钠标准要求，与硅酸钠冷态物料溶解(其他条件不变)相比，可缩短溶解时间1hr。

实施例4

从硅酸钠窑炉出料口流出来的熔融态硅酸钠(硅酸钠模数为3.3)，流入硅酸钠料斗，再通过料斗加入到一个容积为14m³的溶解蒸球，加料量为4t，熔融态硅酸钠加完后，通过计量箱加入溶解所需用水12t。盖好孔盖，通入蒸汽升温、升压到工艺所需要求0.8MPa，关闭汽阀。蒸球滚动溶解，溶解到浓度为28波美度时，出料，所需溶解时间约为2.5hr。经检测，其产品质量符合GB4209-1996工业硅酸钠标准要求，与硅酸钠冷态物料溶解(其他条件不变)相比，可缩短溶解时间0.5hr。

参见附图1，高温熔融态硅酸钠从水玻璃窑炉1的出料口出料，经溜槽4直接进入溶解滚筒8的进料口7，溶解滚筒加水、加压溶解后，经旋转接头10、压料管线14进入水玻璃贮罐19贮存待用。

参见附图2，在传统的硅酸钠溶解滚筒筒体8的内壁，增加一定长度的进料螺旋25。在溶解滚筒转动时，熔融态硅酸钠能够沿着螺旋进入溶解滚筒内部。

溶解滚筒的进料口21设在封头端口，其中心与溶解滚筒筒体8中心线保持一致，进料端封头内壁设耐热夹套22，并均布3～5块导料板34，以保证溶解滚筒能够在转动过程中连续进料以及耐局部高温，保证不损坏滚筒。

溶解滚筒的进料口21和人孔9采用椭圆形结构，采用内密封方式，筒内压力越高，密封性越好。密封盖板35上设凹槽，内嵌密封垫，保证开启，密封垫留在盖板上，密封垫采用聚四氟乙烯耐用材质，可多次开启。

溶解滚筒内安装弯管20，弯管上开有很多蒸汽出孔33，溶解滚筒的封头24外接旋转接头10，旋转接头一端与带孔弯管20连接连通，旋转接头10另一端连接进气、进水、出料管道。

溶解滚筒由电动机30通过减速机31、大齿轮32连接传动，溶解滚筒上固定前滚圈26、后滚圈27，分别由前托轮28、后托轮29支承托起。

Claims (5)

1、一种熔融态硅酸钠直接溶解工艺，其特征在于：从硅酸钠窑炉流出来的熔融态硅酸钠通过溜槽或工具直接进入硅酸钠溶解设备，熔融态硅酸钠在硅酸钠溶解设备中加水、滚动、溶解。

2、根据权利要求1所述的熔融态硅酸钠直接溶解工艺，其特征在于：进入硅酸钠溶解设备前，熔融态硅酸钠无需水淬冷却至常温。

3、根据权利要求1所述的熔融态硅酸钠直接溶解工艺，其特征在于：在硅酸钠溶解设备加入熔融态硅酸钠前，溶解设备内可加入全部溶解所需用水或先加入部分用水，熔融态硅酸钠和溶解用水的比例为1：1.5～3。

4、根据权利要求1所述的熔融态硅酸钠直接溶解工艺，其特征在于：在加完熔融态硅酸钠后，关闭进料孔，加入剩余水量，利用熔融态硅酸钠热量升温溶解，并通入适量蒸汽，根据硅酸钠模数不同，选择溶解滚筒压力在0.1～0.8MPa的条件下溶解。

5、根据权利要求1所述的熔融态硅酸钠直接溶解工艺，其特征在于：当溶解滚筒中水玻璃浓度达到所需浓度10-60波美度时出料。

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