CS239831B1 - Sposob přípravy disperznébo materiálu na báze hydrooxidu křemičitého - Google Patents

Abstract

Vynález sa týká spósobu příprav materiálu na báze hydrooxidu křemičitého. Podstata přípravy spočívá v tom, že v prvom stupni sa připraví roztok kyslého sólu kyseliny kremičitej zmiešaním roztoku kremičitanu sodného alebo draselného s roztokom anorganické) alebo organickej kyseliny. Tento kyslý sól sa v druhom stupni vmiešava k roztoku kremičitanu sodného alebo draselného, zahriatemu na teplotu 50 až 99 °C tak, že 30 až 50 % objemu kyslého sólu sa přidá počas prvých 10 až 20 % celkového· času reakcie, potom sa nechá zmes zrieť do 30 až 60 % celkového času reakcie, přidá sa zvyšok kyslého sólu a nechá sa zrieť až do 90 % celkového času reakcie, načo sa zmes zneutralizuje kyselinou do pH 5 až 4. Celkový čas reakcie je 60 až 120 min. Vzniknutá suspenzia sa oddělí od materského roztoku, filtračný koláč sa premyje, vysuší, podrví a ivelkostne vytriedi. Vynález má použitie ako aktivně zahusťovadlo v gumárenskom priemysle, plastikárskom priemysle, farmaceutickom priemysle, priemysle papiera.

Description

239831

Vynález sa. týká spósobu přípravy disperz-ného materiálu na báze hydrooxidu křemi-čitého.

Vačšina dosial' známých postupov přípra-vy zrážaného hydratovaného oxidu (křemiči-tého vychádza z vodných roztokov alkalic-kých kremičitanov, t. j. z vodného skla, zktorých sa pomocou anorganických kyselinzráža hydrooxid křemičitý (britský patentč. 1 13)2 831; britský patent č. 1105 658).Podlá britského patentu č. 710 015 sa roztokkremičitanu zráža kyselinami v přítomnostichloridu sodného. V inom postupe sa do roz-toku kremičitanu vpúšťajú, súčasne ale od-delene, zriedené roztoky kremičitanu a ky-seliny (britský patent č. 1043 282).

Podl'a USA patentu č. 2 601 235 sa hydro-oxid křemičitý připravuje súčasným přidá-váním zríedeného vodného skla a kyselinysírovej do alkalického sólu kyseliny křemi-čité] pri definovaných koncentračných, ča-sových a teplotných podmienkach.

Iné postupy používajú na zrážanie hydro-oxidu křemičitého z roztokov kremičitanovkyslo reagujúce plyny, ako je oxid siřičitýalebo oxid uhličitý (britský patent č. 945 Í23;britský patent č. 1 122 588; britský patentč. 1122 589).

Teraz bol nalezený výhodnější sposob,jeho podstatou vynálezu je příprava hydro-oxidu křemičitého vykonávaná v dvoch stup-ňoch: V prvom stupni sa připraví kyslý sól ky-seliny kremičitej zmiešaním kyseliny, vy-bratej zo skupiny anorganických kyselin,akými je kyselina sírová, kyselina chlorovo-díková, kyselina dusičná, alebo organickýchkyselin, akými je napr. kyselina mravčiaalebo kyselina octová, s koncentráciou zod-povedajúcej kyseliny medzi 5 až 35 %, s vý-hodou s koncentráciou 10 až 30 %, s roz-tokom kremičitanu alkalického kovu, s vý-hodou kremičitanu sodného alebo draselné-ho, s koncentráciou 30 až 300 g oxidu kře-mičitého v 1 litri roztoku kremičitanu.

Takto připravený kyslý sól sa v druhomstupni primiešava k roztoku kremičitanusodného alebo draselného, zahriatemu na50 až 99 °C, výhodné nad 90 °C, ktorý mápočiatočnú koncentráciu 30 až 250 g oxidukřemičitého v 1 litri roztoku kremičitanu,s výhodou s koncentráciou 40 až 120 g oxi-du křemičitého v 1 litri roztoku kremičitanu.

Primiešavanie roztoku kyslého sólu sa ro-bí za miešania tak, že 30 až 50 % objemukyslého sólu sa přidává do roztoku kremi-čitanu počas prvých 10 až 20 % celkovéhočasu reakcie, potom sa ponechá reakčnázmes za miešania a udržiavania teplotyzrieť do 30 až 60 % celkového času reakcie,načo- sa postupné za miešania a udržiavaniateploty přidává v priebehu dalších 10 až 20% celkového času reakcie zvyšok roztokukyslého sólu, zmes sa ponechá zrieť do 90% celkového času reakcie, načo sa reakčnázmes zneutralizuje a upraví zriedenou, 5až 25 %-nou kyselinou, výhodné rovnakého druhu aký sa použil pri príprave kysléhosólu, tak, aby v konečnom čase reakcie ma-la zmes hodnotu pH rovnú alebo· nižšiu ako 5.

Množstvo kyseliny, použitej na tvorbu kys-lého sólu představuje 50 až 80 % celkovéhomnožstva kyseliny, ktoré je potřebné na ú-plnú reakciu a neutralizáciu alkality celejnásady kremičitanu, t. j. kremičitanu, po-užitého na iprípravu kyslého sólu v prvomstupni spolu s kremičitanom z reakčnej ná-sady v druhom stupni,, do pH rovnom alebo*nižšom ako 5.

Množstvo kremičitanu, použitého na pří-pravu kyslého sólu v prvom stupni předsta-vuje 30 až 50 % celkového množstva kre-mičitanu, použitého v reakčnom procese voibidvoch stupňoch. Pod celkovým reaikčnýmčasom sa rozumie doba od počiatku pridá-vania kyslého sólu k násadě kremičitanu vdruhom stupni až po dobu dosiahnutia pH == 5 pri neutralizácii. Obyčejné sa táto dobapohybuje v rozmedzí 60 až 120 minut. Získaná suspenzia sa potom oddělí od ma-terského roztoku filtráciou alebo odstředě-ním, filtračný koláč sa premyje vodou, abysa zbavil zvyškov materského roztoku a vy-suší sa. Teplota sušenia sa odporúča 60 až300 °C. Výsušky sa rozmelnia alebo podrvia,v případe potřeby aj velkostne vytriedia. Výhodou vynálezu je získanie produktu svyššími technickými parametrami. Přikladl 1

Do smaltovaného kotlá s miešadlom sa zamiešania předloží 120 1 vody a 20 1 65 %hmotnosti kyseliny dusičnej. Potom rýchlos-ťou 5Ό 1 min1 sa primiešava 220 1 roztokukremičitanu draselného s koncentráciou 48gramov oxidu křemičitého v 1 litri roztokukremičitanu.

Po připuštění všetkého kremičitanu sakyslý sól zahřeje na teplotu 50 °C a okamži-té sa započne přidávat do reaktora, opatře-ného miešadlom a vykurovacím hadom, v.ktorom je předložených 100 1 roztoku kre-mičitanu draselného s koncentráciou 110 goxidu křemičitého na 1 liter roztoku, ktorýje predohriaty na teplotu 55 °C. Pripúšťaniekyslého· sólu sa robí plynule a za miešaniatakou rýchlosťou, aby sa v priebehu 15 minpřipustilo 160 1 roztoku kyslého sólu. Asi 5minút od počiatku pripúšfania sa začínatvořit zákal, ktorého intenzita postupné na-rastá za súčasného zvyšovania viskozity re-akčnej zmesi.

Počas pripúšťania sa reakčná zmes v re-aktoři intenzívně zahrieva tak, aby teplotapri skončení pripúšťania po 15 min dosiahlaminimálně 70 °C. Po přidaní vyššie uvede-ných 160 1 roztoku kyslého sólu sa zmes len20 min mieša pri udržiavaní teploty nad 70stupňov C. Počas tejto periody zrenia do-chádza k maximálnemu zvýšeniu viskozity,načo viskozita postupné začína klesat. Po 239831 3 tejto zrecej peťióde sa opat začne s přidá-váním zvyšku (200 1) kyslého sólu, kíorýsa plynule a nepřetržíte přidává za mieša-nia a. udržovania teploty nad 70 °C talk, abysa do reakčnej zmesi vpravil peč as 20 až25 min.

Nato sa reakčná zmes ponechá opať zrieťpo dobu 20 min. Potom sa k nej připustízriedená'10 % hmot, kyselina dusičná tak,aby sa pcčas 10 min zvyšná alkalita zne-utralizovala a suspenzia dosiahla pH '= 5.Suspenzia sa z reaktora vypustí cez filtrač-ně zariadenie, kde sa odstraní materskýroztok, načo po premytí sa filtračný koláčvysuší pri teplotě 150 CC. Získá sa viac ako 23 kg materiálu na bázehydrooxidu křemičitého, vo formě výsuškov,ktorý po pomletí na zrnitost pod 50 /tm mož-no použit alko plnidlo. Z materského roztokumožno po zahuštění nechať vykrystalizovatdusičnan draselný. Příklad 2 V reakčnej nádobě sa k násadě 36 kg 93percent hmotnosti kyseliny sírovej v 200 1vody pripúšfa za miešania 200 1 roztoku kre-mičitanu sodného s koncentráciou, 176 goxidu křemičitého v 1 litri roztoku kremi-čitanu. Získaný kyslý sól sa potom zahřejena teplotu 90 C a okamžité sa započne pri-púštať do reaktora, opatřeného miešadloma vyhrievaním, .v ktorom je předložených ana teplotu 93 C'C zahriatych 1000 1 vodyspolu s 200 1 kremičitanu sodného s obsa-hom 305 g oxidu křemičitého v 1 litri.

Kyslý sól sa pripúšta za miešania rých-losfou 15 1 min"1 po dobu 12 min, načo sapripúštanie přeruší a zmes sa v reaktoři priudržiavaní teploty 93 až 96 °C počas 40 minlen mieša. Po tejto době sa opat začne s při-dáváním kyslého sólu, kým sa všetok sólnepřipustí do reaktora (16 min], pfičom sateplota udržiava stále na 95 + 2 °C. Až do90 min od počiatku reakcie, t. j.. od začiatkupridávania prvej dávky kyslého sólu do re-aktora, sa zmes ponechává zrieť, načo sazačne s pripúšťaním zriedenej 15 % hmot-nosti kyseliny sírovej do reaktora tak, abypočas 10 min došlo k neutralizácii reakčnejzmesi a táto dosiahla hodnotu pH 5, připad-ne až pH 4.

Reakčná suspenzia sa přepustí cez kalo-lisy, premyje a filtračný koláč sa vysuší priteplotách 120 až .150 °C. Vzniknuté výsuškysa rozmelnia. Získá sa okolo. 100 kg jemnepráškovitého hydrooxidu křemičitého. Z ma-terského roztoku možno po zahuštění zís-kat krystalický síran sodný. P r í k il a d 3 K 100 1 37 % hmotnosti kyseliny chloro-vodíkovej zriedenej 100 1 vody sa pomaly zaintenzívneho miešania přidá celkove 200 1kremičitanu sodného s koncentráciou 136 goxidu křemičitého v 1 litri roztoku kremi- 8 . čítánu sodného. Vzniknutý kyslý sól sa pri-pňšťa k 450 1 roztoku kremičitanu sodéhos koncentráciou 85 g oxidu křemičitého v1 litri roztoku kremičitanu, předloženého vreaktore a zahriateho na teplotu 92 °C tak,že počas prvých 15 min sa přidá 180 1 kys-lého sólu, načo sa v priebehu 40 min zmesponechá za miešania zrieť, potom v prie-behu dalších 20 min sa přidá zvyšných 220litrov roztoku kyslého sólu. ;

Po přidaní všelikého sólu sa reakčná .zmesponechá za miešania zrieť, načo sa v prie-behu 10 min připustí 5 % hmotnosti roztokkyseliny chlorovodíkovej tak, že hodnota pHreakčnej zmesi dosiahne 5 až 4. Suspenziasa prevedie na filter, premyje od materské-ho roztoku a vysuší. Výsušky sa rozmelnia 'na zrnitost pod 40 μπι. Příklad 4

Do kotlá sa předloží 10 1 99 % hmotnostikyseliny mravčej spolu s 90 1 vody. Do toh-to roztoku sa pripúšta rýchlosíou 5 až 7 1min"1 roztok, připravený zmiešaním 50 1kremičitanu sodného s koncentráciou 305 goxidu křemičitého v 1 litri roztoku, s 20 1vody. Vzniknutý kyslý sól kyseliny křemiči-té j sa pripúšta k násadě, vzniknutéj zmieša-ním 90 1 vodného skla. sodného s hustotou1,37 g cm-3, á 800 1 vody, zahriatej na tep-lotu 93 °C tak, že počas prvých 10 min sapřipustí 80 1 kyslého sólu, načo· sa pri udr-žovaní teploty na 95 °C a miešaní ponecháreakčná zmes zrieť 30 min.

Po tejto době sa qpSť začne s pripúštanímkyslého sólu rýchlosíou 5 až 6 1 min"1. Popřidaní všetkého sólu sa reakčná zmes po-nechá opat zrieť 30 min, načo sa prídavkomzriedenej, 10 až 15 % hmotnosti kyselinymravčej celá zmes zneutralizuje a upravína pH 5.

Suspenzia sa zbaví materského roztoku,premyje a vysuší pri teplotách 120 až 200 °C.Výsušky sa rozmelnia na .velkost pod 50 ^m. P r í k 1 a d 5

Do kotlá sa předloží 120 1 95 % hmotnos-ti kyseliny octovej a 1000 1 vody, načo saza miešania pripúšta 1 000 1 roztoku kremi-čitanu sodného obsahujúceho 105 g oxidukřemičitého v 1 litri roztoku. Takto připra-vený kyslý sól sa po zohriatí na teplotu 80stuipňov G pripúšta za intenzívneho mieša-nia počas 5 min rýchlosíou 1,8 až 2 1 s"1 k3 000 1 na teplotu 95 ;r 2 °C predohriatehoroztoku kremičitanu sodného s koncentrá-ciou 31 g oxidu křemičitého na 1 liter roz-toku, pri udržiavaní teploty na 92 + 2 “C.

Po tejto době sa pripúštanie sólu zastavía k reakčnej zmesi sa okamžité začne pri-púštat na teplotu 90 až 92 °C zahriaty roz-tok kremičitanu sodného s koncentráciou38 g oxidu křemičitého v 1 litri roztoku,rýchtosťou 10 až 12 1 s -1, celkove 2 800 1.

Claims (1)

1. 239831 Po připuštění roztoku kremičitanu sa ešte10 min miéša a potom sa začne s pripúšta-ním zvysku kyslého sólu, rýchlosťou 1 až2 1 s-1. Po připuštění všetkého sólu sa do suspen-zie za miešania přidává zriedený 10 až 20% hmotnosti kyseliny ootove] dovtedy, kýmsa pH suspenzie neupraví na 5,5 až 6. Sus-penzia sa zbaví materského roztoku, premy-je, vysuší a pomelie tak, aby zrnitost mate-riálu bola pod 60 ,«m. Příklad 6 V kotli s miešadlom sa žmieša 30 1 93 %hmotnosti kyseliny sírovej s 300 1 vody, na-čo sa za miešania připustí roztok 370 1 kre-mičitanu sodného s koncentráciou 145 g oxi-du křemičitého' v 1 litri roztoku kremíčita-nu. Vzniknutý kyslý sól sa zahřeje na tep-lotu 90 °C a rýchlosťou 35 až 37 1 min-1 saivmiešava do' násady, tvorenej 300 1 vodnéhoskla sodného s hustotou 1,37 g cm"3 a 1 800litrov vody, zahriatej na teplotu 95 °C. Po 10 min sa pripášťanie kyslého sóluzastaví, reakčná zmes sa ponechá zrieť podobu 12 min, načo isa opáť začne s pripúšťa-nírii kyslého sólu rovnaikou rýchlosťou akopredtým, za miešania a udržiavani.a teplo-ty v rozmedzí 90 až 95 “C. Po vnesení všetkého kyslého sólu sa re-akčná zmes ponechá po dobu 30 min zrieí,načo sa pripúšťa 10 % hmotnosti kyselinasírová až do zneutralizovania a upraveniapH suspenzie na hodnotu 5 až 4. Po odfiltro-vaní a premytí sa filtračný koláč vysuší avýsušky sa podrvia tak, aby zrnitost mate-riálu bola pod 60 μία. P r í k 1 a d 7 Do násady 20 1 93 % hmotnosti kyselinysírovej v 220 1 vody sa prilieva celkove 250litrov roztoku kremičitanu sodného s kon-centráciou 143 g oxidu křemičitého v 1 litriroztoku, rýchlosťou 25 až 30 1 min-1 za in-tenzivního miešania. Tento kyslý sól sa pozahriatí na teplotu 90 °C rýchlosťou 25 1min"1 počas 10 min vmiešava do reaktora, 8 ktorý obsahuje 1 400 1 roztoku, kremičitanusodného s koncentráciou 43 g oxidu křemi-čitého v 1 litri roztoku, zahriateho na tep-lotu 95 + 3 °C. Po připuštění 250 1 roztoku kyslého sólusa reakčná zmes ponechá 12 min 'zrieť zamiešania a udržiavania teploty na 95 °C, ma-čo sa počas 12 min připustí ostatná časť(250 1) kyslého sólu. Dalších 60 min sa zmesponechává zrieť pri teplote 95 + 3 °C. Nskoniec sa k reakčnej zmesi připustí 10percent hmotnosti kyselina sírová tak, abyv priebehu 10 min dosiahla reakčná zmeshodnotu pH 5 až 4. Po oddělení suspenzie odmaterského roztoku a premytí sa filtračnýkoláč vysuší pri'teplote 120 až 150 °C, vý-sušky sa rozmelnia, respektive podrvia talk,aby max. velkost častíc bola pod 40 ,«m.Příklad 8 Do 1 700 1 násady, obsahujácej roztok kre-mičitanu sodného s koncentráciou 35 g oxi-du křemičitého na 1 liter roztoku', zahria-tej na teplotu 96 °C sa v priebehu 2 min při-pustí za intenzívneho miešania prvá časť,300 1 horáceho, na teplotu 90 °C zahriatehoroztoku kyslého sólu, připraveného zmieša-ním celkove 400 1 roztoku vodného skla skoncentráciou 153 g oxidu křemičitého na1 liter roztoku, s 45 kg 93 % hmotnosti ky-seliny sírovej v 190 1 vody. Po 5 min miešania sa začne is přidávánímdruhej časti kyslého sólu, a to rýchlosťou15 1 min"1 za miešania a do* ohrievania re-akčnej zmesi na teplotu nad 90 °C. Po při-daní všetkého kyslého sólu sa zmes ponecháza miešania zrieť po dobu 50 min, načo sapřipustí 8 % hmotnosti kyselina sírová aždo upravenia reakčnej zmesi na hodnotupH 4 až 5. Po' zfiltrovaní a premytí vodou sa filtrač-ný koláč vysuší pri teplote 220 °C a výsuškysa podrvia na rozměr častíc pod 40 μΐη. Vynález může nájsť široké použitie akoplnidlo v gumárenském priemysle, farmácii,priemysle farieb a lakov a v papierenskompriemysle. P R E D Μ E T Spósob přípravy disperzního materiáluna báze hydrooxidu křemičitého z roztokovkremičitanov alkalických kovov a anorga-nických a organických kyselin vyznačenýtým, že v prvom stupni sa připraví kyslýroztok sólu kyseliny kremičitej zmiešanímkyseliny, vybratej zo skupiny, ktorá zahrnu-je kyselinu sírovú, dusičná, chlorovodíková,octová, mravčiu, ,s koncentráciou 5 až 35 %hmotnosti, výhodné s koncentráciou 10 až30 Ό/o hmotnosti, s roztokom kremičitanusodného alebO' draselného s koncentráciou30 až 300 g oxidu křemičitého na 1 liter roz-toku kremičitanu, načo sa v druhom stupni VYNÁLEZU tento kyslý sól ponechává reagovat postup-ným primiešavaním k roztoku kremičitanusodného alebo draselného pri teplote 50 až99 °C, s výhodou najma nad 90 °C, pričomkoncentrácia roztoku 'kremičitanu sodnéhoalebo draselného, ku ktorému sa kyslý sólprimiešava, je 30 až 250 g oxidu křemičité-ho na 1 liter roztoku, s výhodou má kon-centráciu medzi 40 až 120 g oxidu křemiči-tého na 1 liter kremičitanu, pričom primie-šavanie kyslého sólu možno s výhodou vy-konávat tak, že 30 až 50 % objemu kyslého*sólu sa přidává do roztoku kremičitanu po- 239831 9 10 čas prvých 10 až 20 % celkového času re-akcie, potom sa nechává reakčná zmes zamiešania a udržiavania teploty zrieť do- 30až 60 % celkového času reakcíe, načo sapostupné přidává za miešania iv priebehu 1Όaž 20 % celkového času reakcie zvyšoik 50až 70 % objemu roztoku kyslého sólu, zmessa ponechá zrieť až do 90 % celkového ča-su reakcie, načo v priebehu zvyšných 10 %celkového času reakcie sa reakčná zmeszneutralizuje a upravjj roztotkom kyselinytak, aby v konečnom čase reakcie mala re-áfcčná zmes hodnotu pH 5 až 4, pričom naneutralizáciu možno s výhodou použil rov-naký druh kyseliny ako na přípravu kyslé-ho sólu, pričom množstvo kremičitanu, po-užitého na přípravu kyslého sólu v prvémstupni představuje 30 až 50 % celkovéhomnožstva kremičitanu, použitého v obidvoch stupňoch reaikcie, množstvo kyseliny, po-užitej na tvorbu kyslého sólu v prvom stup-ni představuje 50 až 80 % celkového množ-stva kyseliny, potrebnej na realkciu s cel-kovým mnoížstvom kremičitanov použitýchv obidvoch stupňoch na yyreagovanie dopH 5 až 4, cellkový čas reakcie je v rozmedzí60 až 120 min, pričom pod celkovým časomreaikcie sa rozumie doba od počiatku pri-dávania kyslého sólu k roztoku kremičitanuv druhom stupni až po dobu dosiahnutiahodnoty pH 5 až 4 pri neutralizácii, načo savzniknutá suspenzia oddělí od materskéhoroztoku, s výhodou filtráciou alebo odstře-děním, premyje do zbavenia zvyskov mater-ského roztoku vodou, vlhký materiál sa vy-suší, výsušky sa rozmeinia alebo podrvia,připadne velkostne vytriedia. X