CS254185B1 - Sposob výroby mikrodisperzného bydratovanébo oxidu křemičitého - Google Patents

Description

254185 4

Vynález sa týká spósobu výroby mikro-dlsperzného hydratovaného oxidu křemiči-tého.

Mikrodisperzný oxid křemičitý sa připra-vuje různými sposobmi. Najmenšie, submik-rometrové částice oxidu křemičitého sa pri-pravujú spalováním silánov alebO' vysoko-teplotnou hydrolýzou tetrachlórsilánu (Ae-rosil, Cab-o-sil, biele sadze). Tieto postupyvyžadujú poměrně drahé východiskové su-roviny a sú technicky, připadne i energe-ticky a ekologicky náročné, čo sa prejavu-je vo vysokej cene produktov. V mnohýchaplikáciách však možno využit materiály srozmermi častíc až do 50 μπι, ktoré sa dajúpřipravit využitím sól-gél přechodu [ J. Pit-ra, J. Štěrba: Chem. Listy 56, 544 (1962)].

Viaceré postupy výroby práškovitého hyd-ratovaného oxidu křemičitého vychádzajú zalkalických kremičitanov a sú založené naich neutralizácii pomocou kyselin. V jednomz týchto procesov· je roztok kremičitanualkalického kovu vysotovaný prídavkom e-lektrolytov. V nasledujúcej etape je získanýprecipitát rozložený kyselinami, za vznikujemného prášku hydratovaného oxidu kře-mičitého. V inom procese roztok kremičitanu alka-lického kovu reaguje s kyselinou solnou vpřítomnosti pufrov. Podl'a postupu firmyDegussa sa roztok kremičitanu alkalickéhokovu zráža kyselinami za přítomnosti elek-trolytu alkalických solí silných kyselin, akonapr. chloridu sodného [G. Brit. pat. číslo710 015], V inom postupe firmy Degussa sa súčas-ne, ale oddelene pridávajú zriedené roztokykremičitanu alkalického kovu a kyseliny dozriedenéhoi roztoku kremičitanu alkalické-ho kovu a po vyzrážaní hydratovaného oxi-du křemičitého sa zmes okyslí na pH 2,5[Gr. Brit. pat. č. 1 043 282],

Iné postupy využívajú na zrážanie oxidukřemičitého z roztokou kremičitanov alka-lických kovov kyslo reaguje plyny, akýmisú napr. oxid siřičitý, oxid sírový alebo oxiduhličitý [Gr. Brit. pat. č. 1 122 558 a číslo1 122 559],

Mikročasticový oxid křemičitý možno tiežpřipravit záhrevom křemičitého sólu nadteplotu 60 °C a jeho zmiešaním s roztokomkremičitanu alkalického kovu, ktorý bolčiastočne zneutralizovaný minerálnou kyse-linou na' pH 8 až 10,7 [US pat. č. 2 601 235].Na druhej straně, pri príprave jemného o-xidu křemičitého je všeobecne možno vy-chádzať z vačších častíc, ktoré sa melú adrvia.

Technológia přípravy mikročástic sól-gélprechodom je poměrně zložitá a tým trpíjej reprodukovatelnosť. Postupy drvenia amletia sú zase velmi náročné na spotřebuenergie a výstielky drviaceho a mleciehozariadenia. Často je potřebné získaný mate-riál ešte triediť a odstraňovat hrubšie po-diely.

Uvedené nedostatky do značnej miery od- straňuje spósob podlá tohto vynálezu, kto-rého podstata spočívá v tom, že sa vodnéroztoky kremičitanu sodného alebo drasel-ného, s koncentráciou 3 až '35 % hmot. o-xidu křemičitého v roztoku kremičitanu sod-ného alebo draselného, zrážajú a polyme-rizujú působením roztokov amonných solíanorganických alebo organických kyselin,vybratých zo skupiny, zahrňujúcej: chlorid amónny, síran amónny, uhličitan amónny, octan amónny, mravčan amónny, dusičnan amónny, ktorým sa pósobí vo formě ich vodných roz-tokov s východiskovou koncentráciou 5 až40 % hmot., pričom celkové hmotnostněmnožstvo vznikajúceho hydratovaného oxi-du křemičitého, přidávaného vo formě roz-toku- kremičitanu sodného alebo draselnéhoku celkovému hmotnostnému množstvu po-sobiacej prítomnej soli představuje poměrrovný alebo· menší ako 2, pričom amónnasol' pósobí samotná alebo za spolupósobeniaanorganických alebo organických kyselin,vybratých zo skupiny, akými sú: kyselina sírová, kyselina chlorovodíková, kyselina dusičná, kyselina octová, kyselina mravčia, ktoré sa pridajú na dosiahnutie pH 6 až 7,potom sa vzniknutá suspenzia hydratované-ho oxidu kremičitéhoi oddělí od materskýchroztokov a po dokonalom premytí vodou savysuší. Pri diskontinuálnom procese sa roz-tok kremičitanu sodného aleboi draselnéhopřidává k roztoku amónnej soli. Pri konti-nuálnom procese sa komponenty pridávajúa miešajú v kontinuálnem reaktore.

Fyzikálně parametre a rozměry častícvznikajúceho hydratovaného oxidu křemiči-tého sú funkciou podmienok vedenia pro-cesu polymerizácie, najma koncentrácie vý-chodiskových zložiek. Výhodou tohto spósobu výroby je, že pod-mienky přípravy sa dajú modifikovat tak,aby vznikali diskrétně mikročástice, ktorési uchovajú svoje rozměry počas celého vý-robného procesu, takže priamo v reakčnejzmesi vzniká disperzný hydratovaný oxidkřemičitý, ktorý po premytí a odstránenívodnej fázy možno bez dalších podstatnýchúprav, ako je mletie, drvenie a triedenie,použit v praxi. Pri vysokých východisko-vých koncentráciách roztokov zložiek vzni-kajú hutné, v spehom stave tvrdé a ťažkorozpadavé agregáty; pri středných koncent-ráciách, ktoré sú najvhodnejšie, vznikájemná suspenzia. Ďalšie znižovanie koncentrácie má za ná- 254185 5 sledok tvorbu voluminóznejších precipitá-tov, ktoré majú charakter typických gólo-vých textur. Dalšou výhodou je, že produktje tvořený jemnodisperzným hydratovanýmoxidom křemičitým, pričom l'ahko rozpada-vé zlepence, ktoré vznikajú pri sušení, dajúsa rozotrieť jemným tlakom. Tvorba zle-pencov je u vačšiny aplikácií v praxi žela-telná, nakoíko pri spracovaní vzniká me-nej nežiadúceho prachového úletu. Příklad 1

Doi 500 1 kotlá sa předloží 180 litrov 10 %hmot. vodného roztoku síranu amonného aza intenzívneho miešania sa přidá tenkýmprúdom roztok celkove 100 litrov kremiči-tann sodného (vodného skla] s měrnouhmotnosťou 1,375 g. cm"3. Po připuštěnívšetkého kremičitanu sodného sa reakciouvzniknutá kaša prevedie na filter, kde sazbaví materskej kvapaliny. Potom sa filtrač-ný koláč premýva vodou do odstráneniazvyškov solí. Nakoniec sa filtračný koláčvysuší pri teplote 120 °C. Výsledný práško-vý disperzný materiál, ktorého výťažok je32 kg, má sypnú hmotnost 0,36 kg. dm"3 arozměry častíc 2 až 45 <um. Příklad 2

Do 200 litrovej nádoby, opatrenej mie-šadlom, sa předloží 70 1 vody, v ktorej sarozpustí 7,5 kg chloridu amonného. Po roz-puštění sa za miešania tenkým prúdom pri-lieva roztok kremičitanu sodného, připra-vený z 30 1 vodného skla s měrnou hmot-nosťou 1,375 g. cm-3 a 40 litrov vody tak,aby sa všetok roztok kremičitanu sodnéhovmiešal do roztoku chloridu amonného' vpriebehu 15 min. Vzniknutá suspenzia hyd-ratovaného oxidu křemičitého sa zbaví ma-terského roztoku filtráciou, filtračný koláčsa zbaví zvyškov solí premývaním vodou,načo sa vysuší a výsušky sa rozotrú. Získa-ný disperzný hydratovaný oxid křemičitýmá rozměry častíc 0,5 až 30 μτο. a sypnúhmotnost 0,29 kg . dm-3. Příklad 3

Do· 500 1 nádoby opatrenej miešadlom sapředloží 80 1 vody a přidá sa 28 kg octanuamonného. Po jeho rozpuštění sa za mieša-nia pripúšťa zriedený roztok kremičitanusodného, ktorý obsahuje v 1 litri 50 g oxidukřemičitého. Celkový objem přípustnéhoroztoku kremičitanu sodného1 je 400 litrov.Potom sa obsah reaktora přečerpá na filter,kde sa zbaví hlavného podielu materskéhoroztoku, premytím sa zbaví zvyškov mater-ských solí, a nakoniec sa filtračný koláčvysuší. Rozměry častíc zisteného disperzné-ho hydratovaného oxidu křemičitého sú 2až 30 ^m. Příklad 4

Do 400 1 reaktora sa předloží 100 litrov20 % hmot. roztoku chloridu amonného aza miešania sa přidává celkove 220 litrovroztoku, připraveného zmiešaním 20 litrovkremičitanu sodného (vodného skla) s měr-nou hmotnosťou 1,375 g . cm"3, s 200 1 vodytak, aby sa všetok roztok kremičitanu sod-ného přidal do reaktora počas 30 min.Vzniknutá suspenzia sa prevedie na filter,premytím vodou sa odstránia zvyšky mater-ských roztokov a filtračný koláč sa vysušípri teplote 120 °C. Vzniknutý zrnitý mate-riál má sypnú hmotnost 320 kg. m"3 a roz-měry častíc 1 až 45 μΐη. Příklad 5

Do nádoby opatrenej miešadlom sa před-loží 300 litrov 15 % hmot. roztoku chloriduamonného. Potom sa za miešania pripúšťa200 litrov roztoku kremičitanu sodného(vodného skla) s molovým pomerom oxidukřemičitého ku oxidu sodnému rovným 3,2a s koncentráciou 140 g oxidu křemičitéhov 1 litri roztoku. Súčasne s pripúšťanímkremičitanu sodného sa začne s pripúšťa-ním 10 % hmot. kyseliny chlorovodíkovejtak, aby pH zmesi sa pohybovalo v rozme-dzí 6 až 7 počas celého1 pridávania roztokukremičitanu sodného. Po převedení zmesina filter a zbavení zvyškov materských roz-tokov sa filtračný koláč vysuší pri teplote120 °C. Získá sa práškovitý materiál s roz-merom zrn 1 až 40 μία. Příklad 6

Do nádoby s miešadlom sa předloží 15litrov 20 % hmot. vodného roztoku mrav-čanu amonného a za miešania sa přidá 2,1litrov 99 °/o hmot. kyseliny mravčej. Potomsa přidává celkove 30 litrov roztoku kre-mičitanu sodného, připraveného zmiešaním14 litrov vodného skla sodného s měrnouhmotnosťou 1,37 g. cm-3 s 16 1 vody. Poskončení pridávania sa suspenzie, ktorej pHbolo 6,9, sfiltruje a premyje od materskýchroztokov vodou, načo sa filtračný koláč vy-suší. Získá sa okolo 5 kg hydratovanéhooxidu křemičitého s rozmerom častíc 2 až40 ,αΐη. Příklad 7

Do reakčnej nádoby s miešadlom sa před-loží 100 litrov 5 % hmot. roztoku mravčanuamónneho, do ktorého sa za miešania pri-púšťa celkove 100 litrov roztoku kremiči-tanu draselného, připraveného zmiešaním20 litrov vodného skla draselného s obsa-hem 250 g oxidu křemičitého v 1 litri, s 80litrami vody. Vzniknutá suspenzia sa pre-vedie na filter, premyje vodou do odstrá-

Claims (3)

1. 254185 7 nenia materských výluhov a filtračný koláčsa vysuší. Takto sa získá práškovitý mate-riál ,s rozmerom častíc 2 až 30 μτα.Příklade Z dvoch zásobných nádrží, z ktorých jed-na obsahuje 20 % hmot. vodný roztok du-sičnanu amonného a druhá zriedený vodnýroztok kremičitanu draselného s obsahom200 g oxidu křemičitého na 1 liter roztokukremičitanu draselného, sa do kontinuálne-ho reaktora pripúšťajú za miešania obidva roztoky súčasne vo· vzájomnom objemovompomere 1: 1. Vzniknutá suspenzia sa vediedo odstrediviek, kde sa zbaví materskýchroztokov a filtračný koláč sa vysuší. Získása práškovitý materiál s rozmerom častíc 5až 40 ,um. Materské roztoky po zahuštění akryštalizácii možno využit ako umělé hno-jivo obsahujúce dusík a draslík. Mikrodisperzný hydratovaný oxid křemi-čitý může nájsť široké použitie ako plnidlodo polymérov, v priemysle papiera, ako po-mocná látka v kozmetike, lekárstve i prie-mysle detergentov. PREDMET

   1. Spůsob výroby mikrodisperzného· hyd-ratovaného oxidu křemičitého s rozmermiprimárných častíc 1 až 50 ,«πι z vodnýchroztokov alkalických kremičitanov a rozto-kov amonných solí a kyselin vyznačenýtým, že sa vodné roztoky kremičitanu sod-ného alebo draselného, s koncentráciou 3až 35 '% hmot. oxidu křemičitého v roztokukremičitanu sodného alebo draselného, zrá-žajú a polymerizujá působením roztokov a-mónnych solí anorganických alebo organic-kých kyselin, vybratých zo skupiny, zahr-nu júcej: chlorid amónny, síran amónny, uhličitan amónny, octan amónny, mravčan amónny a dusičnan amónny, ktorými sa působí vo formě ich vodnýchroztokov s východiskovou koncentráciou 5až 40 % hmot., pričom celkové hmotnostněmnožstvo vznikajáceho hydratovaného oxi-du křemičitého, přidávaného vo formě roz-toku kremičitanu sodného alebo draselného VYNALEZU ku celkovému hmotnostnému množstvu pň-sobiacej prítomnej amónnej soli představu-je poměr rovný alebo menší ako 2, pričomamónna sol' působí alebo samotná alebo' zaspolupňsobenia anorganických alebo orga-nických kyselin, vybratých zo skupiny, za-hrnujúcej: kyselinu sírová,kyselinu chlorovodíková,kyselinu dusičná,kyselinu octová akyselinu mravčiu, ktoré sa pridajá na dosiahnutie pH 6 až 7,potom sa vzniknutá suspenzia hydratova-ného oxidu křemičitého oddělí od mater-ských roztokov a po dokonalom premytívodou sa vysuší.
2. 2. Spůsob podfa bodu 1 vyznačený tým,že pri diskontinuálnom procese sa roztokkremičitanu sodného alebo draselného při-dává k roztoku amónnej soli.
3. 3. Spůsob pódia bodu 1 vyznačený tým,že sa komponenty pridávajá a miešajá vkontinuálnom reaktore. Severografia, n. p. závod 7, Most Cena 2,40 Kčs