DD227414A1 - Verfahren zur herstellung von natriumsilikatloesungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reaktives, geloestes Natriumalumosilikat enthaltenden Natriumsilikatloesungen aus gegluehtem oder ungegluehtem, im Verfahren der Ferrosiliciumherstellung anfallendem und aus Zyklonen abgeschiedenem SiO2, indem dieses SiO2 bei 70 bis 105C mit einer Natronlauge digeriert wird, welches Natriumaluminat und reaktives geloestes Natriumalumosilikat enthaelt, wobei die erhaltenen Natriumsilikatloesungen unter Einsatz von Filterhilfsstoffen vom festen Rueckstand durch Filtration oder Zentrifugation abgetrennt werden. Die erfindungsgemaess erhaltenen, reaktives, geloestes Natriumalumosilikat enthaltenden Natriumsilikatloesungen sind speziell aus Silikatkomponente fuer die Synthese zeolithischer Molekularsiebe der Typen 4A und 13X geeignet.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung reaktives, gelöstes Natriumalumosilikat enthaltender Natriumsilikatlösungen. Die erfindungsgemäß hergestellte Natriumsilikatlösung ist speziell geeignet zur Synthese von Molekularsieben.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Verfahren zur Herstellung von reaktives, gelöstes Natriumalumosilikat enthaltenden Natriumsilikatlösungen sind nicht bekannt.

Gegenwärtig erfolgt die großtechnische Herstellung von Wasserglaslösungen vorrangig durch Zusammenschmelzen von Quarzsand mit Soda bzw. Pottesche in Schmelzwannen bei Temperaturen von 1600K bis 1800K und anschließendes Lösen des aus dem Schmelzfluß erstarrten und anschließend zerkleinerten Festglases in Wasser. Dieses zweistufige Verfahren ist sehr energieintensiv und mit hohen Anlagenkosten verbunden.

Weiterhin ist bekannt, Wasserglasiösungen durch Umsetzung von Kieselsäuren mit wäßrigen Alkalihydroxiden herzustellen.

Entsprechend den verschiedenen Vorkommen und Darstellungsarten von Kieselsäuren kommen hierfür die unterschiedlichsten Verfahren zur Anwendung.

Die umfassende Verwertung feinteiliger natürlicher Kieselsäuren, wie z. B. Kieselgur, für die Herstellung von Wasserglas scheitert meist an der unzureichenden Verfügbarkeit und den Verunreinigungen dieses Rohstoffes.

Eine akzeptable Umsetzung von Quarzsand gelingt erst nach einer energieaufwendigen Feinstvermahlung bzw. tribochemischen Aktivierung des Materials. Nachteilig bei der Feinstzerkleinerung, z.B. in Schwingmühlen, ist auch die Verunreinigung des Mahlgutes durch den Mahlkörperabrieb. Hierzu kommen umfangreiche technische Aufwendungen zur Einschränkung der Staubemissionen.

Für die Herstellung besonders reiner Alkalisilikatlösungen werden gefällte oder pyrogen gewonnene amorphe Kieselsäuren mit Alkalilaugen umgesetzt. Diese chemisch reinen Kieselsäuren sind als Rohstoff jedoch teuer, und die daraus hergestellten Wasserglasiösungen werden deshalb nur begrenzt für spezielle technische Zwecke eingesetzt.

Es wurden auch Verfahren vorgeschlagen, nach denen aus Abfallkieselsäuren bestimmter metallurgischer Prozesse und Alkalihydroxid Wasserglaslösungen hergestellt werden. So wird z. B. SiCyreicher Filterstaub, der in den Abgasreinigungsanlagen von Prozessen zur Herstellung von Silicium bzw. Ferrosiliciumlegierungen anfällt, mit wäßriger Alkalimetallhydroxidlösung bei erhöhten Temperaturen und Drücken im Autoklaven behandelt. Die Lösung wird anschließend filtriert und der Filterkuchen mit Wasser oder verdünnter Alkalihydroxidlösung gewaschen, um die Ausbeute an Wasserglaslosungen zu erhöhen. Die technische Handhabung dieser feinteiligen Filterstäube ist auf Grund ihrer geringen Schüttdichte jedoch problematisch, und es ergeben sich beim Dispergieren in der Alkalilauge Aggfomerationserscheinungen, die den SiO₂-Umsatz hemmen.

Gleichfalls ist bekannt, SiO₂-Rückstände, die bei der Behandlung von Kaolin mit Schwefelsäure entstehen, mit Alkalilaugen umzusetzen. Auch wird vorgeschlagen, Alkali und Tonerde enthaltende Gesteine einem Schmelz- und Sinterungsprozeß zu unterwerfen und nach Abschrecken mit Säure, die sich ausscheidende kristalline Kieselsäure mit Alkali bzw. Natronlauge zu lösen.

Eine Möglichkeit der Herstellung von Metasilikat- und Wasserglaslösungen lehrt die DD-PS 83977. Die Herstellung erfolgt durch Zugabe berechneter Mengen Kieselsäure in wäßrige Natronlauge unter Rühren bei erhöhten Temperaturen.

Voraussetzung ist jedoch eine Waschung der Kieselsäure vor der Natronlaugenbehandlung, da die Kieselsäure erhebliche Mengen Calciumchlorid sowie freie Salzsäure enthält.

Eine gemäß dem Beispiel der DD-PS 83977 hergestellte und nach Dekantieren oder Filtrieren erhaltene Natronwasserglaslösung ist so stark durch Calciumionen verunreinigt, daß bei der Anwendung dieser Wasserglaslösung zur Molekularsiebsynthese des Typs 13X bereits röntgenographisch nachweisbare Fremdphasen entstehen.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, reaktives, gelöstes Natriumsilikat enthaltende Natriumsilikatlösungen herzusteilen, welche speziell zur Molsiebsynthese geeignet sind und hierbei kristallisationsdirigierend wirken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die reaktives, gelöstes Natriumalumosilikat enthaltende Natriumsilikatlösung aus SiO₂-haitigen Sekundärrohstoffen herzustellen.

Es wurde gefunden, daß der Zielstellung entsprochen wird, wenn als Sekundärrohstoff ein im Verfahren der Ferrosiliciumherstellung anfallendes und aus Zyklonen abgeschiedenes SiCyAbprodukt, im folgenden Si0₂-Stoff genannt, verwendet wird und dieses unter Einwirkung von Scherkräften mit einer heißen Natronlauge umgesetzt wird, welche 0,1 bis 2Ma.-% reaktives, gelöstes Natriumalumosilikat und 0,1 bis 3Ma.-% Natriumaluminat enthält. Als reaktives, gelöstes Natriumalumosilikat bezeichnen wir das bei Abkühlung der Natronlauge bzw. Natriumsilikatlösung ausfallende Natriumajumosilikat mit einem Kristallinitätsgrad von mindestens 30%. Die Umsetzung des SiO₂-Stoffes erfolgt bei 70 bis 105⁰C. Mit Vorteil kann die Aufschlußlauge teilweise aus frischen, noch heißen Mutterlaugen, die bei der Molsiebsynthese anfallen, bestehen. Nach Umsetzung unter Einwirkung von Scherkräften wird die feste Phase der Suspension von der reaktives,

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gelöstes Natriumalumosilikat enthaltenden Natriumsilikatlösung durch einen Filtrations- oder Zentrifugationsprozeß abgetrennt, wobei eine Temperatur oberhalb 40⁰C, vorzugsweise oberhalb 70°C, eingehalten werden muß.

Bekanntlich haben derartige Systeme schlechte Filtrationseigenschaften. Diese können aber erheblich verbessert werden, wenn der Trennprozeß unter Einsatz eines indifferenten Filte.rhilfsmittels, welches die Reaktivität der gelösten Alumosilikate nicht beeinflußt, wie z.B. von festem Bimssteinmehl, erfolgt.

Der die Erfindung betreffende SiO₂-Stoff enthält kohlenstoffhaltige und andere Verunreinigungen, die durch Glühung bei Temperaturen über 500°C entfernt werden können. Erfolgt das erfindungsgemäße Verfahren ohne Glühung, so können die Verunreinigungen auch durch Glühung des aus der erfindungsgemäßen, reaktives, gelöstes Natriumalumosilikat enthaltenden Natriumsilikatlösung hergestellten Zeolithen entfernt werden.

Ausführungsbeispiel

500g bei 550⁰C geglühten SiO₂-Stoffes werden mit 2,81 mit NaOH angereicherter Molsiebmutterlauge aus der Molsieb-4A-Synthese, enthaltend 8,0Ma.-% Na₂0,0,2Ma.-% gelöstes, reaktives Natriumalumosilikat und 0,65Ma.-% Natriumaluminat, bei 80⁰C unter Rühren umgesetzt Nach einstündiger Reaktionszeit wird unter Einsatz von Bimssteinmehl filtriert. Es entstehen 1,8kg einer 0,15 Ma.-% reaktives, gelöstes Natriumalumosilikat und 31,6Ma.-% Natriumsilikat enthaltenden Natriumsilikatlösung mit einem Molverhältrtis SiO₂: Na₂O = 3,28:1.

Claims (4)

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   Erfindungsansprücbe:

   1. Verfahren zur Herstellung von Natriumsilikatlösung mit Gehalt an reaktivem, gelöstem Natriumalumosilikat, gekennzeichnet dadurch, daß geglühtes oder ungeglühtes, im Vertanen der Ferrosiliciumherstellung anfallendes und aus Zyklonen abgeschiedenes SiO₂-Abprodukt bei 70bis 105⁹C unter Einfluß von Scherkräften mit einer Natronlauge digeriert wird, welche Natriumaluminat und reaktives gelöstes Natriumalumosilikat enthalt, und daß die entstehende, reaktives, gelöstes Natriumalumosilikat enthaltende Natriumsilicatlösung unter Einsatz von indifferenten Filterhilfsmitteln vom festen Rückstand durch Ritration oder Zentrifugation bei Temperaturen oberhalb 40⁰C abgetrennt wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zum Aufschluß verwendete Natronlauge 0,1 bis 3,0Ma.-% Natriumaluminat und 0,1 bis 2,0Ma.-% reaktives, gelöstes Natriumalumosilikat enthält.
3. 3. Verfahren nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die zum Aufschluß verwendete Natronlauge zum Teil aus Mutterlauge der Zeolith-4A Synthese besteht.
4. 4. Verfahren nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Filterhilfsmittel Bimssteinmehl eingesetzt wird.