DD227417A1 - Verfahren zur herstellung von calciumfreier natriumsilikatloesung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung calciumfrei von reaktives, geloestes Natriumalumosilikat enthaltender Natriumsilikatloesung aus nicht calciumfrei gewaschenen Kieselsaeuren oder deren Suspensionen, welche aus Phosphorschlacken durch Behandlung mit Salzsaeure hergestellt werden, indem die Kieselsaeuren oder deren Suspensionen bei 70 bis 105C mit einer Natronlauge digeriert werden, welche Natriumaluminat und reaktives geloestes Natriumalumosilikat enthaelt, wobei die erhaltene Natriumsilikatloesung unter Einsatz von geeigneten indifferenten Filterhilfsstoffen vom festen Rueckstand durch Filtration oder Zentrifugation abgetrennt wird. Die erfindungsgemaess erhaltene, reaktives, geloestes Natriumalumosilikat enthaltende Natriumsilikatloesung ist speziell als Silikatkomponente fuer die Synthese zeolithischer Molekularsiebe der Typen 4A und 13X geeignet.

Description

VSB Chemiekombinat Bitterfeld 2460

Verfahren zur Herstellung von calciumfreier Natriumsilikat-Iosung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung calciumfreier Hatriumsilikatlösungen aus nicht calciumfrei gewaschenen Kieselsäuren oder deren Suspensionen· Die erfindungsgemäß hergestellte Hatriumsilikatlösung is't speziell geeignet zur Synthese von Molekularsieben·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Gegenwärtig erfolgt die großtechnische Herstellung von Wasserglas lösungen vorrangig noch durch Zusammenschmelzen von Quarzsand mit Soda bzw, Pottasche in Schmelzwannen bei Temperaturen von 1600 K bis 1800 K 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, Wasserglaslösungen durch Umsetzung von Kieselsäuren mit wäßrigen Alkalihydroxiden herzustellen. Entsprechend den verschiedenen Vorkommen und Darstellungsarten von Kieselsäuren kommen hierfür die unterschiedlichsten Ver-

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fahren 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 Rohstoffs.

Bine 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 Wasserglaslösungen werden deshalb nur begrenzt für spezielle technische-Zwecke eingesetzt.

Bs wurden auch Verfahren vorgeschlagen, nach denen aus Abfallkieselsäuren bestimmter metallurgischer Prozesse und Alkalihydroxid Y/asserglaslösungen hergestellt werden. So wird z. B. SiOg-reicher Filterstaub, der in' den Abgasreinigungsanlagen von Prozessen zur Herstellung von Silicium bzw. Ferrosiliciumlegierungen anfällt, mit wäßrigen 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 Wasserglaslösung 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 Agglomerationserscheinungen, die den SiO₂-Umsatz hemmen.

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Gleichfalls ist bekannt, SiO,,-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·

Sine Möglichkeit der Herstellung von Metasilikat- und Wasserglaslösungen lehrt die DD-PS 83977. Diese erfolgt durch Zugabe berechneter Mengen Kieselsäure in wäßrige natronlauge unter Rühren bei erhöhten Temperaturen. Voraussetzung ist jedoch eine Waschung der Kieselsäure vor der Hatrorilaugebehandlung, da die Kieselsäure erhebliche Mengen Calciumchlorid sowie freie Salzsäure enthält.

Eine gemäß dem Beispiel der DD-PS 83977 nach Dekantieren oder nach Filtrieren hergestellte Natronwasserglaslösung ist so stark durch Calciumionen verunreinigt, daß bei der Anwendung dieser Wasserglaslösung zur Molekularsiebsynthese des Typs 13 2 bereits rontgenographische nachweisbare Fremdphasen entstehen.

Ziel der Erfindung . . -

Es ist das Ziel der Erfindung, aus Kieselsäuren, welche Verunreinigungen, i.b. Calciumionen, enthalten, eine calciumfreie Hatriumsilikatlösung herzustellen, welche speziell zur Molsiebsynthese geeignet ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bei der Molsiebsynthese kristallisationsdirigierend und -beschleunigend wirkende ITatriumsilikatlösung aus dem Sekundärrohstoff Phosphorofenschlacke herzustellen.

Es wurde gefunden, daß der Zielstellung entsprochen wird, .wenn nicht calciumfrei gewaschene Kieselsäureh, welche aus Phosphorofenschlacken durch Behandlung mit Salzsäure her-

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gestellt werden, mit einer Hatriumaluminat und ITatriumalumosilikat enthaltenden natronlauge unter Einwirkung von Scherkräften aufgeschlossen v/erden, wobei anhaftendes Calciumchlorid als schwerlösliches Calciumaluminat ausgefällt wird. Als Aufschlußlösung kann zum Teil frische, noch heiße Mutterlauge aus der Molsiebsynthese eingesetzt werden.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß die natronlauge neben 0,1 bis 3 Ma.-% gelöstem Hatriumaluminat noch 4 bis 20 Ma.-% Ia₂O sowie 0,1 bis 2 % reaktives, gelöstes Ifatriumalumosilikat enthält. Letzteres ist- nachweisbar, indem es in der Kälte in mindestens zu 30 % kristalliner Form ausfällbar ist, γ/obei röntgenographisch die Gittertypen der Zeolithe 4A bzw. Faujasit nächgewiesen werden können. Nicht durch Calciumionen gebundenes Aluminat setzt sich mit der entstehenden Kieselsäure zu amorphem Hatriumalumosilikat um. Die feste Phase der Suspension, bestehend aus Calciumphosphat und ggf. Calciumsilikat, sowie Hatriumalumosilikat wird von der Silikatlösung durch einen FiItrations- oder Zentrifugationsprozeß abgetrennt. Bekanntlich haben solche Systeme schlechte Filtrationseigenschaften. Diese können aber erheblich verbessert werden, wenn der Trennprozeß unter Einsatz eines indifferenten Filterhilf smittels, welches die Beständigkeit des gelösten, reaktiven Alumosilikates nicht beeinflußt, ζ. Β. Bimssteinmehl, überraschend stark verbessert werden.

Mit Vorteil können anstelle der aus Phosphorschlacken gewonnenen festen Kieselsäuren auch stabilisierte, pumpbare Suspensionen dieser Kieselsäuren für das Aufschlußverfahren unter Zusatz von noch heißen Molsiebmutterlaugen eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiel

600 g gem. DD-PS 83977 gewonnener, nicht calciumfrei gewaschener Kieselsäure werben mit 2,8 1 Molsiebmutterlauge

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aus der Molsieb-4A-3ynthese, enthaltend 8,0 Ba,-% !T₂ 0,2 % gelöstes, reaktives JFatriumalumosilikat und 0,65 Ma.-?$ llatriumaluminat, bei 80 C unter Rühren umgesetzt. ITach einstündiger Reaktionszeit wurde unter Einsatz von Bimssteinmehl filtriert. Es entstanden 1,9 kg einer 0,12 Ma.-% reaktives, gelöstes Hatriumalumosilikat und 34,2 Ma,-% Hatriumsilikat enthaltenden Hatriuinsilikatlösung mit einem Molverhältnis Si0₂:Na₂0 = 3,35:1.

Claims (4)

2460 Erfindungsanspruch

1· Verfahren zur Herstellung von calciumfreier Uatriumsilikatlösung mit'Gehalt an reaktivem, gelöstem latriumalumosilikat, gekennzeichnet dadurch, daß nicht caloiumfrei gewaschene Kieselsäuren oder deren Suspensionen, welche aus Phosphorschlacken durch Behandlung mit Salzsäure hergestellt werden, bei 70 bis 105 ⁰G unter Einfluß von Scherkräften mit einer !Tatronlauge digeriert werden, welche 0,1 bis 3 Ma.-% iTatriumaluminat und 0,1 bis 2 Ma.-#.reaktives gelöstes *lTatriumalumosilikat enthält, und daß die entstehende, reaktives gelöstes Uatriumalumosilikat enthaltende Wasserglaslösung unter Einsatz von indifferenten Filterhilfsmitteln vom festen Rückstand durch Filtration oder Zentrifugation abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zum Aufschluß verwendete Natronlauge zum 'Teil aus Mutterlauge der Zeolith-4A-Synthese besteht.

3· Verfahren nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß geeignet stabilisierte Suspensionen der nicht calciumfrei gewaschenen Kieselsäuren eingesetzt werden.

4. Verfahren nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Filterhilfsmittel der Einsatz von Bimssteinmehl erfolgt.