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Verf ahren zur Herstellung von Lithiumsilicat-Lithium-Natrium ilicatlÖsungen
Für diese Anmeldung werden die Prioritäten vom 3. August 1961
aus den
USA-Patent-ginmeldungen Ber.No. 128 963 und Ber.No.
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128 964 in Ansprach genommen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lithiumsilicat-
oder Lithium-Natriumsilicatlösungen. Die Herstellung von Lithiumsilicatlösungen
ist zwar in der Literatur bereits beschrieben, dabei wird aber ausdrücklich betont,
daß Lösungen, die mehr als 1/32 Mol Lithium im Liter enthalten, nicht hergestellt
werden können, da beim Nischen stärkerer Lösungen die KLeselsäure gelatiniert.
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Demgegenüber betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer Lithiumsilicatlösung, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man Lithiumhydroxyd
mit Silicagel oder Nieselsäure in solchen Mengenverhältnissen, daß das Verhältnis
von-Lithi.umoxyd
: Siliciumdioxyd im Bereich von etwa 170 : 210 bis le0 : 60
liegt, unter Rühren mit Wasser mischt" dem
Gemisch unter ständigem Rühren
so lange auf eine Temperaturim Bereich von 75 bis 15000 erhitzt,
bis sich Lithiuxsii*'i#eat> gebildet hat, wobei der Gesattgehalt an Festatoffen
10 - 45 Gev.-% betragen soll, und das Gemisch dann unter Bildung einer
wäßrigen Lithiumsilicatlösung auf eine Temperatur von etwa 10 bis
3000 kühlt.
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Die so hergestelhen Lösungen dienen unter anderen als-Auftragsmassen.
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Wenn Iithium-Natriumsilicat-Lösungen hergestellt werden sollen, setzt
man Natriumhydroxyd, Lithiumhydroxyd und den kieselsäurehaltigen Stoff in solchen
Nengenverhältnissen ein., daß das Holverhältnis von Lithiumoxyd zu Natriumoxyd,
zu Siliciumdioxyd im Bereich von etwa 0,75-1,00 0105-0225 1,5-5,0 liegt.
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Beispiel 1
Ein mit Rührer ausgestattetes Druckgefäß aus
rostfreiem Stahl wird mit Wasser, Kieselsäuregäl und Lithiumhydroxyd beschickt.
Während des anfänglichen Vermischens dieser Bestandteile steigt die Temperatur des
Gefäßinhalts infolge der Wäxmeentwicklung-auf 50 bis 550G. Das Reaktionsgefäß
wird danin dicht verschlossen und die Temperatar der Reaktionsteilnehmer unter ständigem
Rühren im Verlaufe von 30 bis 90 Minuten' auf 15000 gebracht.
Wenn das Gefäß etwa 150 00 und einen Druck von etwa 4,9 kg/cm 2 erreicht,
wird der Inhalt langsam mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,61 bis
1,i830C/min gekiiblt. Hierdurch sinkt die Temperatur ja Verlaufe von et-Va
30 bis 90 Minuten von 150 0 0 auf 95 0 0. Der erste
Teil der Um-
setzung, bei welchem sich das feste Lithiumsil icat bildet, ist
nun beendet.
Der zweite Teil des Arbeitsganges (unterhalb
9500) erfordert eine längere Zeit, um das feste Silicat bei niedrigeren Temperaturen
in Lösung zu bringen. Die Senkung der Temperatur deä Inhalts des Reaktionsgefäßes
von 95 auf 40 0 0 soll mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,37 bis-0,146
C/min. im Verlaufe von 150 bis- 240 Minuten erfolgen. Die letzte Temperatursenkung
von 40 auf 25 0 0 kann im Verlaufe von 60 bis 120 Minuten
0
mit einer Kühlgeschwindigkeit von etwa 0,25 bis 09125 G je
Minute vorgenommen werden.
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Je nach der angewandten Wassermenge kann die Lösung in verschiedenen
Feststoffverhältnissen angewandt werden, d.h. der Feststoffgehalt der Lösung kann
von etwa 10 bis 45-Gewo-% variieren..
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Gemische" die durch einfaches Vermischen der verschiedenen Bestandteile
bei Raumte#mperatur unter Rühren hergestellt werdeng liefern, keine zufriedenstellenden
Erzeugnisse.
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! Beis21el 2
Eine Lösung wurde aus den folgenden Ausgangsstoffen
hergestellt: Natriumhydroxyd 20 g
Lit;hiumhyd,roxydmonohydrat 62 g
Kieselsäuregel
300 g
Wasser 1146 g
Diese Lösung-entspricht der Zusammensetzung
(0,75 Li 2 0 +
0925 Na 0) : 5 SiO und hat einen Gesamtfeststoffgehalt
von 42L2%'f 2
etwa 25 %. Tuch und Papier wurden'mit dieser wäßrigen
Lösung gesättigt und an der Luft brocknen gelassen. Nach dem Trocknen waren die
Stoffe starr, feuerbeständig und gegen die 72 Stunden lange Einwirkung einer Atmosphäre
von 100 % relativer Feuchtigkeit bei 40 0 G beständig.
Beispiel
3
Ein mit einer Rührvorrichtung und einer Heizvorrichtung zum Erhitzen
des Inhaltes auf 2500 0 ausgestatteter Äutoklav aus rostfreiem Stahl, der
ein Widerstandsvermögen gegen 2 inneren autogenen Druck von mindestens 42 kg/cm
aufweist, wird.mit 400 Gewichtsteilen Wasser beschickt und die Rührvorrichtung in
Tätigkeit gesetzt. 34 Teile Lithiumhydroxydmonohydrat und 8 Teile Natriumhydroxyd
werden zu dem Wasser in dem Autoklav zugesetzt und 5 bis 10 Minuten
gerÜhrt. Dann setzt man 126 Teile Kieselsäuregel zu. Statt des Kieselsäuregels
kann-Kieselsäure verwendet werden; da= muß,jedoch die Menge derselben auf die Menge
des anwesenden Hydratwassers eingestellt werden* Der Autoklav wird verschlossen
und der Inhalt wieder weitergerührt und dann auf eine Temperatur in dem angegebenen
Bereich, vorzugsweise etwa 140 bis 15000,erhitzt. Die Temperatur des Autoklavinhalts
wird im Verlaufe von etwa 30.Minuten auf die größte Höhe gebracht und dann langsam
im Verlaufe von.bis zu 6 Stun den auf etwa 20 bis 30 0 0, vorzugsweise
etwa 25 OC,gesenkt. Denn kann man bis etwa 14 Stunden weiterrühren,
worauf man zu dem Inhalt 0,05
Gew.-% Alkalibiehromat, z.B. Kaliumbie-hromatg
zusetzt. Ein Alkaliborat, wie Natriumborat, in einer Menge von.,etwa 0,02 Gew.-%
und ein Alkalibiearbonat, wie Natriumbicarbonat, in einer Menge von etwa
0,15 Gew.-% können ebenfalls zugesetzt werden. Man rührt weite:p, bis vollständige
Lösung eingetreten ist, waä etwa 10 Minuten dauern kann. Man erhält eine
in einem Arbeitsgang auftragbare Überzugsmasse, die zum sofortigen Gebrauch fertig
ist. Die flüssige Masse wird nun mit 300 Teilen Zinkstaub auf je 100
Teile der Masse versetzt. Dieses Gemisch kann auf frisch mit dem* Bandstrahlgebläse
gereinigte Oberflächen, wie Metalloberflächen z.L. uus Stahl, aufgetragen und an
der Luft euwa 1 Stunde trocknen gelassen werden.
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Es is-G-zu bemerken, daß Maisen, die durch einfaches Vermischen der
verschiedenen Bestandteile bei Raumtemperatur unter Rühren hergestellt werden, keine
zufriedenstellenden Erzeugnisse liefern.-
Beispiel 4
Eine
flüssige Masse gemäß der Erfindung wird ohne Metallstaub und. andere Zusätze folgendermaßen
hergestellt:
| Bestandteile kg |
| Natriumhydroxyd 1,t7 |
| Lithiumhydroxydmo.nohydrat 5937 |
| Kieselsäuregel 2219 |
| Wasser- - 80974 |
| Kaliumbiehromat 0,05 |
| 110176 |
Die Bestandteile mit Ausnahme des Kaliumbichr-omats werden in der angegebenen Reihenfolge
in ein mit Rührer ausgestattetes Druckgefäß aus rostfreiem Stahl eingegeben. Die
Temperatur des Gemisches steigt infolge der exothermen Reaktionswärme von
25 auf
5000. Das Gefäß wird dicht verschlossen, und Temperatur und
Druck des Inhaltes werden unter ständigem Rühren im Verlaufe von
30 Minuten
auf
15000 bzw. 4,2 kg/cm 2 gesteigert. Sobald eine Temperatur von
150 0 0 erreicht istl wird der Inhalt des Gefäßes langsam mit einer mittleren
Geschwindigkeit von 0,34700/min. gekühlt" so daß die Temperatur im Verlaufe von-360
Minuten von
15000 auf 25'0 sinkt. Dann wird das Dr uC-kgefäß geöffnet und
das Kaliumbiehromat unter starkem Rühren der Lösung zugesetzt. Wenn das Ohromat
vqllständig in Lösung gegangen ist, wird die fertige Lithium-Natriumsilicatlösung
aus dem Gefäß abgezogen.