ES2241494A1 - Disodium trioxosilicate production for clay deflocculation comprises crystallization from sodium silicate solution and polymers mixture with occlusion of organic polymer molecules - Google Patents

Disodium trioxosilicate production for clay deflocculation comprises crystallization from sodium silicate solution and polymers mixture with occlusion of organic polymer molecules

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ES2241494A1
ES2241494A1 ES200400891A ES200400891A ES2241494A1 ES 2241494 A1 ES2241494 A1 ES 2241494A1 ES 200400891 A ES200400891 A ES 200400891A ES 200400891 A ES200400891 A ES 200400891A ES 2241494 A1 ES2241494 A1 ES 2241494A1
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    • C04B33/00Clay-wares
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    • C04B33/04Clay; Kaolin

Abstract

The production of disodium trioxosilicates for clay deflocculation comprises the addition to a concentrated 1:1 stoichiometry sodium silicate solution, of an e.g. organic polymers solution at above 80 deg. C. Also claimed is a process using the trioxosilicates. The process promotes crystallization of e.g. disodium trioxosilicate pentahydrate with occlusion of molecules of the organic polymers.

Description

Procedimiento de fabricación de trioxosilicatos de disodio cristalizados con oclusiones en su estructura cristalina de aditivos del tipo polímeros orgánicos y/o polifosfatos y su aplicación en defloculación de arcillas.Manufacturing process of trioxosilicates of crystallized disodium with occlusions in its crystalline structure of additives of the type organic polymers and / or polyphosphates and their application in clays defloculation.

Objeto de la invenciónObject of the invention

La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un procedimiento de fabricación de trioxosilicatos de disodio cristalizados con oclusiones en su estructura cristalina de aditivos del tipo polímeros orgánicos y/o polifosfatos y su aplicación en defloculación de arcillas cerámicas.The following invention, as expressed in the set forth herein, refers to a manufacturing process of disodium trioxosilicates crystallized with occlusions in its crystalline structure of additives of the type organic polymers and / or polyphosphates and their application in defloculation of ceramic clays.

Con la presente invención se pretende preparar mezclas sólidas basadas en un producto mayoritario, el trioxosilicato de disodio pentahidratado, que contiene uno o varios productos incorporados de forma totalmente homogénea dentro de su estructura cristalina. Se trata de aprovechar las características del silicato de sodio para cristalizar en trioxosilicato de disodio con un número variable de moles de agua de cristalización, lo que se aprovecha en esta invención para absorber el agua incorporada en la disolución acuosa de los aditivos.With the present invention it is intended to prepare solid mixtures based on a majority product, the disodium trioxosilicate pentahydrate, containing one or more products incorporated in a completely homogeneous way within your crystal structure It's about taking advantage of the features of sodium silicate to crystallize from disodium trioxosilicate with a variable number of moles of water of crystallization, which it is used in this invention to absorb the water incorporated in the aqueous solution of the additives.

El procedimiento que se propone consiste en aditivar una disolución formada por la mezcla líquida de polímeros orgánicos y/o polifosfatos sobre una disolución principal de silicato sódico de estequiometría moles SiO_{2}/moles Na_{2}O=1/1 que ha sido sometida a una evaporación a vacío previa, hasta un contenido en agua inferior al 42% y un contenido en sólidos mayor al 58%. Se homogeniza la mezcla por agitación, quedando la disolución resultante preparada para su cristalización. Se obtiene un sólido cristalizado con un porcentaje de agua final correspondiente al agua estequiométrica de cristalización de la fase trioxosilicato de disodio pentahidratado.The proposed procedure consists of additive a solution formed by the liquid polymer mixture organic and / or polyphosphates on a main solution of stoichiometric sodium silicate moles SiO2 / moles Na 2 O = 1/1 that has undergone vacuum evaporation previous, up to a water content of less than 42% and a content in solids greater than 58%. The mixture is homogenized by stirring, the resulting solution being prepared for crystallization. A crystallized solid is obtained with a percentage of final water corresponding to the stoichiometric water of crystallization of the disodium trioxosilicate phase pentahydrate.

Campo de aplicaciónScope

La defloculación de arcillas en agua es una tecnología bien establecida y ampliamente utilizada en la industria cerámica. En los procesos de molienda/defloculación, junto al agua y arcilla, se utilizan una serie de aditivos (defloculantes) que permiten reducir los comportamientos viscosos y tixotrópicos de las suspensiones previas a su atomiza-
ción.
Clays defloculation in water is a well established and widely used technology in the ceramic industry. In grinding / deflocculation processes, together with water and clay, a series of additives (deflocculants) are used to reduce the viscous and thixotropic behaviors of suspensions prior to atomization.
tion.

Los aditivos defloculantes más ampliamente utilizados en la industria cerámica son productos como el carbonato sódico, los distintos silicatos sódicos, los polifosfatos, o las sales sódicas y amónicas de polímeros orgánicos del tipo ácido acrílico, metacrílico ó maleico.Deflocculant additives more widely used in the ceramic industry are products such as carbonate sodium, different sodium silicates, polyphosphates, or sodium and ammonium salts of organic polymers of the acid type Acrylic, methacrylic or maleic.

Las formulaciones de defloculantes más utilizadas tratan de utilizar la sinergia de varios componentes. El hecho de utilizar varios componentes, y la posibilidad de presentarse en distintos estados: sólido ó líquido, aumenta la dificultad en la formulación y en la dosificación.The most commonly used deflocculant formulations They try to use the synergy of several components. The fact of use several components, and the possibility of presenting in different states: solid or liquid, increases the difficulty in formulation and dosage.

En esta patente se pretende presentar un sistema defloculante compacto, formado por dos ó más componentes ya unidos: trioxosilicato de disodio pentahidratado, polímeros orgánicos y/o polifosfatos; así como su procedimiento de fabricación.This patent is intended to present a system compact deflocculant, consisting of two or more components already attached:  disodium trioxosilicate pentahydrate, organic polymers and / or polyphosphates; as well as its manufacturing procedure.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

El producto mayoritario en la formulación del producto descrito en esta invención es el trioxosilicato de disodio pentahidrato.The majority product in the formulation of product described in this invention is disodium trioxosilicate Pentahydrate

La producción de trioxosilicatos de disodio se realiza en un proceso de cristalización que puede producirse de diferentes maneras, una de las cuales se recoge en la patente de invención española n°. 549886 con n°. de publicación ES8606200 a favor del mismo titular que el del presente expediente.The production of disodium trioxosilicates is performed in a crystallization process that can occur from different ways, one of which is included in the patent of Spanish invention no. 549886 with no. of publication ES8606200 to favor of the same owner as this file.

Las sales producidas a escala industrial en estos procesos son el trioxosilicato de disodio nonahidrato y mucho más importante por su volumen de producción, el trioxosilicato de disodio pentahidrato; ambos productos con estructura cristalina.The salts produced on an industrial scale in these processes are disodium trioxosilicate nonahydrate and much more important for its production volume, the trioxosilicate of disodium pentahydrate; both products with structure crystalline

Las fases cristalinas son sales hidratadas, perfectamente definidas por DRX (Difracción Rayos X) y recogidas en los ficheros de ICDD (Internacional Centre Diffraction Data) con los números 19 1239 y 19 1241, respectiva-
mente.
The crystalline phases are hydrated salts, perfectly defined by DRX (X-Ray Diffraction) and collected in the ICDD (International Center Diffraction Data) files with the numbers 19 1239 and 19 1241, respectively.
mind.

Los números CAS son:CAS numbers are:

Trioxosilicato de disodio pentahidrato:

\hskip0.52cm
10213-79-3Disodium trioxosilicate pentahydrate:
 \ hskip0.52cm 
10213-79-3

Trioxosilicato de disodio nonahidrato:

\hskip0.6cm
13517-24-3Disodium trioxosilicate nonahydrate:
 \ hskip0.6cm 
13517-24-3

La fórmula química de la fase pentahidrato es la siguiente:The chemical formula of the pentahydrate phase is the next:

SiO_{2} \cdot Na_{2}O \cdot 5 H_{2}OSiO_ {2} \ cdot Na_ {2} O \ cdot 5 H2O

con la siguiente composición porcentual en peso:with the following composition percentage in weight:

       \dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+\hfil#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 SiO _{2} : \+   \hskip1.7cm  \+ 28.30%\cr  Na _{2} O: \+
\+ 29.24%\cr  H _{2} O: \+ \+
42.46%\cr}\ dotable {\ tabskip \ tabcolsep # \ hfil \ + \ hfil # \ hfil \ + # \ hfil \ tabskip0ptplus1fil \ dddarstrut \ cr} {
 SiO2: \ + \ hskip1.7cm \ + 28.30% \ cr Na2O: \ +
\ + 29.24% \ cr H2O: \ + \ +
42.46% \ cr}
    

El contenido de agua de estas sales es muy alto dado su peso molecular, y esta es la característica principal que se aprovecha para la invención que se va a describir en la presente memoria.The water content of these salts is very high given its molecular weight, and this is the main feature that it is used for the invention to be described herein memory.

El resto de materias primas utilizadas en la formulación de la presente invención, los aditivos, son compuestos bien conocidos en la industria cerámica. Estos productos son o bien sales sódicas de los polímeros orgánicos derivados del ácido acrílico, metacrílico ó maléico; productos que normalmente se comercializan en forma de disoluciones acuosas; o bien sales sódicas de ácidos polifosfóricos, que se presentan en forma sólida generalmente, aunque son muy solubles en agua.The rest of the raw materials used in the formulation of the present invention, additives, are compounds Well known in the ceramic industry. These products are either sodium salts of organic polymers derived from acid acrylic, methacrylic or maleic; products that are normally marketed in the form of aqueous solutions; or you go out sodium polyphosphoric acids, which are presented in solid form generally, although they are very soluble in water.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

En la presente memoria se describe un procedimiento de fabricación de trioxosilicatos de disodio cristalizados con oclusiones en su estructura cristalina de aditivos del tipo polímeros orgánicos y lo polifosfatos y su aplicación en defloculación de arcillas, tratándose de trioxosilicatos de disodio sólidos cristalinos pudiendo ser producidos por diferentes técnicas, de forma que el procedimiento comprende:This document describes a manufacturing process of disodium trioxosilicates crystallized with occlusions in its crystalline structure of additives such as organic polymers and polyphosphates and their application in clays defloculation, in the case of crystalline solid disodium trioxosilicates can be produced by different techniques, so that the procedure understands:

\bullet?
la utilización de una disolución de silicato sódico de estequiometría 1:1 concentrada hasta un porcentaje de agua menor del estequiométrico 42%;the use of a solution of 1: 1 stoichiometry sodium silicate concentrated to a water percentage less than stoichiometric 42%;

\bullet?
la aditivación a la disolución de silicato sódico concentrada anterior de otra disolución de polímeros orgánicos y lo polifosfatos a temperatura mayor a 80°C;dissolution additivation of above concentrated sodium silicate of another solution of organic polymers and polyphosphates at a temperature greater than 80 ° C;

\bullet?
la cristalización, o bien de forma continua por pulverización sobre un lecho del propio producto sólido, o bien de forma discontinua con siembra previa;the crystallization, or of continuous form by spraying on a bed of the product itself solid, or discontinuously with previous sowing;

de forma que se aprovecha el agua de cristalización de la fase cristalina mayoritaria trioxosilicato de disodio pentahidratado consiguiendo durante su cristalización la oclusión de moléculas orgánicas añadidas en forma de disolución acuosa, pasando esta agua a formar parte de la molécula cristalina.so that water is used Crystallization of the majority trioxosilicate crystalline phase of disodium pentahydrate getting the crystallization during occlusion of organic molecules added as a solution aqueous, this water becoming part of the molecule crystalline

El porcentaje de aditivos en forma de disolución acuosa puede alcanzar hasta un 15%.The percentage of additives in the form of dissolution aqueous can reach up to 15%.

El producto obtenido esta formado por aglomerados de cristales de trioxosilicato de disodio pentahidratado con incorporación dentro de los intersticios de los aglomerados de productos orgánicos derivados de polímeros de ácido acrílico o de polifosfatos o mezcla de ambos, es decir, se obtiene un producto sólido cristalizado.The product obtained is formed by agglomerates of disodium trioxosilicate crystals pentahydrate with incorporation within the interstices of the agglomerates of organic products derived from acrylic acid polymers or from polyphosphates or mixture of both, that is, a product is obtained crystallized solid

Por otra parte, el producto obtenido, es de especial aplicación como agente defloculante en los procesos industriales de molienda/defloculación de arcillas en vía acuosa.On the other hand, the product obtained is of special application as a deflocculating agent in processes industrial grinding / deflocculation of clays on track watery

Breve descripción de las figurasBrief description of the figures

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria de dos figuras, de forma ilustrativa y no limitativa.To complement the description below it will be done, and in order to help the understanding of characteristics of the invention, is attached herein of two figures, in an illustrative and non-limiting manner.

Figura 1.- Muestra un difractograma de rayos X, intensidad versus 2\Theta, de cristales de trioxosilicato de disodio pentahidrato (en negro) y patrón de intensidades de la misma fase según base de datos ICDD.Figure 1 shows a diffractogram of X - ray intensity versus 2 \ Theta, crystals trioxosilicato disodium pentahydrate (black) pattern and intensities of the same phase as ICDD data base.

Figura 2.- Muestra un difractograma de rayos X, intensidad versus 2\Theta, de cristales del producto descrito en el ejemplo n° 4, SP24-4 (en negro) y patrón de intensidades del trioxosilicato de disodio pentahidrato según base de datos ICDD.Figure 2.- Shows an X-ray diffractogram, intensity versus 2 \, of crystals of the product described in example No. 4, SP24-4 (in black) and intensity pattern of disodium trioxosilicate pentahydrate according to ICDD database .

Como se puede observar la fase cristalina formada es la misma en ambos productos.As you can see the crystalline phase formed It is the same in both products.

Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention

Para llevar a cabo el nuevo procedimiento empezamos por preparar una disolución de silicato sódico de una relación molar SiO_{2}/Na_{2}O = 1.To carry out the new procedure We begin by preparing a sodium silicate solution of a molar ratio SiO 2 / Na 2 O = 1.

       \newpage\ newpage
    

Posteriormente se concentra por evaporación a vacío hasta un contenido en agua por debajo del 42% y un contenido en sólidos de más de 58%.It is subsequently concentrated by evaporation to vacuum to a water content below 42% and a content in solids of more than 58%.

A esta disolución, así ajustada, se añade la disolución del aditivo elegido en concentraciones variables hasta un máximo de un 15% sobre peso de disolución del aditivo. Se homogeneiza la mezcla por agitación, y esta disolución ya está lista para ser cristalizada. El porcentaje de agua de esta disolución final es la correspondiente al agua estequiométrica de cristalización de la fase trioxosilicato de disodio pentahidrato. La temperatura estará por encima de 80°C.To this solution, thus adjusted, the dissolution of the additive chosen in varying concentrations up to a maximum of 15% on dissolution weight of the additive. Be homogenize the mixture by stirring, and this solution is already Ready to be crystallized. The percentage of water in this final solution corresponds to the stoichiometric water of Crystallization of the disodium trioxosilicate phase pentahydrate. The temperature will be above 80 ° C.

Esta disolución se cristaliza por siembra y enfriamiento posterior, produciendo un sólido que posteriormente se puede moler.This solution is crystallized by sowing and subsequent cooling, producing a solid that is subsequently It can grind.

La cristalización también se puede realizar en un proceso continuo, sobre un circuito cerrado. La disolución se pulveriza sobre el sólido de forma que se forman gránulos de diferentes tamaños de polvo mojado con la disolución. Este producto pasará por una zona de enfriamiento y cristalización.Crystallization can also be performed in a continuous process, on a closed circuit. The solution is spray on the solid so that granules of Different sizes of powder wet with the solution. This product It will pass through a zone of cooling and crystallization.

Finalmente, el producto se clasifica por tamaños y se retiran del circuito para su envasado la fracción elegida, tras lo cual retorna a la zona inicial. La fracción retirada debe ser ajustada para que se mantenga constante el caudal dentro del circuito, teniendo en cuenta las adiciones en forma de disolución.Finally, the product is classified by sizes and the chosen fraction is removed from the circuit for packaging, after which it returns to the initial zone. The withdrawn fraction must be adjusted to keep the flow rate constant within the circuit, taking into account the additions in the form of dissolution.

El producto así obtenido consiste en partículas aglomeradas de pequeños cristales perfectamente definidos de trioxosilicato de disodio pentahidrato, quedando los aditivos añadidos ocluidos en los macroporos o intersticios de los aglomerados de forma totalmente homogénea sin modificar su apariencia o propiedades.The product thus obtained consists of particles agglomerates of perfectly defined small crystals of disodium trioxosilicate pentahydrate, leaving the additives additives occluded in the macropores or interstices of the agglomerates in a completely homogeneous way without modifying their Appearance or properties.

En las medidas por DRX (Difracción Rayos X) de la cristalinidad del producto no se observan diferencias con trioxosilicato de disodio pentahidrato comercial, según se puede observar en los difractogramas.In the measurements by DRX (X-Ray Diffraction) of the product crystallinity no differences are observed with Disodium trioxosilicate commercial pentahydrate, as can be Look at the diffractograms.

El agua añadida en la disolución del aditivo queda incorporada al producto sólido como agua de cristalización de la fase trioxosilicato de disodio pentahidrato que se encontraba en defecto.Water added in the additive solution is incorporated into the solid product as crystallization water of the disodium trioxosilicate phase pentahydrate that was in default.

Con esto se consigue una de las facetas más importantes de la invención, el transformar el aditivo en disolución en un producto sólido homogéneamente distribuido dentro de la matriz trioxosilicato de disodio.With this you get one of the most facets important of the invention, transforming the additive into dissolution in a solid product homogeneously distributed within of the disodium trioxosilicate matrix.

Al poner en disolución acuosa este producto, los cristales de trioxosilicato de disodio pentahidrato se disuelven rápidamente dada su alta solubilidad, liberando los aditivos que también pasan a la disolución, quedando ambos productos en condiciones de actuar a la vez según la aplicación elegida.By putting this product in aqueous solution, the disodium trioxosilicate crystals pentahydrate dissolve quickly given its high solubility, releasing the additives that they also go to dissolution, leaving both products in conditions to act at the same time according to the chosen application.

Con este procedimiento se consigue en un único proceso una mezcla totalmente homogénea de ambos componentes.This procedure is achieved in a single process a completely homogeneous mixture of both components.

A continuación vamos a describir varios ejemplos:Next we will describe several examples:

Ejemplo n° 1Example No. 1

Se preparó en laboratorio 1000 gr. de una disolución de silicato sódico con la siguiente composición:1000 gr was prepared in the laboratory. of a Sodium silicate solution with the following composition:

       \dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+\hfil#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 SiO _{2} : \+   \hskip1.7cm  \+ 26.36%\cr  Na _{2} O: \+
\+
26.71%\cr}\ dotable {\ tabskip \ tabcolsep # \ hfil \ + \ hfil # \ hfil \ + # \ hfil \ tabskip0ptplus1fil \ dddarstrut \ cr} {
 SiO2: \ + \ hskip1.7cm \ + 26.36% \ cr Na2O: \ +
\ +
26.71% \ cr}
    

Esta disolución se concentró por evaporación, eliminando 49 g de agua para conseguir la siguiente composición:This solution was concentrated by evaporation, removing 49 g of water to get the next composition:

       \dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+\hfil#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 SiO _{2} : \+   \hskip1.7cm  \+ 28.79%\cr  Na _{2} O: \+
\+
29.20%\cr}\ dotable {\ tabskip \ tabcolsep # \ hfil \ + \ hfil # \ hfil \ + # \ hfil \ tabskip0ptplus1fil \ dddarstrut \ cr} {
 SiO2: \ + \ hskip1.7cm \ + 28.79% \ cr Na2O: \ +
\ +
29.20% \ cr}
    

Esta disolución se partió en dos partes iguales.This solution was split into two parts same.

Una de las partes se mezcló por agitación con 25 g de una disolución acuosa al 41% de un poliacrilato sódico comercial. La temperatura de la mezcla se elevó por encima de 80ºC antes de sembrarla con 25 g de cristales de trioxosilicato de disodio pentahidrato comercial en polvo. Tras la mezcla íntima de siembra y disolución, se extendió sobre una bandeja el producto en una capa fina de aproximadamente 5 mm donde se enfrió en pocos minutos por debajo de 72ºC, que es la temperatura de cristalización.One of the parts was mixed by stirring with 25 g of a 41% aqueous solution of a sodium polyacrylate commercial. The temperature of the mixture rose above 80 ° C before sowing it with 25 g of trioxosilicate crystals of Disodium commercial pentahydrate powder. After the intimate mixing of sowing and dissolution, the product was spread on a tray a thin layer of approximately 5 mm where it cooled in a few minutes below 72 ° C, which is the temperature of crystallization.

En menos de 5 minutos el producto cristalizó rápidamente, dando un sólido duro y quebradizo, que se molió a tamaños entre 1.5-0.5 mm para su posterior ensayo como defloculante de arcillas, (muestra SP24-1, relativa al cuadro adjunto).In less than 5 minutes the product crystallized quickly, giving a hard and brittle solid, which was ground to sizes between 1.5-0.5 mm for later testing as clay deflocculant, (sample SP24-1, relative to the attached table).

La otra parte de la disolución se mezcló de la forma anterior con 50 g de la misma disolución de poliacrilato sódico, y por encima de 80°C se sembró con 25 g de cristales de trioxosilicato de disodio pentahidrato.The other part of the solution was mixed from the above form with 50 g of the same polyacrylate solution sodium, and above 80 ° C was seeded with 25 g of crystals of disodium trioxosilicate pentahydrate.

La cristalización obtenida fue también correcta, dando un sólido quebradizo y fácil de moler, (muestra SP24-11, relativa al cuadro adjunto).The crystallization obtained was also correct, giving a brittle solid and easy to grind, (sample SP24-11, relative to the attached table).

La posterior disolución en agua del producto permitió analizar el contenido en poliacrilato así como el porcentaje de SiO_{2} y Na_{2}O en ambos casos.The subsequent dissolution in water of the product allowed to analyze the polyacrylate content as well as the percentage of SiO 2 and Na 2 O in both cases.

Ejemplo 2Example 2

Se preparó en laboratorio 1000 gr. de una disolución de silicato sódico con la siguiente composición:1000 gr was prepared in the laboratory. of a Sodium silicate solution with the following composition:

       \dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+\hfil#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 SiO _{2} : \+   \hskip1.7cm  \+ 26.36%\cr  Na _{2} O: \+
\+
26.71%\cr}\ dotable {\ tabskip \ tabcolsep # \ hfil \ + \ hfil # \ hfil \ + # \ hfil \ tabskip0ptplus1fil \ dddarstrut \ cr} {
 SiO2: \ + \ hskip1.7cm \ + 26.36% \ cr Na2O: \ +
\ +
26.71% \ cr}
    

Esta disolución se concentró por evaporación, eliminando 49 g de agua para conseguir la siguiente composición:This solution was concentrated by evaporation, removing 49 g of water to get the next composition:

       \dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+\hfil#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 SiO _{2} : \+   \hskip1.7cm  \+ 28.79%\cr  Na _{2} O: \+
\+
29.20%\cr}\ dotable {\ tabskip \ tabcolsep # \ hfil \ + \ hfil # \ hfil \ + # \ hfil \ tabskip0ptplus1fil \ dddarstrut \ cr} {
 SiO2: \ + \ hskip1.7cm \ + 28.79% \ cr Na2O: \ +
\ +
29.20% \ cr}
    

Esta disolución se partió en dos partes iguales.This solution was split into two parts same.

Una de las partes se mezcló por agitación con 25 gr. de una disolución acuosa de hexametafosfato sódico al 40%. La temperatura de la mezcla se elevó por encima de 80°C antes de sembrarla con 25 gr. de cristales de trioxosilicato de disodio pentahidrato comercial en polvo. Tras la mezcla íntima de siembra y disolución, se extendió sobre una bandeja el producto en una capa fina de aproximadamente 5 mm. donde se enfrió en pocos minutos por debajo de 72ºC que es la temperatura de fusión.One of the parts was mixed by stirring with 25 gr. of a 40% aqueous solution of sodium hexametaphosphate. The Mix temperature rose above 80 ° C before sow it with 25 gr. of disodium trioxosilicate crystals commercial pentahydrate powder. After the intimate planting mixture and solution, spread the product in a layer on a tray thin about 5 mm. where it cooled in a few minutes by below 72 ° C which is the melting temperature.

En menos de 5 minutos el producto cristalizó rápidamente, dando un sólido duro y quebradizo, que se molió a tamaños entre 1.5-0.5 mm para su posterior ensayo como defloculante de arcillas, (muestra SP24-2, relativa al cuadro adjunto).In less than 5 minutes the product crystallized quickly, giving a hard and brittle solid, which was ground to sizes between 1.5-0.5 mm for later testing as clay deflocculant, (sample SP24-2, relative to the attached table).

La otra parte de la disolución se mezcló de la forma anterior con 50 gr. de la misma disolución de hexametafosfato sódico, y por encima de 80ºC se sembró con 25 g de cristales de trioxosilicato de disodio pentahidrato.The other part of the solution was mixed from the previous form with 50 gr. of the same solution of hexametaphosphate sodium, and above 80 ° C was seeded with 25 g of crystals of disodium trioxosilicate pentahydrate.

La cristalización obtenida fue también correcta, dando un sólido quebradizo y fácil de moler, (muestra SP24-22, relativa al cuadro adjunto).The crystallization obtained was also correct, giving a brittle solid and easy to grind, (sample SP24-22, relative to the attached table).

La posterior disolución en agua del producto permitió analizar el contenido en polifosfato así como el porcentaje de SiO_{2} y Na_{2}O en ambos casos.The subsequent dissolution in water of the product allowed to analyze the polyphosphate content as well as the percentage of SiO 2 and Na 2 O in both cases.

Ejemplo 3Example 3

Se preparó en laboratorio 500 gr. de una disolución de silicato sódico con la siguiente composición:500 gr was prepared in the laboratory. of a Sodium silicate solution with the following composition:

       \dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+\hfil#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 SiO _{2} : \+   \hskip1.7cm  \+ 26.36%\cr  Na _{2} O: \+
\+
26.71%\cr}\ dotable {\ tabskip \ tabcolsep # \ hfil \ + \ hfil # \ hfil \ + # \ hfil \ tabskip0ptplus1fil \ dddarstrut \ cr} {
 SiO2: \ + \ hskip1.7cm \ + 26.36% \ cr Na2O: \ +
\ +
26.71% \ cr}
    

Esta disolución se concentró por evaporación, eliminando 25 gr. de agua para conseguir la siguiente composición:This solution was concentrated by evaporation, removing 25 gr. of water to get the next composition:

       \dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+\hfil#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 SiO _{2} : \+   \hskip1.7cm  \+ 28.79%\cr  Na _{2} O: \+
\+
29.20%\cr}\ dotable {\ tabskip \ tabcolsep # \ hfil \ + \ hfil # \ hfil \ + # \ hfil \ tabskip0ptplus1fil \ dddarstrut \ cr} {
 SiO2: \ + \ hskip1.7cm \ + 28.79% \ cr Na2O: \ +
\ +
29.20% \ cr}
    

Esta disolución se mezcló por agitación con 25 gr. de una disolución acuosa al 41% de un poliacrilato comercial y 25 gr. de disolución acuosa de hexametafosfato sódico al 40%. La temperatura de la mezcla se elevó por encima de 80°C antes de sembrarla con 25 gr. de cristales de trioxosilicato de disodio pentahidrato comercial en polvo. Tras la mezcla íntima de siembra y disolución, se extendió sobre una bandeja el producto en una capa fina de aproximadamente 5 mm. donde se enfrió en pocos minutos por debajo de 72°C que es la temperatura de fusión.This solution was mixed by stirring with 25 gr. of a 41% aqueous solution of a commercial polyacrylate and 25 gr. of 40% aqueous sodium hexametaphosphate solution. The Mix temperature rose above 80 ° C before sow it with 25 gr. of disodium trioxosilicate crystals commercial pentahydrate powder. After the intimate planting mixture and solution, spread the product in a layer on a tray thin about 5 mm. where it cooled in a few minutes by below 72 ° C which is the melting temperature.

En menos de 5 minutos el producto cristalizó rápidamente, dando un sólido duro y quebradizo, que se molió a tamaños entre 1.5-0.5 mm para su posterior ensayo como defloculante de arcillas, (muestra SP24-3, relativa al cuadro adjunto).In less than 5 minutes the product crystallized quickly, giving a hard and brittle solid, which was ground to sizes between 1.5-0.5 mm for later testing as clay deflocculant, (sample SP24-3, relative to the attached table).

Ejemplo 4Example 4

Se fabricó a escala industrial.It was manufactured on an industrial scale.

Se prepararon por concentración a vacío a partir de una disolución más diluida 43300 kg. de disolución de silicato sódico de la siguiente composición:They were prepared by concentration in vacuo from of a more dilute solution 43300 kg. silicate solution sodium of the following composition:

       \dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+\hfil#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 SiO _{2} : \+   \hskip1.7cm  \+ 28.84%\cr  Na _{2} O: \+
\+
29.25%\cr}\ dotable {\ tabskip \ tabcolsep # \ hfil \ + \ hfil # \ hfil \ + # \ hfil \ tabskip0ptplus1fil \ dddarstrut \ cr} {
 SiO2: \ + \ hskip1.7cm \ + 28.84% \ cr Na2O: \ +
\ +
29.25% \ cr}
    

En un reactor agitado mecánicamente de 50 m^{3} se le añadieron a la disolución anterior 3765 kg. de una disolución acuosa al 41% de poliacrilato sódico comercial, y se mezclaron durante 15 minutos. La temperatura de la mezcla se mantuvo por encima de 80°C.In a 50 m 3 mechanically stirred reactor 3765 kg were added to the previous solution. of a solution 41% aqueous commercial sodium polyacrylate, and mixed during 15 minutes. The temperature of the mixture was maintained by above 80 ° C.

La disolución anterior se pulverizó dentro de un reactor-mezclador rotativo sobre un lecho de trioxosilicato de disodio pentahidrato molido.The above solution was sprayed into a rotary mixer-mixer on a bed of Disodium trioxosilicate ground pentahydrate.

Tras la salida del mezclador el sólido formado se incorpora a un sistema de enfriamiento rotativo donde se enfría, y donde se finaliza la cristalización del producto.After the exit of the mixer the solid formed is incorporates a rotary cooling system where it cools, and where the crystallization of the product ends.

El caudal que sale del sistema de enfriamiento se clasifica por tamaños en unos tamices vibrantes y se recoge la fracción entre 1,5-0.5 mm. para su envasado. Esta fracción deberá corresponder con la alimentación de disolución añadida en continuo para mantener constante el caudal que circula por el circuito.The flow that leaves the cooling system is Sort by size in a vibrant sieves and collect the fraction between 1.5-0.5 mm. for packaging. This fraction should correspond to the dissolution feed added continuously to keep the flow rate constant on the circuit

El resto recircula a un molino donde se muele y retorna al punto inicial cerrando el circuito.The rest recirculates to a mill where it is ground and returns to the starting point closing the circuit.

Dada la capacidad del circuito, el producto separado en las tres primeras horas se desechó para garantizar que el contenido en aditivo fuera el esperado.Given the capacity of the circuit, the product separated in the first three hours was discarded to ensure that the additive content was as expected.

Se separó una muestra de producto para ensayos posteriores de defloculación de arcillas, (muestra SP24-4, relativa al cuadro adjunto).A sample of product was separated for testing clays defloculation posteriors (sample SP24-4, relative to the attached table).

Con las seis muestras anteriores se realizaron ensayos de defloculación de arcillas para comprobar su efectividad, comparada con otras mezclas defloculantes basadas en trioxosilicato de disodio pentahidrato y poliacrilato sódico en disolución, tal como se utilizan actualmente ambos productos.With the previous six samples were made Clays defloculation tests to verify their effectiveness, compared to other trioxosilicate based deflocculant mixtures of disodium pentahydrate and sodium polyacrylate in solution, such how both products are currently used.

Para comprobar la efectividad del producto resultante, se han realizado pruebas de defloculación siguiendo los procedimientos habituales en la industria cerámica.To check the effectiveness of the product resulting, defloculation tests have been performed following the usual procedures in the ceramic industry.

El proceso industrial de fabricación de cerámica comienza por la molienda/defloculación en húmedo de las arcillas para obtener una barbotina o suspensión de arcilla en agua con un contenido de sólidos lo más alto posible pero además con viscosidad baja, que permita el manejo por bombeo de esta barbotina en su proceso posterior de secado por atomización.The industrial ceramic manufacturing process start by wet grinding / deflocculation of clays to obtain a slipper or suspension of clay in water with a solids content as high as possible but also with viscosity low, that allows the handling by pumping of this slip in its subsequent spray drying process.

La función del defloculante en este proceso es modificar el sistema coloidal arcilla/agua eliminando o neutralizando las cargas electrostáticas atractivas y por tanto aumentando el potencial Z de la suspensión, consiguiendo valores bajos de viscosidad.The role of the deflocculant in this process is modify the clay / water colloidal system by eliminating or neutralizing attractive electrostatic charges and therefore increasing the Z potential of the suspension, getting values low viscosity

La pasta de arcilla utilizada fue una mezcla industrial de gres rojo. La concentración en sólidos fue de 65% y 35% de agua.The clay paste used was a mixture red stoneware industrial. The solids concentration was 65% and 35% water

El agua añadida fue un agua preparada en laboratorio con contenidos en sales similares a las utilizadas en los procesos industriales, con una alta dureza y alta concentración en cloruros. (30°F de dureza y 600 ppm de Cloruros).The water added was a water prepared in laboratory with salt contents similar to those used in Industrial processes, with high hardness and high concentration in chlorides. (30 ° F hardness and 600 ppm Chlorides).

Se utilizaron como defloculantes las seis muestras señaladas y una séptima de Referencia consistente en un defloculante mixto formado en un 90% de sólido de trioxosilicato de disodio pentahidrato y un 10% por la disolución al 40% de poliacrilato sódico comercial.The six deflocculants were used as Samples indicated and a seventh Reference consisting of a mixed deflocculant formed in 90% solid of trioxosilicate of disodium pentahydrate and 10% by dissolution at 40% of commercial sodium polyacrylate.

Para la molienda se utilizó un molino de bolas de laboratorio de un litro de capacidad con 500 gr. de bolas de alúmina de 20 mm. de diámetro.For grinding a ball mill was used laboratory of a liter of capacity with 500 gr. of balls of 20 mm alumina. diameter.

La viscosidad de la suspensión se midió por el método industrial standard de tiempo de caída en copa Ford n° 4.The viscosity of the suspension was measured by the standard industrial method of fall time in Ford cup no. Four.

Los ensayos consistieron en añadir dentro del molino 500 g de pasta de arcilla, 270 g de agua y el porcentaje variable de defloculante calculado sobre peso de arcilla.The trials consisted of adding within the mill 500 g of clay paste, 270 g of water and the percentage deflocculant variable calculated on clay weight.

Se muele durante un tiempo fijo de 5 minutos, tras lo cual se mide la viscosidad, tras dejar en reposo la barbotina dentro de la copa Ford durante 60 s.It is milled for a fixed time of 5 minutes, after which the viscosity is measured, after resting the slip inside the Ford cup for 60 s.

En el proceso industrial se consideran buenos valores de viscosidad por debajo de 25 s de tiempo de caída que corresponden a aproximadamente 250 cp.In the industrial process they are considered good viscosity values below 25 s of fall time that correspond to approximately 250 cp.

Los resultados obtenidos se presentan en la tabla o cuadro 1.The results obtained are presented in the table or table 1.

1one

Claims (4)

1. Procedimiento de fabricación de trioxosilicatos de disodio cristalizados con oclusiones en su estructura cristalina de aditivos del tipo polímeros orgánicos y/o polifosfatos, tratándose de trioxosilicatos de disodio sólidos cristalinos pudiendo ser producidos por diferentes técnicas, caracterizado porque el procedimiento comprende:1. Method of manufacturing disodium trioxosilicates crystallized with occlusions in its crystalline structure of additives of the type organic polymers and / or polyphosphates, in the case of crystalline solid disodium trioxosilicates being able to be produced by different techniques, characterized in that the process comprises:
\bullet?
la utilización de una disolución de silicato sódico de estequiometría 1:1 concentrada hasta un porcentaje de agua menor del estequiométrico 42%;the use of a solution of 1: 1 stoichiometry sodium silicate concentrated to a water percentage less than stoichiometric 42%;
\bullet?
la aditivación a la disolución de silicato sódico concentrada anterior de otra disolución de polímeros orgánicos y/o polifosfatos a temperatura mayor a 80ºC;dissolution additivation of above concentrated sodium silicate of another solution of organic polymers and / or polyphosphates at a temperature greater than 80 ° C;
\bullet?
la cristalización, o bien de forma continua por pulverización sobre un lecho del propio producto sólido, o bien de forma discontinua con siembra previa;the crystallization, or of continuous form by spraying on a bed of the product itself solid, or discontinuously with previous sowing;
de forma que se aprovecha el agua de cristalización de la fase cristalina mayoritaria trioxosilicato de disodio pentahidratado consiguiendo durante su cristalización la oclusión de moléculas de aditivos añadidas en forma de disolución acuosa, pasando esta agua a formar parte de la molécula cristalina.so that water is used Crystallization of the majority trioxosilicate crystalline phase of disodium pentahydrate getting the crystallization during occlusion of additive molecules added as a solution aqueous, this water becoming part of the molecule crystalline
2. procedimiento de fabricación de trioxosilicatos de disodio cristalizados con oclusiones en su estructura cristalina de aditivos del tipo polímeros orgánicos y/o polifosfatos, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el porcentaje de aditivos en forma de disolución acuosa puede alcanzar hasta un 15%.2. Method of manufacturing disodium trioxosilicates crystallized with occlusions in its crystalline structure of additives of the type organic polymers and / or polyphosphates, according to claim 1, characterized in that the percentage of additives in the form of an aqueous solution can reach up to 15%. 3. Producto obtenido, según reivindicaciones 1ª y 2ª, caracterizado por estar formado por aglomerados de cristales de trioxosilicato de disodio pentahidratado con incorporación dentro de los intersticios de los aglomerados de productos orgánicos derivados de polímeros de ácido acrílico o de polifosfatos o mezcla de ambos.3. Product obtained, according to claims 1 and 2, characterized by being formed by agglomerates of trioxosilicate crystals of disodium pentahydrate with incorporation within the interstices of the agglomerates of organic products derived from polymers of acrylic acid or of polyphosphates or mixture of both. 4. Aplicación, del producto obtenido, según las reivindicaciones anteriores, como agente defloculante en los procesos industriales de molienda/defloculación de arcillas en vía acuosa.4. Application of the product obtained, according to the previous claims, as a deflocculating agent in the industrial processes of grinding / defloculation of clays on track watery
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