FI95121C - Hydroterminen menetelmä korkean SiO2:K2O-moolisuhteen omaavan kaliumsilikaattiliuoksen valmistamiseksi - Google Patents
Hydroterminen menetelmä korkean SiO2:K2O-moolisuhteen omaavan kaliumsilikaattiliuoksen valmistamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI95121C FI95121C FI913628A FI913628A FI95121C FI 95121 C FI95121 C FI 95121C FI 913628 A FI913628 A FI 913628A FI 913628 A FI913628 A FI 913628A FI 95121 C FI95121 C FI 95121C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- molar ratio
- potassium
- quartz
- potassium silicate
- sio
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/20—Silicates
- C01B33/32—Alkali metal silicates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
95121
Hydroterminen menetelmä korkean Si02:K20-moolisuhteen omaavan kaliumsilikaattiliuoksen valmistamiseksi - Ett hydro-termiskt förfarande för framställning av kaliumsilikatlös-ningar med hög Si02:K20-molförhällande 5
Esillä oleva keksintö koskee menetelmää korkean Si02 : K20-moolisuhteen omaavien kaliumsilikaattiliuosten hydrotermi-seksi valmistamiseksi käsittelemällä kiteistä piidioksidia 10 kaiiumhydroksidin vesiliuoksella.
Yleiskatsauksen kaliumsilikaattiliuosten valmistamisesta antaa Winnacker'in ja Kuchler'in erikoistutkimus julkaisussa Chemische Technologie, Band 3, Anorganische Technologie 15 II, 4. Auflage, 1983, s. 54-63 ja Ullmans Encyklopädie der technischen Chemie, Band 21, 4. Auflage, 1982, s. 409-412.
Jäljempänä "vesilasin" nimellä tunnetut alkalimetallisili-kaatit omaavat käyttöä teknillisiin tarkoituksiin muiden 20 kaliumsilikaattiliuosten - yleisesti kalivesilasiksi kut suttujen - ohella. Tällaiset kaliumvesilasit omaavat pääasiassa noin 28 - 55 p-%:iin olevan kiintoainepitoisuuden sekä 2,0 -4,2:1 olevan piidioksidin ja kaiiumoksidin välisen moolisuhteen. Kaliumvesilasien valmistus teknisessä 25 mittakaavassa tapahtuu yleensä sulattamalla yhteen kvartsi-: hiekkaa ja potaskaa (kaliumkarbonaattia) tarkoitukseen so pivissa uuneissa alueella 1400 - 1500°C olevissa lämpötiloissa. Jäähtyessään jähmettyvä sulate, kiintolasi, liuotetaan samassa yhteydessä seuraavassa työvaiheessa painetta 30 ja korotettua lämpötilaa käyttäen veteen, ja saatu liuos -laatuvaatimuksista riippuen - mahdollisesti suodatetaan.
Tämä korkean lämpötilan sulatusmenetelmä on kuitenkin sekä laitteisiin että vaadittaviin suuriin energiamääriin nähden 35 sangen kallis ja johtaa edelleen ei niinkään vähäisiin päästöihin, kuten pölyyn, typpioksideihin ja rikkioksidei-hin.
• · • » 95121 2 Tämän tekniikassa pääasiallisesti käytetyn korkealämpötila-sulatusmenetelmän ohella tunnetaan vesipitoisten kaliumsi-likaattiliuosten valmistamiseksi edelleen hydrotermisiä menetelmiä, joita kuvataan lukuisissa patenttijulkaisuissa.
5
Menetelmät perustuvat amorfiseen piidioksidiin, oleellisesti myös lentotuhkiin ja luonnossa esiintyviin amorfisiin pi idioks idimuunnelmi in.
10 Täten saadut menetelmätuotteet ovat lentotuhkien ja luonnollisten amorfisten piidioksidiyhdisteiden, joita lähtöaineiksi lisätään, epäpuhtauksien johdosta vain heikompilaa-tuisia ja siksi teknillisiin tuotteisiin vain rajoitetusti käytettäviä.
15
Julkaisu DE-AS 28 26 432 koskee menetelmää vesilasien valmistamiseksi muuttamalla lentotuhkia, jotka erkanevat tuotettaessa pii- tai piirautalejeerinkejä, alkalimetallihyd-roksidien vesiliuoksilla korotetussa lämpötilassa ja saa-20 tujen liuosten samalla tapahtuvalla suodatuksella, jolloin menetelmä tunnetaan siitä, että lentotuhkia käsitellään autoklaavissa 120°C - 190°C olevissa lämpötiloissa 6-15 p-%:isella alkalimetallihydroksidiliuoksella 2,9 - 18,6 baarin paineen alaisena, jolloin alkalimetallihydroksidi-25 liuoksen painosuhde kiinteään lentotuhkaan on 2:1 - 5:1.
Muun muassa täten saadun kaliumvesilasin Si02 : K20 moo-lisuhde on 3,76 : 1. Lähtöaineeksi käytettyjen lentotuhkien piipitoisuus on 89:stä 98p-%:iin ja on suoritusesimerkkien mukaan aina noin 90 p-% lopun ollessa epäpuhtauksia.
30
Julkaisu DE-OS 26 09 831 koskee menetelmää piidioksidia sisältävien piimetalli- ja piilejeerinkien valmistuksesta tulevien ympäristöä kuormittavien lentotuhkajäännösten rikastamiseksi piihapoiksi tai silikaateiksi, joka tunnetaan 35 siitä, että se koostuu seuraavista menettelytavoista I-III: I Lentotuhkien liuottamisesta alkalihydroksidiliuoksiin, jolloin muodostuu alkalisilikaattiliuoksia; * II alkalisilikaattiliuosten puhdistaminen orgaanisista jäänteistä aktiivihiilellä ja/tai hapetusaineella kä- 95121 3 sittelemällä ja liukenemattomien jäännösten erottaminen liuoksesta; III alkalisilikaattiliuosten muuttaminen epäorgaanisilla tai orgaanisilla hapoilla ja/tai niiden suoloilla lisä-5 puhdistusta varten.
Täten saadut alkalisilikaattiliuokset omaavat yleensä alueella 3,3 - 5,0 : 1 olevan Si02 : Na20-moolisuhteen.
10 Julkaisu DE-OS 26 19 604 koskee menetelmää juoksevan vesilasin valmistamiseksi piidioksidista ja alkalihydroksidis-ta, joka tunnetaan siitä, että lentotuhkan muodossa olevaan piidioksidituhkaan, joka on erotettu ferrolejeerinkitehtai-den ja muilla piiuuneilla työskentelevien tehtaiden pois-15 tokaasuista, sekoitetaan määrätyssä painosuhteessa alkali- hydroksidia ja vettä ja seos saatetaan sekoituksen alaisena välillä 75 ja 100°C olevaan lämpötilaan, minkä jälkeen saatu neste jäähdytetään. Tämän vesilasin valmistuksen lähtöaineina käytetyt piidioksidituhkat omaavat yleensä 94 - 98 20 p-%:n piidioksidipitoisuuden; loppuosa koostuu epäpuhtauk sista. Saatu kaiiumvesilasi omaa Si02/K20-moolisuhteen 3,58 : 1.
Kuten edellä olevat tuotantomenetelmät osoittavat, antavat 25 patenttikirjallisuudesa kuvatut, amorfisesta piidioksidista : saadut vesilasit aina vain vähempiarvoiset ominaisuudet omaavia menetelmätuotteita, jotka on alistettava edelleen-puhdistukseen.
30 Jäljempänä kuvattu tekniikan taso koskee kaliumsilikaatti-liuosten hydrotermista valmistusta kiteisestä piidioksidis-·, ta, siis hiekasta, ja kalilipeästä, joka tekniikan nyky tason mukaan voidaan muuttaa vain 2,75 : l olevaan Si02 : K20 - mool isuht eeseen.
35
Julkaisu DE-OS 33 13 814 koskee muun muassa erään kalium-silikaatin kirkkaan liuoksen valmistusta, jonka moolisuhde piidioksidi : kaliumoksidi on 2,75 : 1 käsittelemällä kiteistä, välillä 0,1 ja 2 mm olevan raekoon omaavaa piidi- 95121 4 oksidia, jolloin kaiiumhydroksidin vesiliuos kulkee piidi-oksidikerroksen läpi, joka on muodostettu pystysuoraan putkimaiseen reaktoriin ilman mekaanista sekoitusta, ja jota syötetään ylhäältä alas piidioksidilla ja kaiiumhydroksidin 5 vesiliuoksella.
Belgialainen patentti no 649 739 koskee menetelmää ja laitetta kirkkaiden natriumsilikaattilipeiden valmistamiseksi liuottamalla piihappopitoista ainetta korkeassa lämpötilas-10 sa ja korkeassa paineessa natriumhydroksidin vesiliuokseen, joka tunnetaan siitä, että tuote erotetaan piihappopitoisen aineen ylimäärästä ja/tai liukenemattomista epäpuhtausai-neista suodatinelementeillä, jotka on sijoitettu lähelle reaktorin pohjaa, jolloin mainittu suodatus tapahtuu edul-15 lisesti lämpötila- ja paineolosuhteissa, jotka ovat hyvin samanlaiset reaktio-olosuhteiden kanssa. Tällä tavoin pi täisi myös saada vesipitoisia kaliumsilikaattiliuoksia.
Tämän kaltaisia hydrotermisiä menetelmiä kaliumvesilasin 20 valmistamiseksi hiekasta ja kalilipeästä kuvataan myös aiemmin mainitussa Winnacker'in ja Kiichler'in erikoistutkimuksessa. Siinä mainitaan (sivuilla 61 ja 62), että kali-umvesilasit eivät ole valmistettavissa hydrotermisellä menetelmällä, koska valmistuksessa syntyy suurempia määriä 25 vaikealiukoisia (KHSi205)x-yhdisteitä, jotka eivät mene liu okseen myöhemminkään suoritetulla kuumennuksella.
Edellä lainatun kirjallisuuden perusteella syntyi täten suora ennakkokäsitys suuremman Si02/K20-moolisuhteen omaavi-30 en kaliumsilikaattiliuosten saamista vastaan hydrotermisel lä menetelmällä hiekasta, so. kiteisestä Si02:sta ja kalili-. peästä.
Esillä olevan keksinnön tehtävänä on sitä vastoin kehittää 35 menetelmä kaliumsilikaattiliuosten valmistamiseksi hydro- termisesti muuttamalla kiteistä piidioksidia kaliumhydrok-sidin vesiluoksella, jolla saadaan kaliumsilikaattiliuok-I siä, joiden moolisuhde Si02/K20 on suurempi kuin 2,75 : 1.
95121 5
Keksinnön mukainen tehtävä ratkaistaan eräällä erityisellä hehkutetulla kvartsilla, joka muutetaan erityisissä reaktio-olosuhteissa kaliumhydroksidiliuoksilla.
5 Esillä oleva keksintö koskee täten korkean Si02 : K20-moo-lisuhteen omaavien kaliumsilikaattiliuosten hydrotermistä valmistusmenetelmää muuttamalla kiteiset piidioksidit ka-liumhydroksidin vesiliuoksella, joka tunnetaan siitä, että kiteisenä piidioksidina lisätään alueella yli llOO°C:sta 10 sulamispisteeseen hehkutettua kvartsia, ja tämä hehkutettu kvartsi muutetaan painereaktorissa pitoisuusalueella 10 -40 p-% olevalla kaiiumhydroksidin vesiliuoksella 150 -300°C:n lämpötilassa ja vastaavan paineisella kyllästetyllä höyryllä.
15
Keksinnön mukainen menetelmä on yksivaiheisen menetelmän suorituksensa vuoksi yksinkertaisempi käsitellä ja siksi hinnaltaan edullisempi kuin teknillisesti kalliit, suuria energiamääriä vaativat ja ympäristöä voimakkaasti kuormit-20 tavat tekniikan nykyisen tason mukaiset menetelmät, siis korkean lämpötilan sulatusmenetelmät niihin liittyvine liuotusvaiheineen.
Tekniikan nykytasoiseen hydrotermiseen menetelmään verrat-25 tuna omaa keksinnön mukainen menetelmä sen edun, että kek- sinnön mukaisen erityisesti hehkutetun kvartsin lisäyksellä saadaan myös teknillisesti tärkeitä, suuremman Si02 :K20-moolisuhteen kuin 2,75 : 1 omaavia kaliumsilikaattiliuok-sia, mikä ei ollut mahdollista, kun Si02-aineosana käytet-30 tiin hehkuttamatonta kvartsia.
, Lisäksi havaittiin yllättäen, että tällä tavoin hehkutetus ta kvartsista, ensisijaisesti täten hehkutetusta kristoba-liitista, on edellä kuvatun hydrotermisen synteesin puit-35 teissä edellä kuvatuissa olosuhteissa jo lyhyillä reaktio-ajoilla mahdollinen suora yksivaiheinen kaliumsilikaattien vesiliuosten valmistus, joiden Si02 : K20-moolisuhde on suu-I rempi kuin 2,75 : 1.
95121 6
Keksinnön mukaista menetelmää käyttäen on saavutettavissa lisättyjen reaktion aineosien suuri muuttumisaste myös lyhyillä reaktioajoilla. Helposti liukenevan kiteisen piidi-oksidimuunnoksen lisääminen mahdollistaa korkean piidiok-5 sidi/kaliumoksidi-moolisuhteen omaavien kaliumsilikaatti- liuosten valmistuksen, jolloin se tapahtuu suurilla ti-la/aikasaannoilla minimaalisella energian kulutuksella.
Täten saatu kaliumsilikaattiliuos omaa edullisesti Si02 : 10 K20-moolisuhteen, joka on suurempi kuin 2,75 - 4,2 : 1, eri tyisen edullisesti 2,8 - 4,2 : 1, ja on erityisesti 3,1 4,0 : 1.
Esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mu-15 kaisesti saadaan vesipitoinen kaliumsilikaattiliuos, kun kiteisenä piidioksidina lisätään lämpötiloissa 1200 -1700°C katalyyttisen alkalimäärän lisäyksen alaisena hehkutettua kvartsia, joka muuttuu näissä hehkutusolosuhteissa oleellisesti kristobaliitiksi, ja että tämä näin hehkutettu 20 kvartsi muutetaan suljetussa reaktorissa pitoisuusalueella 15 - 25 p-%, edullisesti 15 - 25 p-% olevalla kaiiumhydroksidin vesilioksella 200 - 230°C olevassa lämpötilassa ja tätä lämpötilaa vastaavassa kyllästetyn vesihöyryn paineessa.
25
Kristobaliitti on kuten kvartsikin piidioksidin eräs kide-muotomuunnelma. Sitä valmistetaan käytännöllisesti katsoen ainoastaan kvartsia kalsinoimalla, jolloin kvartsihiekka muutetaan noin 1500°C olevassa lämpötilassa jatkuvasti ka-30 talyytien (alkaliyhdisteiden) lisäyksen alaisena. Lähempien tietojen kristobaliitista saamista varten viitataan Ull- mann'in Encyklopädie der technischen Chemie, Band 21, 4
Auflage, 1982, s. 439-442.
35 Keksinnön ajatuksen mukaisesti on siksi erityisen edullista käyttää kiteisenä piidioksidina lämpötila-alueella 1300°C -1600°C katalyyttisen aikaiimäärälisäyksen alaisena hehku-·’ tettua kvartsia, joka muuttuu näissä olosuhteissa oleelli sesti kristobaliitiksi. Erityisen edullista on edelleen 95121 7 käyttää keksinnön mukaisessa menetelmässä raaka-aineena juuri hehkutettua vielä kuumaa kristobaliittia.
Erään keksinnön mukaisen menetelmän seuraavan edullisen 5 suoritusmuodon mukaisesti suoritetaan muuttaminen reaktorissa siten, että kaiiumsilikaattilluokseen lisätään hehkutettua kvartsia ylimääränä 100 mooli-%, edullisesti 2-30 mooli-% laskettuna halutusta Si02 : K20-moolisuhteen pitoar-vosta. Muuttaminen on yleensä tehtävissä suuremmillakin 10 kuin hehkutetun kvartsin 100 mooli-%:n ylimäärillä; teknillisesti se ei kuitenkaan ole mielekästä.
Keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseen voidaan yleisesti käyttää kaikkia myös natronvesilasin hydrotermiseen 15 synteesin käytettäviä reaktoreita. Niihin kuuluu mm. pyö rivät liuottajat, pystyliuotuslaitteet, sekoittimella varustetut reaktorit, suihkutusputkireaktorit, putkireaktorit ja periaatteessa kaikki reaktorit, jotka on tarkoitettu kiintoaineiden muuttamiseen nesteillä paineen alaisena.
20 Tällaisia reaktoreita on kuvattu yksityiskohtaisesti esimerkiksi julkaisuissa DE-OS 30 02 857, DE-OS 34 21 158, DE-AS 28 26 432, BE-PS 649 739, DE-OS 33 13 814 ja DE-PS 968 034.
25 Keksinnön mukaisella tavalla valmistettuja kaiiumsilikaat-tiliuoksia (kalivesilasiliuoksia) voidaan käyttää kaikkiin tavallisiin ammattimiehen tuntemiin ja asiaan kuuluvassa kirjallisuudessa kuvattuihin tarkoituksiin, esimerkiksi liimaksi, värien sideaineeksi, valimoiden apuaineeksi, ka-30 talyyttien kantoaineeksi, hitsauselektrodimassoihin, aineosaksi pesu- ja puhdistusaineisiin, kuten myös aineosaksi • tulenkestäviin aineisiin.
Keksintöä kuvataan jäljempänä lähemmin esimerkein. Esimer-35 kit toteutettiin laboratoriomittakaavassa ja teknillisessä mittakaavassa. Hehkutettuna kvartsina käytettiin suoritus-esimerkeissä lämpötilassa 1300 - 1600°C hehkutettua ja ai-·’ kalikatalyysillä saatua kristobaliittia.
95121 8
Laboratoriokokeisiin käytettiin sylinterimäistä autoklaavia, joka kuumennettiin lämmön kantimella ulkopuolelta reaktiolämpötilaan. Näiden esimerkkien tulokset on koottu jäljempänä olevaan taulukkoon.
5
Kokeiden teknillisessä mittakaavassa suorittamiseksi toimi reaktorina vaakasuoraan sijoitettu sylinterimäinen nikkelillä vuorattu teräksinen paineastia, jonka tyhjä tilavuus oli noin 24 m3. Paineastia pyöri vaakatasossa pituusakselin-10 sa ympäri kierrosnopeudella 6 kierr/min. Lämmitys tapahtui 20 baarin paineisella höyryllä akselissa oleva aukon ja siihen liitetyn putken kautta jakamalla höyry tehokkaasti suoraan reaktioastiaan.
15 Esimerkkeihin käytetty kiteinen Si02, hehkuttamalla saatu kristobaliitti, sisälsi > 99,0 p-% Si02:ta.
Prosessissa tarvittava vesipitoinen kaliumhydroksidiliuos (kalilipeä) kuumennettiin kalilipeän varastosäiliön yläpuo-20 lella olevalla venturiputkella esipanostuksen lauhdehöyryl-lä noin 103°C:een.
Ainemäärät (kristobaliitti/kalilipeä) määritettiin punni-tuslaitteilla. Raaka-aineet laitettiin reaktoriin, sitten 25 se suljettiin ja laitettiin pyörimään. Höyryn suoralla si- säänjohtamisella reaktioseos kuumennettiin reaktiolämpötilaan n. 215°C ja pidettiin tässä lämpötilassa. 30 - 60 minuutin reaktioajan jälkeen tässä lämpötilassa reaktori pysäytettiin ja reaktioseos johdettiin reaktoriin liitetyn 30 putkijohdon kautta sen omalla paineella poistosäiliöön.
Tällä matkalla erotettiin reaktioseos syklonierottimessa lauhteeksi ja noin 105°C kuumaksi vesilasiliuokseksi. Lauh-dehöyry kerättiin ejektorilla ja käytettiin seuraavan panoksen sekoitusiipeän esilämmitykseen venturiputkessa suun-35 nilleen lipeän 103 °C:ssa olevaan kiehumispisteeseen.
Seuraava noin 100 C-asteisen vesilasiliuoksen työstö suori-tettiin joko laskeutussäiliöllä kiintoaineiden erottamisek- li 95121 9 si karkeasti - tai kun liuokselle asetettiin suurempia kir-kausvaatimuksia - suodattimena.
Valmistetut kaliumsilikaattiliuokset analysoitiin niiden 5 Si02- ja KjO-pitoisuuksien suhteen.
Teknillisessä mittakaavassa valittiin reaktio-olosuhteiksi esimerkin 1 olosuhteet. Panoksen koko oli 22 000 kg. Saadun 40-%:isen kaliumvesilasiliuoksen Si02 : K20-moolisuhde oli 10 3,75 : 1 ja vastasi käytännössä laboratoriomittakaavan ko keiden tuloksia.
Eräässä erityisessä suoritusmuodossa voi hydroterminen prosessi tapahtua reaktorissa suhteellisen suurella kristoba-15 liitin/KOH-liuoksen panostuksella, jolloin kaliumsilikaat- tiliuos myös suurella Si02 : K20-moolisuhteella on reaktio-olosuhteissa (215 °C/20 baaria) prosessille riittävällä viskoosisuusalueella. Reaktion päättymisen jälkeen voidaan sitten syöttää lisävettä joko 20 - paineella suoraan reaktoriin, tai - vastaanottosäiliöön tulevaan poistoputkeen poiston aikana, niin että poistoputken kautta esisäiliöön tullut kaliumsi-likaattiliuos tulee täten riittävästi laimennetuksi, niin 25 että vastaanottosäiliössä n. 100 °C:ssa oleva kaliumsili-kaattiliuos omaa seuraavaa saostamallla tai suodattamalla tapahtuvaa työstöä varten riittävän pieniviskoosisen jäykkyyden .
30 Menetelmän tällä muunnelmalla on se erityinen etu, että hydrotermisen reaktion aikaisella suurella kiintoainepitoi-: suudella reaktorissa tila/aikasaanto (kg kiintoainetta/m3 reaktorin tilavuutta) on erinomaisen korkea, jolloin saadun reaktiotuotteen laimennus tapahtuu reaktorin ulkopuolella 35 matkalla vastaanottosäiliöön.
» 95121 10
Esimerkki 1
Esimerkki 1 antaa katsauksen suhteellisen alhaisten annos -tuslipeän pitoisuuksien otollisiin määriin stoikiometrisil-lä kristobaliittiannoksilla laskettuna kaliumsilikaatin 5 tavoitellulle 3,96 : 1 olevalle moolisuhteelle Si02 : K20.
Esimerkki 2
Esimerkkiin 1 verrattuna säädettiin vertailtavilla reaktio-ajoilla annoksen korotettu KOH-pitoisuus KOH-pitoisuuden 10 vaikutuksen selvittämiseksi reaktionopeuteen ja saavutettavaan Si02 : K20-moolisuhteeseen.
Esimerkit 3-5
Reaktioliuoksen suuremman Si02 : K20-moolisuhteen saavutta-15 miseksi lisättiin esimerkkiin l verrattuna, halutusta suhteesta 3,96 : 1 laskettuna, lisääntyvä ylimäärä (+ 5, 10, 16 %) kristobaliittia.
Esimerkki 6 20 Kristobaliitin ylimäärällä 16 % pidennettiin reaktioaikoja.
« » 95121 11
Esimerkki 7
Kvartsin hehkutuslämpötilan vaikutuksen selvittämiseksi valmistetun vesipitoisen kaliumsilikaattiliuoksen tuoteominaisuuteen hehkutettiin kvartsia sitten katalyyttisen alka-5 lilisäyksen alaisena lämpötiloissa 850°C:sta 1600°C:een ja muutettiin sitten kaliumhydroksidiliuoksella hydrotermises-ti. Samoissa standardikokeissa muutettiin hydrotermisellä muuntamisella kaliumhydroksidiliuoksella käsittelemätöntä kvartsia kalivesilasiksi.
10
Hehkutetun kvartsin hydrotermisessä kaliumhydroksidiliuok-sella muuttamisen standardikokeessa valittiin koeolosuhteiksi :
Reaktiolämpötilaksi 215°C; 15 Reaktioajaksi 30 min;
Kaliumhydroksidipitoisuudeksi 25 p-%;
Piidioksidin ylimääräksi 5 % (laskettuna kalilasin moolisuhteesta 3,98 : 1) 20 Tämän hehkutetun kvartsin muuttaminen kalilipeässä kali- vesilasiksi suoritettiin jäljempänä ilmoitetuilla lähtöaineiden määrillä ja se johti jäljempänä olevassa taulukossa ilmoitettuihin muuttumisiin ja moolisuhteisiin.
25
Hehkutetun hiekan muuttaminen kalilipeässä kalilasiksi. moolisuhde Si0«/K;0 = 3.98 : 1 Kalilasia varten Määrä 36,02 % hehkutettua hiekkaa 49,00 g 30 31,99 % KOH, 50 %:sta 43,53 g 31,99 % vettä 43,53 g 35 12 95121
Muuttuma-% % Si02 % K20 Paino- Mooli - _suhde suhde
Teor. määrät_35.84 13,44 2,67:1 4.18:1
Hehkuttamat, hiekka 25,10 12,32 18,40 0,67:1 1,05:1 5 850 °C hiekka 18,10 9,20 19,06 0,48:1 0,76:1 850 °C hiekka* 25,33 12,42 18,38 0,68:1 1,06:1 950 °C hiekka 18,10 9,20 19,06 0,48:1 0,76:1 950 °C hiekka* 24,60 12,10 18,45 0,66:1 1,03:1 1100 °C hiekka* 52,91 22,83 16,18 1,41:1 2,21:1 10 1300 °C hiekka* 76,57 27,42 15,21 1,80:1 2,83:1 1600 °C hiekka* 89,51 33,34 13,96 2,39:1 3,74:1
Kristobaliitti 89,57 33,35 13,96 2,39:1 3,75:1 (* = Katalyyttisen alkalilisäyksen alaisena) 15
Tulokset osoittavat, että yli 1100 °C:ssa hehkutettu kvartsi, erityisesti kvartsi, joka on hehkutettu 1300 °C:n ja korkammissa lämpötiloissa, johtaa yllättävällä tavalla suurempaan kiteisen Si02-aineosan muuttumiseen ja siten suurem-20 paan kaliumsilikaattiliuoksen moolisuhteeseen kuin vastaava käsittelemätön hiekka.
Esimerkki 8
Kuviossa on esitettynä korkeissa lämpötiloissa hehkutetun 25 kvartsin, kristobaliitin nopeampi muuttuminen verrattuna hehkuttamattomaan kvartsiin. Tämä kuvio osoittaa muuttumisen tuloksen hehkutetulla kvartsilla, so. kristobaliitilla yhdessä 25 p-%:sen kaiiumhydroksidiliuoksen kanssa 5 %:n piidioksidin ylimäärällä moolisuhteesta 3,98 : 1 laskettuna 30 paineastiassa 215 °C:n lämpötilassa ja reaktioajoilla 15, 30, 60 ja 120 min. Tällöin ilmoitetaan kulloinkin moolisuh-: de piidioksidi:kaliumoksidi. Tämän käyrän viitenumero on 1.
Vertailun vuoksi muutettiin edellä kuvatuissa reaktio-olo-35 suhteissa termisesti käsittelemätöntä kvartsia, siis hiekkaa ja moolisuhteen määrittämiseksi otettiin jälleen näytteitä edellä mainittujen reaktioaikojen jälkeen. Tämä käyrä on nähtävissä viitenumerolla 2.
Il 95121 13
Kuviosta käy selvästi ilmi, että keksinnön mukaisella valmistustavalla, jossa lisätään hehkutettua kvartsia, on jo 15 minuutin kuluttua tapahtunut yli 70-%:inen muuttuminen, ja muuttuminen on jo 60 min reaktioajan jälkeen näennäis-5 kvantitatiivinen.
Viitenumeron 2 mukaisesta vertailukäyrästä ilmenee sitävastoin 15 min kuluttua vasta n. 20 % muuttuminen, ja vasta 120 min reaktioajan jälkeen saavutetaan maksimaalinen, vä-10 hemmän kuin 70 % oleva muuttumisaste. Tässä on jälleen muistutettava, että asiaankuuluvan kirjallisuuden mukaan on hiekan hydrotermisessä muuttamisessa kalilipeällä tuloksena maksimaalinen Si02/K20:n moolisuhde 2,75 : 1, tai että tämä muuttaminen ei ole mahdollista teknillisessä mittakaavassa.
15 Tämä osoittaa osuvasti keksinnön mukaisen valmistusmenetelmän kvartsihiekan korkeassa lämpötilassa hehkuttamisen mukanaan tuomia etuja.
Claims (5)
1. Menetelmä korkean Si02 : K20-moolisuhteen omaavien ka-liumsilikaattiliuosten hydrotermiseksi valmistamiseksi käsittelemällä kiteistä piidioksidia kaiiumhydroksidin vesi- 5 liuoksella, tunnettu siitä, että kiteisenä piidioksidina lisätään alueella yli 1100 °C:sta sulamispisteeseen hehkutettua kvartsia, ja tämä hehkutettu kvartsi käsitellään pi-toisuusalueella 10 - 40 p-% olevalla kaiiumhydroksidin vesiliuoksella 150 - 300 °C:n lämpötiloissa ja näitä lämpöti-10 loja vastaavissa kyllästetyn vesihöyryn paineissa suljetussa painereaktorissa.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että saadun kaliumsilikaattiliuoksen Si02 : K20-moo- 15 lisuhde on enemmän kuin 2,75 - 4,2 : 1, on parhaiten 2,8 - 4,2 : l, ja on erityisen edullisesti 3,1 - 4,0 : 1.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiteisenä piidioksidina lisätään lämpöti- 20 loissa 1200 - 1700 °C katalyyttisen alkalimäärän alaisena hehkutettua kvartsia, joka näissä olosuhteissa muuttuu oleellisesti kristobaliitiksi, ja että tämä näin hehkutettu kvartsi käsitellään pitoisuusalueella 15 - 30 p-%, edullisesti 15 - 25 p-%, olevalla kaiiumhydroksidin vesiliuoksel-25 la 200 - 230 °C olevissa lämpötiloissa ja näitä lämpötiloja vastaavissa kyllästetyn vesihöyryn paineissa suljetussa painereaktorissa.
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että kiteisenä piidioksidina lisätään alu eella 1300 - 1600 °C katalyyttisen alkalimäärän alaisena hehkutettua kvartsia, joka näissä olosuhteissa muuttuu oleellisesti kristobaliitiksi. 35
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsittely tehdään hehkutetun kvartsin jopa 100 mooli-%:n, parhaiten 2-30 mooli-%:n ylimäärällä, laskettuna kaliumsilikaattiliuoksen halutusta Si02 : KjG-moolisuhteesta. li 15 95121
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3902753A DE3902753A1 (de) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | Verfahren zur hydrothermalen herstellung von kaliumsilikatloesungen mit hohem si0(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts):k(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)0-molverhaeltnis |
| DE3902753 | 1989-01-31 | ||
| PCT/EP1990/000116 WO1990008733A1 (de) | 1989-01-31 | 1990-01-22 | VERFAHREN ZUR HYDROTHERMALEN HERSTELLUNG VON KALIUMSILIKATLÖSUNGEN MIT HOHEM SiO2:K2O-MOLVERHÄLTNIS |
| EP9000116 | 1990-01-22 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI913628A0 FI913628A0 (fi) | 1991-07-30 |
| FI95121B FI95121B (fi) | 1995-09-15 |
| FI95121C true FI95121C (fi) | 1995-12-27 |
Family
ID=6373105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI913628A FI95121C (fi) | 1989-01-31 | 1991-07-30 | Hydroterminen menetelmä korkean SiO2:K2O-moolisuhteen omaavan kaliumsilikaattiliuoksen valmistamiseksi |
Country Status (28)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5084262A (fi) |
| EP (2) | EP0380998B1 (fi) |
| JP (1) | JP2922290B2 (fi) |
| KR (1) | KR0125622B1 (fi) |
| CN (1) | CN1024781C (fi) |
| AT (1) | ATE119135T1 (fi) |
| AU (1) | AU623477B2 (fi) |
| BR (1) | BR9007068A (fi) |
| CA (1) | CA2009038C (fi) |
| CS (1) | CS276519B6 (fi) |
| DD (1) | DD291536A5 (fi) |
| DE (2) | DE3902753A1 (fi) |
| DK (1) | DK175825B1 (fi) |
| ES (1) | ES2069610T3 (fi) |
| FI (1) | FI95121C (fi) |
| GR (1) | GR3015331T3 (fi) |
| HU (1) | HU209381B (fi) |
| IE (1) | IE66833B1 (fi) |
| MX (1) | MX174184B (fi) |
| NO (1) | NO303279B1 (fi) |
| NZ (1) | NZ232271A (fi) |
| PL (1) | PL163351B1 (fi) |
| PT (1) | PT93013A (fi) |
| RO (1) | RO109056B1 (fi) |
| TR (1) | TR24117A (fi) |
| WO (1) | WO1990008733A1 (fi) |
| YU (1) | YU14290A (fi) |
| ZA (1) | ZA90678B (fi) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE500367C2 (sv) * | 1989-11-09 | 1994-06-13 | Eka Nobel Ab | Silikasoler och förfarande för framställning av papper |
| DE3938789A1 (de) * | 1989-11-23 | 1991-05-29 | Henkel Kgaa | Verfahren zur hydrothermalen herstellung von kaliumsilikatloesungen |
| DE3938729A1 (de) * | 1989-11-23 | 1991-05-29 | Henkel Kgaa | Verfahren zur hydrothermalen herstellung von natrium-polysilicat |
| WO1991018834A1 (en) * | 1990-05-31 | 1991-12-12 | Joseph Crosfield & Sons | Silicates |
| US5234985A (en) * | 1992-07-17 | 1993-08-10 | Cheil Industries, Inc. | Transparent resin composition radiating far infrared rays |
| US5629362A (en) * | 1995-05-31 | 1997-05-13 | Heatshield Technologies Inc. | Photon diffusive coating |
| DE19541000C2 (de) * | 1995-11-03 | 1999-06-10 | Babcock Bsh Gmbh | Vorrichtung zum Glätten von durchlaufenden Gipsfaserplatten |
| CN1123533C (zh) * | 1997-01-17 | 2003-10-08 | 花王株式会社 | 生产结晶无机助洗剂的方法 |
| CN1298678C (zh) * | 2003-04-14 | 2007-02-07 | 滨州师范专科学校 | 一种可溶性硅钾肥 |
| US20070117497A1 (en) * | 2005-11-22 | 2007-05-24 | Cabot Microelectronics Corporation | Friction reducing aid for CMP |
| CA2646180A1 (en) * | 2006-03-15 | 2007-09-20 | Reaction Sciences, Inc. | Method for making silicon for solar cells and other applications |
| US9890072B2 (en) | 2015-04-01 | 2018-02-13 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Glass precursor gel |
| US10364176B1 (en) | 2016-10-03 | 2019-07-30 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Glass precursor gel and methods to treat with microwave energy |
| US10427970B1 (en) | 2016-10-03 | 2019-10-01 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Glass coatings and methods to deposit same |
| US10479717B1 (en) | 2016-10-03 | 2019-11-19 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Glass foam |
| CN106675118A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-17 | 大连洪浰科技有限公司 | 水性无机调和液及其制备方法 |
| CN110828309A (zh) * | 2019-07-03 | 2020-02-21 | 杭州电子科技大学 | 一种二维材料刻蚀氧化硅 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE649739A (fi) * | ||||
| DE968034C (de) * | 1953-09-06 | 1958-01-09 | Hoechst Ag | Verfahren zur Herstellung von festem kristallwasserhaltigem Natriummetasilicat |
| DE2609831B2 (de) * | 1976-03-10 | 1979-05-23 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Aufbereitung von Siliciumdioxid enthaltenden Abfallflugstäuben zu Fällungskieselsäuren und Silikaten |
| GB1518772A (en) * | 1977-02-01 | 1978-07-26 | Skamol Skarrehage Molerverk As | Method of producing an aqueous solution of water glass |
| DE2826432C2 (de) * | 1978-06-16 | 1980-10-16 | Henkel Kgaa, 4000 Duesseldorf | Verfahren zur Herstellung von Wasserglas |
| DE3002857A1 (de) * | 1980-01-26 | 1981-07-30 | Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf | Verfahren zur hydrothermalen herstellung von natriumsilikatloesungen |
| DE3121919A1 (de) * | 1980-06-24 | 1982-04-29 | Steirische Magnesit-Industrie AG, 1130 Wien | Hydrothermale direktsynthese von alkalisilikaten |
| JPS57111232A (en) * | 1980-12-26 | 1982-07-10 | Doukai Kagaku Kogyo Kk | Production of alkali silicate |
| FR2541667B2 (fr) * | 1982-04-16 | 1986-07-04 | Ugine Kuhlmann | Procede de fabrication de solutions de silicate alcalin dans un reacteur statique |
| FR2525204A1 (fr) * | 1982-04-16 | 1983-10-21 | Ugine Kuhlmann | Procede de fabrication de solutions de silicate alcalin dans un reacteur statique |
| DE3421158A1 (de) * | 1984-06-07 | 1985-12-12 | Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf | Verfahren zur hydrothermalen herstellung klarer natriumsilikatloesungen |
-
1989
- 1989-01-31 DE DE3902753A patent/DE3902753A1/de not_active Withdrawn
-
1990
- 1990-01-12 KR KR1019900702102A patent/KR0125622B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1990-01-15 DD DD90337108A patent/DD291536A5/de not_active IP Right Cessation
- 1990-01-20 CN CN90100288A patent/CN1024781C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1990-01-22 AT AT90101197T patent/ATE119135T1/de not_active IP Right Cessation
- 1990-01-22 RO RO148007A patent/RO109056B1/ro unknown
- 1990-01-22 AU AU48481/90A patent/AU623477B2/en not_active Ceased
- 1990-01-22 HU HU901124A patent/HU209381B/hu not_active IP Right Cessation
- 1990-01-22 EP EP90101197A patent/EP0380998B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-01-22 WO PCT/EP1990/000116 patent/WO1990008733A1/de active IP Right Grant
- 1990-01-22 DE DE59008554T patent/DE59008554D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-01-22 JP JP2502017A patent/JP2922290B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-01-22 EP EP90901791A patent/EP0456654A1/de active Pending
- 1990-01-22 BR BR909007068A patent/BR9007068A/pt not_active IP Right Cessation
- 1990-01-22 ES ES90101197T patent/ES2069610T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-01-24 PL PL90283423A patent/PL163351B1/pl not_active IP Right Cessation
- 1990-01-26 YU YU00142/90A patent/YU14290A/xx unknown
- 1990-01-26 MX MX019282A patent/MX174184B/es unknown
- 1990-01-29 CS CS90414A patent/CS276519B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1990-01-29 NZ NZ232271A patent/NZ232271A/xx unknown
- 1990-01-30 PT PT93013A patent/PT93013A/pt not_active Application Discontinuation
- 1990-01-30 TR TR90/0142A patent/TR24117A/xx unknown
- 1990-01-30 ZA ZA90678A patent/ZA90678B/xx unknown
- 1990-01-30 IE IE33390A patent/IE66833B1/en not_active IP Right Cessation
- 1990-01-31 CA CA002009038A patent/CA2009038C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-01-31 US US07/473,263 patent/US5084262A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-07-29 NO NO912949A patent/NO303279B1/no unknown
- 1991-07-30 FI FI913628A patent/FI95121C/fi active
- 1991-07-30 DK DK199101414A patent/DK175825B1/da not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-03-08 GR GR950400510T patent/GR3015331T3/el unknown
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI95121C (fi) | Hydroterminen menetelmä korkean SiO2:K2O-moolisuhteen omaavan kaliumsilikaattiliuoksen valmistamiseksi | |
| KR0143978B1 (ko) | 규산 칼륨 용액의 열수 제조방법 | |
| US5000933A (en) | Process for hydrothermal production of sodium silicate solutions | |
| US5215732A (en) | Method for producing alkali metal silicates by heating cristobalite or tempered quartz sand with naoh or koh under atmospheric pressure | |
| US4310496A (en) | Process for converting silicon dioxide containing waste flue dust to crystalline zeolitic molecular sieves of type A | |
| US5238668A (en) | Process for production of potassium silicate solutions by the addition of tempered quartz to hydrothermally reacted quartz and koh, and hydrothermal reaction thereof | |
| FI69047C (fi) | Foerfarande foer framstaellning av natriumsilikat | |
| US20080199384A1 (en) | Process For Producing Silica, Sodium Sulfite and Sodium Hydrogen Sulfite With Sodium Sulfate | |
| US4226837A (en) | Process for converting silicon dioxide containing waste flue dust to crystalline zeolitic molecular sieves of type Y with a Faujasite structure | |
| AU628933B2 (en) | Hydrothermal process for preparing sodium silicate solutions with a high si02:na2o molar ratio | |
| JPH04503049A (ja) | 珪酸ナトリウム溶液の水熱製造方法 | |
| AU2020104380A4 (en) | Extraction Silica: Method and Technique to Extraction Silica (Dry Rice Hulls) Using Machine /Deep Learning Programming | |
| CN114988630B (zh) | 1,4-二羟基蒽醌含硼酸废硫酸资源化方法与系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application |