HUT61247A - Process for producing alkali metal silicates - Google Patents

Process for producing alkali metal silicates Download PDF

Info

Publication number
HUT61247A
HUT61247A HU9201697A HU169790A HUT61247A HU T61247 A HUT61247 A HU T61247A HU 9201697 A HU9201697 A HU 9201697A HU 169790 A HU169790 A HU 169790A HU T61247 A HUT61247 A HU T61247A
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
alkali metal
crystalline
siog
sodium
hydroxide solution
Prior art date
Application number
HU9201697A
Other languages
English (en)
Other versions
HU9201697D0 (en
Inventor
Johannes Hachgenei
Rudolf Novotny
Peter Christophliemk
Juergen Foell
Hans Dolhaine
Original Assignee
Henkel Kgaa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henkel Kgaa filed Critical Henkel Kgaa
Publication of HU9201697D0 publication Critical patent/HU9201697D0/hu
Publication of HUT61247A publication Critical patent/HUT61247A/hu

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20Silicates
    • C01B33/32Alkali metal silicates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

A találmány alkálifém-szilikátok előállítására alkalmas eljárásra vonatkozik.
Az alkálifém-szllikátok előállítása kristályos SiOg-tartalmú anyagbdL és vizes alkálifém-hidroxid-oldatbdL történik emelt hőmérsékleten és légköri /normál/ nyomáson.
A leírásban, a példákban és az igénypontokban a részek, százalékok és az arányok tömegrészeket, tömegszázalékokat és tömegarányokat jelentenek, amennyiben másként nem adjuk meg.
Alkálifém-szilikát okát, például vízüvegeket nagy mennyiségekben állítanak elő és mind oldatokként, mind pedig szilárd anyagokként sok területen kerülnek alkalmazásra. Ide tartoznak a mosó- és tisztít ószerek, ragasztóanyagok, a festékek, továbbá az éroflotálás és a vízkezelés területei. Ezek az anyagok nyersanyagokként is szolgálnak zeolitok, valamint kovasavak, -szólok és -gélek előállítására /Büchner et al. “Industrielle Anorganisohe Chemie, Verlag Chemie, 1984, S. 333/.
A vízüvegeket szokásosan két fizikai érték jellemzi. Az egyik az SiOg/M^O mólarányérték, amelyet a következőkben modul -nak nevezünk, a másik pedig a szilárdanyagtartalom, így az SiOg és MgO tömegrész az oldatban, M jelentése Na- vagy K-atom. Mindkét tényezőnek befolyása van az alkálifém-szilikát-oldat viszkozitására.
Táblázatokból és diagramokból megállapítható meghatározott modullal rendelkező alkálifém-szilikát oknak a legnagyobb mértékű oldhatósága. Általában nagy alkálifémtartalmak esetén, azaz kisebb modulnál, nagyobb szil áranyagt art álom élhető el az oldatban. Olyan vízüvegek, amelyeknek a modulértéke 4,3-ig tér
- 3 jed, olvaszt ás os eljárások útján állíthatók elő· Ilyen olvasztásos eljárások már az utolsó évszázad óta ismertek, manapság azonban még csak olyan ismert, amelynél kvarchomokot re agái tatnak szódával 1500 c° körüli hőmérsékleteken /Winnacker-KUchler, «Chemisohe Technologie, C. Hanser Verlag, 4. Auflage Λ983/, Bánd 3, Anorganische Technologie II”, Seite 58 ff/. Az előállított alkálifém-szilikátoknak csak egy kis része kerül szilárd üvegként eladásra. A főtömeget ezt követően vízben oldják. Olyan üvegeknek, amelyeknek a modulértéke >2,0, a reakciósebesség az oldMt visszaf olyatási hőmérsékleténél nem kielégítő, ezért 4-6 bar nyomáson és 150 C° hőmérsékleten történő feltárás részesül előnyben.
Kis molekulstömegü /modul < 2,7/ alkálidús vízüvegek kvarchomokból és tömény, vizes nátrium-hidroxid-oldatből elő állíthatók hidrotermális úton. A kvarchomok gyenge reakcióképessége miatt ehhez magas hőmérsékletek és megnövelt nyomások szükségesek. Technikailag két el járás kerül alkalmazásra: az egyiknél nikkellemezzel bevont forgó, nyomás alatt lévő oldótartályokat használnak 200 C°-tdl 220 C®-ig terjedő hőmérséklettartományban, míg a másiknál csőreaktorokat alkalmaznák 250 C° és 260 C° közötti hőmérsékleten /Winnacker-Küchler, fenti irodaion^ Seite 61 ff/.
Finoman eloszlatott amorf kovasavak hőfejlődés közben oldódnák lúgokban. Ilymódon alkalmanként különösen tiszta alkálifém-szili kát-old átok kapható pirogén vagy kicsapott kovasav alkálilúggal való reakciója útján. Különleges esetektől eltekintve
«* «Ν» ez az eljárás nagyon költséges·
Amorf kovasavák különböző technikai folyamatoknál melléktermékként vágy hulladékként keletkeznek. Több eljárás van leírta Ilyen kovasavak alkalmazására.
A Przem· Chem 67/8/ /1988/ 384-6 /Chemical Abstracts 109: 2151441/ irodalmi helyen leírtak szeriirt AlF^ és HF-előállítások hulladék-kovasavjaibol közepes nagyságú modullal rendelkező nátrlum-szilikát-oldatokat lehet előállítani.
Ferrosziliciumnak a JP-76 17519. számú japán szabadalmi leírásban /Chemical Abstracts 86:19116q/ ismertet itt előállításánál keletkező por körülbelül 90 96-ban nagyon reakcióképes SiOg-t tartalmaz, amely 8,1 96-os nátronlúggal 90 C® körüli hőmérsékleten nagy modullal rendelkező vízüvegoldattá alakítható át·
További alkálifénv-szilikátként valamely szilárd, kristályos, vízmentes nátrium-poliszilikát, amelynek a képlete , technikailag jelentős, mint építőkomponens mosó- és tisztítószerekben. Ez a nátrium-szil lkát, amelynek a bruttó-összetétele NagSiOy végtelen SiO^-tetraéder-láncokat tartalmaz, amelyek hidak útján nátrium-atomokhoz kötődnek. Az ilyen lánc-szilikátokat az ásványtanban Nioneszilikátek*-nak, a kémiában pedig p öli szilikát ok n-nak nevezik. Elterjedt még a «metaszilikát” elnevezés is, amely azonban nem helytálló. A következőkben kizárólag a *nátrium-poliszilikát* elnevezést használjuk·
Nagyipari méretekben vízmentes nátrium-poliszilikátot temperáló /hőkezelő/ reakció útján állítanak elő kvarchomokból és szódából fcrgó csőkemencében körülbelül 950 C®-on /Büchner et al. Industrielle Anorganosche Chemie, 1984, S. 333/· A reakció- 5 idő körülbelül 45 percet vesz igénybe. Még magasabb hőmérsékleteknél, de rövidebb reakcióidők esetén a poliszilikát homok és szóda összeolvasztásával is előállítható /üllmann’s EneyklopMdie dér technischen Chemie, Verlag Chemie, 1982, Bánd 21. Seite 412/.
Továbbá a 3 532 458. számú USA-beli szabadalmi leírásban n át rium-poli szili kát hidrotermális előállítását írják le kvarchomok b<SL kiindulva· A kovasavnak vizes nátrium-hidroxid-oldattal való teljes reakciójához körülbelül 200 C* hőmérséklet és emelt nyomás alkalmazására ven szükség.
A DE-AS 15 67 572. számú német közzétételi írat szerint úgy állítanék élő vízmentes, kristályos alkálifém-szilikát okát, előnyösen nátrium-poliszilikátot, hogy finomeleszlású, szilárd al~ kálifém-szilikáton, amelyet 130 C* feletti hőmérsékletre melegítenek, és amelyet tartósan mozgásban tartanák, vizes alkélifém- szilikát-oldat rápermetezése útján filmet állítanak elő, és pótlólagos forró gázárammal a vizet elpárologtatják, mimellett a bevonó és szárító lépést addig ismétlik, ameddig a kristályos, vízmentes alkálifém-szilikát részecskék mennyisége a kívánt mértékben megnövekszik, Általában emellett a keletkező, messzemenően vízmentes alkálifém-szilikát egy részét a folyamatos eljárásba kiindulási anygként ismét bevezetne.
Ez utóbb említett eljárás hátránya az, hogy az állandóan mozgásban tartott nátrium-poliszilikátbah nagy számú nátrium-poliszilikátra, mint oltóalapanyagra Van szükség, továbbá ezzel a porlasztás útján előállított granulátum nagyon nagy részét ismét meg kell őrölni és vissza kell vezetni, így végülis ezzel az eljárással kapott kitermelés csekély·
A DE-PS 968 034. számú német szabadalmi leírásból ismert továbbá az is, hogy szilárd, kristályvíztartalmú nátrium-poliszilikátot úgy állítanak elő, hogy finomeloszlású kovassvat, így kvarchomokot vagy kvarolisztet, és vizes nátrium-hidroxid-oldstot olyan arányban, azaz olyan alkálifém-oxidsSiOg arányiban homogénen összekevernek? amely körülbelül megfelel az előállítandó terméknek, utána az el egyet folyamatosan bevezetik egy reakciócsőbe az ebben uralkodó nyomás ellenében, és körülbelül 175 C° feletti hőmérsékleten és megnövelt nyomáson átvezetik a reakoióosövön azzal a megszorítással, hogy a kovassv egyenletet eloszlását az el egyben a lineáris áramlási sebesség szabályozásával biztosítsák. Ezt követően a forró reakoióterméket egy nyomáscsökkentő szelepen keresztül eltávolítják a reakcióosőből, mimellett a képződött reakciótermék eredeti nagy vízmennyisége - víznek a nyomásosökkenés következtében fellépő elpárolgása miatt - a végtermék a kívánt víztartalmára csökken. Ilymódon lehetővé válik olyan nátrium-poliszilikát-hidrát előállítása, amely 9 mólnál kevesebb kristályvizet tartalmaz.
Az NL-OS 78 02 697. számú holland nyilvánosságrahozatali iratból ismert továbbá egy a nátrium-szilikát-oldatok előállítására szolgáló eljárás, amelynek során homokot nátronlúggal együtt megnövelt nyomáson és legalább 200 Cö hőmérsékleten átvezetnek olyan osövön, amelyet bauxit folyamatos feltárásához alkalmaznak, és amely például a DE-OS 21 06 198. számú, valamint a DE-OS 25 14 339· számú német nyilvánosságrahozatali iratban van leírva. Fémszilikát termékek előállításánál előnyösen
- 7 ö
200 - 240 C hőmérséklettartományban dolgoznak, míg nagyobb SiO 2:Na20 mól arányokkal rendelkező termék ék előállítását előnyösen 240 C° és 280 C° közötti hőmérsékleteken hajtják végre. A csőben lévő nyomás előnyösen 10000 kPa és 20000 kPa tartományban van. Az ebben a nyilvánosságráhozatali iratban leírt eljárással azenbsn csak oldatok állíthatók elő, szilárd termékek nem.
A DE-OS 31 24 89J. számú német nyilvánosságráhozatali iratban eljárást ismertetnék vízmentes nátrium-poliszilikát előállítására, amely abban áll, hogy kvarchomokot és/vagy kvarclisztet tömény, vizes nátronlúggal kezelnek nyomás alkalmazása mellett 200 C° és 400 C°közötti hőmérsékleten.
Az RO 75 620. számú román szabadalmi leírásban /Chemieál Abstraets lOOt 24023u/ eljárást írnak le ltl modullal rendelkező kristályos nátrium-poliszilikát előállítására sziliéium-dioxidot tartalmazó hulladékokból, amelyek a műtrágyagyártásnál keletkeznek. Erre az eljárásra az jellemző, hogy nátrium-poliszilikátct tartalmazó oldatot először megszűrnek a szennyező anyagok eltávolítása érdekében mielőtt a szűri etet koncentrálják. Ezt követi a kristályosítás az oldatnak 10 - 15 C°-ra történő lehűtése útján.
A SU-434 060. számú szovjet szabadalmi leírásban /Chemical Abstracts 82t 45938w/ eljárást ismertetnek nátrium-poliszilikátnsk vulkánhamuból váló előállítására.
A JP-73/16438. számú japán szabadalmi leírásban /ChemiGel Abstracts 80: 17050r/ eljárást ismertetnek nátrium-poliszilikátot tartalmazó oldatoknak vulkánhamuból történő előállítására.
- 8 Érmek az utóbbi három eljárásnak azonban az a hátránya, hogy az alkalmazott SiOg-források szennyezették és a szenynyező anyagok leválasztása jelentős nehézségeket ©koz, ezért ezek az el járások eddig nem érvényesültek /winnacker-KUchler, előző irodalom Seite 61/.
A feladatunk ezzel szemben az volt, hogy olyan eljárást dolgozzunk ki alkálifém-szilikát-oldatok és -szuszpenziók előállítására, amely kristályos SiOg-anyag alkalmazása közben légköri nyomáson és viszonylag alacsony hőmérsékleten rövid reakcióidők alatt kivitelezhető·
A feladatot a találmány szerint egy eljárás kidolgozásával oldottuk meg, amelynek során alkálitém-szilikát okát kristályos SiOg-tartalmú anyagból és vizes alkálifém-hidroxid-oldatból emelt hőmérsékleten és légköri nyomáson úgy állítunk elő, hogy kristályos SiOg-tartalmú anyagként krisztobalitot és/vagy temperált kvarchomokot alkalmazunk és ezt az anyagot 20 - 50 96-os vizes nátrium- Vagy kálium-hidroxid-öldattal 100 - 150 C hőmérséklettartományban és légköri nyomáson reagált atjuk, mimellett az SiOg és az Na^O vagy KgO közötti mólarányt a reakcióéi egyben 2 : 1 - 1 s 7 tartományban tartjuk.
A kvarccal összehasonlítva a krisztobalit /vagy tridimit/ nagyobb reakcióképességgel rendelkezik a nyíltabb szerkezete miatt /kvarc sűrűsége « 2,65 g/cm^, krisztobalit/tridimit sűrűsége « 2,3 g/cm^/· Krisztobalit mellett alkalmazhatunk a ta» lálmány szerinti eljárásnál tridimitet is, adott esetben amorf szilicium-dioxiddal együtt, amely a kvarchoz viszonyítva ugyancsak nagyobb reakcióképességet mutat a nyitottabb szerkezete
- 9 miatt. Hasonlóan viselkednek temperált kvarohomokok is, azaz olyan krarchomokok, amelyeket 1000 C° feletti hőmérsékleten, előnyösen 1J00 Ce-tól 1600 C*-ig terjedő hőmérsékleteken temperáltunk katalitikus mennyiségű alkálifémvegyület hozzáadása közben és ezek krisztob álltból, tridimitből és adott esetben amorf szilicium-dioxidbol tevődnak össze· Λ kvarchomok temperálása útján reakcióképes SiO£-fázisokat kopunk, amelyek többek között krisztobelitből, tridimitből és amorf szilicium-dioxidból állnak, ahogy a P 39 38 730·?· számú · nyilvánosságra nem hozott - német találmányi bejelentésben le van írva.
Ennek a találmányi bejelentésnek a tárgya eljárás reakcióképes szilicium-dioxid-fázások előállítására, amelyre az jellemző, hogy kvarchomokot sikálifém-vegyWLettel vagy ennek vizes oldatával összekeverünk, mi mellett az alkálif ém-vegyületet egy olyan vegyületcsoportbái választjuk ki, amely hevítéskor a megfelelő alkálifém-oxiddá álakul, az Si02 és az alkálif ém-oxid közötti náLarány 1 : 0,0025 és 1 : 0,1 között van, továbbá ezt az ele gyet 1100 C° és 1700 C° közötti hőmérsékletre melegítjük.
A találmány szerinti eljárás kivitelezésével összhangban kifejezetten ebben a találmányi bejelentésben leírtakra hivatkozunk·
A temperált kvarchomokot kevéssé szennyezett kiindulási vegyületékből, azaz kvarchomokbdl, kapjuk úgy, ahogy azok a vízüvegelőállításhoz az olvasztásos eljárásnál is alkalmazásra karúinak· Ennek az az előnye» hogy a feldolgozásnál, azaz adott esetben az alkálifém-szilikát-oldatok szűrésénél, további maradékok nem keletkeznek és ezzel egy már érett technika alkalmazható. Ez ellentétben áll azoknak az elkálifém-szilikát-oldatok-
-lónak a már említett problémákkal terhelt feldolgozásával, amelyeket a hulladék-kovassvakból kapunk.
A feltáráshoz használt vizes nátrium- vagy kálium-hidroxid-oldatok koncentrációja 20 - 50 %, NaOH esetében különösen 40 - 50 %, nagyságú, elsősorban pedig 50 %-os koncentráció jön számításba, amely a technikailag rendelkezésre álló terméknek felel meg. A kálium-hidroxid-oldat koncentrációja előnyösen 40 - 50 %, különösen 47 - 50 %.
A temperált kvarchomokokat vizes nátrium-hidroxid- vagy kálium-hidroxid-oldattál a mindenkori lúg, illetve a keletkező alkálifém-szilikát-oldat vagy -szuszpanzió forráshőmérsékletén reagáltatjuk /példák, 1. táblázat/. A forráshőmérséklet ez esetben az oldat sótartalmától függően 150 C® és 100 C° között van, és mivel a sótartalom a reakeió lefolyása alatt változik, nem állandó.
Temperált kvarchomokként például krisztobálit kerül alkalmazásra SiOg- forrás ként. A részecskenagyság általában 0,1 - 0,8 mm tartományban van.
A találmány szerinti eljárást mind szakaszos, mind folytonos eljárással végrehajthatjuk. Az eljárás alkalmas a használt SiOg/alkálifém-oxid modul függvényében alkálifém-szilikát-szuszpenzick vagy -oldatok előállítására. Nátriuia-hidroxiddál 1,2 : 1 és 1 í 2 közötti, előnyösen 1 : 1 SiOgÍNagO modultartományban nátrium-poliszilikát-szuszpenziókat kapunk, azaz a nátrium-poliszilikát szilárd, kristályos fázisként kelétkezik .Egy 2 : 1 SiOgjNagO nagyságú modul esetén amorf nátrium-szilikátok keletkeznek, amelyek ugyancsak szilárd formában, azaz szuszpenziók-
- 11 ként varnak jelen. Olyan modult art ományokban ellenben, amelyekben az SiOgiNögO arány nagysága Is >2, azaz Is 72 és ls7 között vai, nátrium-hidroxiddál való reakcióban oldható, alkáliéban, gazdag nátrium-szilikátokat, azaz vizes nátronvízttveg-oldatokat kapunk.
Kálium-hidroxiddál a találmány szerinti eljárás végrehajtásakor 2:1-1 : 7 SiOgtKgO modultartományban kizárólag oldható, ál káliéban gazdag kálium-szil lkatokat, azaz vizes kálivízüveg-oldstokat kapunk.
A találmánynak megfelelő eljárás szerint előnyös, hogy a kristályos SiOg-tartalmú anyagot vizes nátrium-hidroxid-oldattel reagál tat juk, miméllett az SiOgtNa^O mól arány a reakoióelegyben 1,2:1 - 1:2« előnyösen 1:1 tartományban van·
A találmány szerinti eljárás kivitelezésénél előnyös, ha a kristályos SiO^-tartalraú anyagot vizes nátrium-hldroxid-oldattal reagáltakjuk, mimellett az SlOgíNa^O mólarány a reakcióéi egyben 2:1 nagyságú·
A 2· táblázatban /példák/ megadjuk az alkalmazott modul Lés az alkalmazott alkálifém-hidroxid-koncentráoió függvényében azokat az Időtartamokat, amelyek szükségesek a felhasznált SiOg teljes feloldásához·
Meglepő módon azt találtuk, hogy a találmány egy előnyös kiviteli módja szerint temperált kvarchomok 2:1 nagyságú Si02/Na20ra°larányní11 is nyomás nélkül még tökéletesen feloldódik három óra alatt 50 96-os nátronlúgban· Egy 65 % szilárdanyagtartalommal a képződött alkálifém-szilikát oldhatóságát láthatóan túlléptífc és a reákoió vége felé sürü, nyúlós masszát
♦ *
-12kapunk, amely már álig keverhető· Más szavakkal ez azt jelenti, hogy az alkalmazott SiOg nyomás alkalmazása nélkül olyan nátrium-szili háttá alakítható, amely vízben minden további nélkül oldható.
A példákból /2. táblázat/ világosan látható, hogy az elérendő modul csökkentésénél /tehát kevesebb SiO^-nél az Napóra vonatkoztatva/ csökken az SiOg teljes oldósához szükséges idő. Másrészt az oldódási sebesség az alkálifém-hidroxid koncentrációjának a csökkenésével szintén csökken·
Ennek az el járásnak az előnye világosan kitűnik a 3. táblázatban megadott értékele összehasonlításánál /összehasonlító példák/. Világosan felismerhető, hogy a kezeletlen kvar^homok jóval lassabban oldódik nátronlúgban. Valamely l:l-es modulnál ellenben a temperált kvarchomokok teljesen feloldódnak 2 óra leforgása alatt 50 %-os nátronlúgban. Kvarchomok ellenben 4,5 óra után csak 43 %-ig oldódik, a nagyobb felületű kvarclisz 6 óra után is csak 62 %-ig reagál·.
Lehetőleg nagy reakciósebesség elérése érdekében előnyös, ha az éljárást a vizes álkálifém-hidroxid-oldat, illetve a keletkező alkálifém-szilikát-oldat vagy -szuszpenzió forráshőmérsékletén hajtjuk végre. Alacsonyabb hőmérsékletek lassítják a reakciót. Magasabb hőmérsékletek növelnék ugyan a reakciósabességet, de ilyen esetben emelt nyomás és így e nyomásnak megfelelő körülmények biztosítása válik szükségessé, amely egy ilyen eljárást gazdaságilag előnytelenné tesz. Abban az esetben, ha a találmány szerinti eljárással összefüggésben norvnál /légköri/ nyomást alkalmazunk, akkor ezen körülbelül 1 bar
*···
- 13 szokásos környezeti nyomást értünk. Másként kifejezve ez azt jelenti, hogy a találmány szelleme értelmében megnövelt nyomás alkalmazása nélkül dolgozunk.
Az 1, 2, 4-7. és 10. kísérleteknél /példák, 2. táblázat/ a képződött nátrium-s2ilikát oldhatóságát túlléptük. Az 1. és
2. kísérleteknél 2:1 nagyságú modulnál a még melegen elkülönített szilárd anyag amorf a röntgenvizsgálat szerint.
Olyan re akc leknél, amelyeknél az SÍO^/Na^O mól arány nagysága 1,2:1 - 1:2, előnyösen pedig 1:1, az Ma^SiO^ képletnek megfelelő szilárd, kristályos nátrium-poliszilikát keletkezik, amelyet röntgenelhajlási diagrammokkal jellemzőnk /JCPDS-adatok Mr. 16-818 - Joint Committee fór Powder Diffraction Standards/. A szil lkát jól oldódik vízben és a szárítás utáni oldhatatlan rész 0,015 - 0,18 %. A hasonló kristályos szilikátot 50 %-os nátronlúggal való reakcióknál és 1:1,5, illetve 1:2 nagyságú SiOg/NagO maLarányoknál köptük /7. és 10. kísérletek/.
Az ilymódon kapott nátrium-szilikát-szuszpenzick könnyen hígíthat de víz hozzáadásával mindaddig, ameddig az alkálifém-szilikátok oldhat ósága alatt maradunk.
Nagyobb alkálitartalmakkal végzett további kísérleteknél, azaz SiOgíNSgO = 1: >2 modul esetén, olyan nátrium-szilikát-oldatok keletkeznek, amelyeknek csekély az oldhatatlan része, amelyek a kiindulási vegyületek szennyezőanyagaiból származnak. A kissé zavaros oldatok szűréssel átlátszóvá tehetők. Kálium-hidroxiddal végzett 22 · 24. kis éri eteknél /példák, 1. és 2. táblázatok/ képződtek olyan kálium-szilikát-oldatok, amelyek ugyancsak majdnem átlátszóak voltak.
- 14 Ahogy az előzőekben leírtuk, meglepő módon azt találtuk» hogy a felsorolt vegyül etek, azaz a krisztobelit és/vagy a temperált kvarchomok, megnövekedett reakcióképessége előnyösen kihasználható szilárd» kristályos nátrium-poli szil lkát előállításánál. A továbbiakban nem szükséges a nátrium-poliszilikát találmány szerinti előállításánál kapott poliszilikátet egy a kristályosítás élé iktatott tisztít ^Lépésben tisztítani.
A találmány szerinti eljárás előnyös alkalmazási lehetőségét nátrdum-poliszllikáték előállításához további példákon /4· táblázat/ is bemutatjuk. A találmány szerinti eljárásnak ennél az előnyös megvalósítási módjánál is 100 C°-tól 150 C°-ig terjedő hőmérséklettartományban és légköri nyomáson vitelezzük ki az eljárást. Ebben a hőmérséklettartományban a találmány szerinti eljárást nyitott reakcióedényben hajtjuk végre» mivel a reakcióelegy nagy sótartalma a vizes re akcióéi egy forráspontjának magasabb hőmérsékletek felé történő eltolódását okozza, így például krisztobalitnsk 50 %-os vizes nátronlúggál való reakciójánál, ahol az SiOgíNagO mólarány 1:1, körülbelül 150 C°-os kezdeti hőmérsékleten és légköri nyomáson /1 bar/ 2 órás reakcióidő után olyan nátrium-poliszilikátot kapunk, amely csak még 0,015 % vízoldhatatlan maradékot tartalmaz·
Ahogy a példák alapján /4· táblázat/ közelebbről bemutatjuk, az eljárás végrehajtásához krisztobáLitot vagy temperált kvarchomokot, azaz krisztobalitot, tridimitet és amorf szilioium-dioxidot, a megadott mennyiségű vizes nátrium-hidroxid-oldattal reagáltstunk. A reakciót légköri nyomáson üveglombikbsn játszatjuk le.
··· • ·»
- 15 A találmány szerinti el járás egy további előnyös kiviteli módja szerint a reakció befejeződése után szilárd, kristályos nátrdum-poliszilikát /SiOgjNagO-modul 1:1/ előállításához a még 70 - 150 C°-os, előnyösen 90 - 110 C®-os, meleg szuszpenziót porc elán szűrőn átszűrjük. A reakcióoldat koncentrációjának a növelése vagy a re akcióéi egy lehűlése nem szükséges a kristályosodás megindítása vagy javítása érdekében a találmány szerinti eljárásnál· A szűrésnél keletkező szűri etet /anyalúgot/ előnyösen töményítés után visszavezetjük a folyamatba. A szűrési maradékként visszamaradó nátrium-poliszilikátot rendszerint még melegen /70 - 90 Ce-on/ szétaprít jtk és ezt követően csökkentett nyomáson /1555 Pa * 26664 Pa/ és emelt hőmérsékleten /100 150 C°-on/ vízmentes nátrium-poliszllikáttá szárítjuk. A szárítás 5-15 órát vesz igénybe. A találmány szerinti eljárással előállított vízmentes nátrium-poliszilikát” elnevezésen olyan nátrium-poliszilikátot értünk, amely átlagosan nem tartalmaz 5 %-nál több vizet és előnyösen 5 %-nál kevesebb vizet foglal magában. A víztartalmat az izzitási veszteség médiát ározás a útján 1000 C*-on történő hevítéssel állapítjuk meg. Röntgenelhajlási diagrammokban csak kristályos, vízmentes nátrium-poliszillkát jelenléte ismerhető fel /JCPDA-adatok Nr. 16-818/.
Hasonló módon dolgozhatunk fel olyan amorf nátrium-szilikát-szuszpenzi ckat is» amelyeknek az SiO^NagO mólaránya /modulja/ 2:1.
A találmány szerinti eljárás különös előnyét a 25» 26. és
28. példákból ismerhetjük meg» amelyeknél a temperált kvarchomokot nyomás alkalmazása nélkül nátronlúggal közvetlenül nátrium- *♦· ·· · .·* ··«· .* :·\ ·»ϊ .* ·*· ·« ?
-16-pollszilikáttá alakítjuk. A nátrium-poliszilikátot itt is gyakorlatilag kvantitatív reakcióban kaptuk. A 25« és 26. példáknál a reakciószuszpenzi ót légköri nyomáson forráshő mérsékletig melegítjük. Eközben csökken a forráspont a reakció előrehaladtával, mivel a nátrium-hidroxid reagált. A 27· példánál a szuszpenziót 100 C®-os hőmérsékleten tartjuk. Ez a hőmérséklet nem elegendő 2 órán belüli teljes átalakuláshoz. A 28. példa alátámasztja azt, hogy krisztobalitból, tridimitből és amorf szilicium-dioxidból álló temperált kvarchomok hasonló reakcióképességgel rendelkezik, mint a krisztobalit.
Alkálifém-szilikátok előállítására alkalmas találmány szerinti eljárással tehát lehetővé válik nyomás alkalmazása nélkül és a választott SiO^/Na^O-modul függvényében amorf nátrium-szilikát vagy kristályos nátrium-poliszilikát-szuszpenziók előállítása, amelyeket ezt követően - kívánt esetben - megfelelő ismert eljárásokkal vízteleníthetünk. Ezzel megnyílik annak a lehetősége, hogy nyomás nélkül, azaz légköri nyomáson alkáliéban gazdag nátrium· vagy kálium-szilikátot állítsunk elő.
A következő példái a találmány további bemutatására szolgálnák, de a találmány oltalmi köre nem korlátozódik csupán a példákban leírt módszerekre.
Ahogy az előzőekben említettük már, a részek, százalékok és az arányok tömegrészeket, tömegszázalékokat és tömegarányokat jelentenek, amennyiben másként nem adjuk meg.
1. példa
A kísérleteket egy 1 literes háromnyakú, üvegből készült
- 17 gömblombikban, amelyet visszafolyató hűtővel, szárnyas keverővei és hőmérővel szereltünk fel, normál /légköri/ nyomáson végezzük. A lombokot egy fütőgombában melegítjük.
A vizes alkálitém-hidroxid-oldstot /például 50 %-o& NaOH technikai tisztaságú oldatot» vagy 47 %-os KOH technikai tisztaságú oldatot, vagy vízzel megfelelően hígított oldatokat/ bevisszük a lombikba és forrásig melegítjük azokat. Ezután mért mennyiségű krisztobalitot adunk az oldathoz. A forráshőmérséklet a reakció előrehaladtával csökken, mivel a bevitt alkálifém-lúg a megfelelő alkálifém-szilikáttá /például nátrium-szilikáttá/ reagál* A reakcióidő 30 perctől 350 percig terjed» rendszerint pedig előnyösen 30 · 210 peroig tart.
Az egyes kiséri etekre felhasznált mennyiségeket az 1 - 24. példák esetében az 1. táblázatban adjuk meg /az 1-21. példáknát NaOH-t; a 22 - 24. példáknál KOH-t alkalmazunk/. A 2· táblázatban e kísérletek reakcióparamétereit foglaljuk össze. A 3· táblázatban találhatok a megfelelő összehasonlító példákra vonatkozó értékek, amelyeknél krisztobalit helyett kvarcot, illetve kvarclisztet használunk S102 forrásként.
1. táblázat
Az alkalmazott mennyiségek alkálifém-szilikát-oldatok és -szuszpenzift előállításához
Kísérlet Tolerált 50 %-os «2°
száma kvarchomok NaOH /«/
/g/ /g/
525
700
1. táblázat /folytatás/
Kísérlet Temperált §0 %»os H^O száma kvarchomok NaOH /g/
/g/ /g/
2 420 560 140
3 240 320 213
4 250 700 -
5 200 560 140
6 170 490 210
7 175,3 700 -
8 140,2 560 140
9 105,2 420 280
131,5 700 -
11 105,2 560 140
12 78,9 420 280
13 87,6 700 «·
14 70,1 560 140
15 52,6 420 230
16 52,6 700 -
17 42,1 560 140
18 31,6 420 280
19 30,1 560 140
20 22,5 420 280
21 15 280 420
22 176 700 -
23 112,4 447 253
24 44,6 500 *
Annak érdekében, hogy a reakció lefolyását követni tudjuk, rendszeresen próbákat veszünk /körülbelül 3-3 nfl.-t/ a reakcióéi egyből. Ezeket a próbákat vízzel körülbelül 50 ml-re hígítjuk és 0,1 normá sósavoldattal titráljuk az M^O-tartalom megállapítása végett. Szilárd NaF-nek ezekhez a próbákhoz váló hozzáadása lehetővé teszi az adott SiOg-tartalom titrimetriás meghatározását. Ezzel a két mérési lehetőséggel kiszámíthatjuk az alkálifém-szilikát-oldat, illetve -szuszpenzió modulértékét· A kívánt modul elérése után, amelyet a kiindulási konoentrácide meghatároznak, a reakciót megszakítjuk. A reakció vége felé a re akcióéi egy forráspontja ugyancsak állandó marad.
Az 1,2,4 - 7. és 10. kísérleteknél a reakciószuszpenzict körülbelül 90 C°-ra hűtjUk és egy porcelánszűrön átszűrjük. A szűrési maradékként kapott nátrium-szilikátot rendszerint még melegen fel aprítjuk és ezt követően csökkentett nyomáson és emelt hőmérsékleten /100 - 150 C°-on/ szárítjuk. Az oldhatatlan részarány meghatározásához 10 g szárított szűrési maradékot 1000 ml vízben 60 C°-on 5 peroig keverjük és utána hamumentes szűrőn átszűrjük. A szűrőt utána elégetjük és a keletkező maradékot megmérjük.
A kísérleti adatokat a 2. és 3· táblázatokban foglaljuk össze
1g
CM
J5
Ή •s
N a s $ c
I s
M3 w
m κχ
8 3 3
10 «Γ
09 & a
ca λ
$ la *u £ ti iá 09 •rl
71
X ti
·« Λί
*y ··
h *8
ro β & s
in c-- tΪΟ ΙΛ 4
H ·· κ κ
CM
H cm tn
irx xo h
ΙΛ «# 5
ΙΑ lű
<r kx
KX
o IA s R o IA s R
IA
4<k H CM
·· s s ·· K «
t- oo σχ o CM
H
Összehasonlító példák
Ϊ 3 *φ -ö fl 2 •rí Φ
®
0d
CM Q cm -4· ω © ir\ tA ia <t * « o o
CM
KO ·> o
ia
ia o IA s<
+>
a •á *ö §
H CM IA
·· ·· •e
H rM H
*♦
H
- 23 Nátrium-poliszilikát előállítása
Á reakcióp aramét ereket az egyes példákra vonatkozóan a 4. táblázatban adjuk meg. A reakciót két úton hajtjuk végre:
A: Háromnyakú lombik szárnyaskeverővel, hőmérő és visszafolyató hütő, ftitőgomba.
Bt A módszerhez hasonló módszer, de fűthető olajfűrdő használata.
A 25 - 27· kísérletek krisztobalittal való reakciókra vonatkoznak, míg a 28. kísérlet olyan temperált kvarchomok /1400 C°, 5 % NaOH-hozzáadás/ reakcióját foglalja magában, amely krisztob álltból, tridimitből, amorf szilicium-dioxidból és kis mennyiségű nátrium-szilikátból áll.
Az izzítási veszteség meghatározását minden esetben a szűrési maradék aprítása és szárítása után végeztük.

Claims (7)

1· Eljárás alkálitém-szilikátok előállítására kristályos SiOg-tartalmú anyagból és vizes eűlkálifém-hidroxid-oldstból emelt hőmérsékleten és légköri nyomáson, azzal jeli e— lemezve, hogy kristályos SiOg-t art almú anyagként krisztobalitot és/vagy temperált kvarc homokot alkalmazunk és ezt az anyagot 20 - 50 %-os vizes nátrium- vagy kálium-hidroxid-oldattal 100 - 150 C° hőmérséklettartományban és légköri nyomáson reagál tatjuk, ml mellett az SiOg és az NagO vagy KgO közötti mólarányt a re akcióéi egyben 2:1-1 : 7 tartományban tartjuk.
2. Eljárás alkálifém-szilikátok előállítására kristályos SiOg-tartalmú anyagból. és vizes alkálitém-hidroxid-oldatból emelt hőmérsékleten és légköri nyomáson, azzal jelielemezve, hogy kristályos SiO^-tart almú anyagként krisztobalitot és/vagy 1000 C° feletti hőmérsékleten katalitikus mennyiségű alkálitém-vegyület hozzáadása közben temperált kvarohomokot alkalmazunk és ezt az anyagot 20 - 50 %-os vizes nátrium- vagy kálium-hidroxid-oldattál 100 - 150 C° hőmérséklettartományban és légköri nyomáson reagáltstjuk, mimellett az SiOg és az Na^O vagy KgO közötti mólarányt a reakoióelegyben 2:1-1:7 tartományban tartjuk.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jel• 4 lemezve, hogy temperált kvarchomokként krisztobalitot, tridimitét vagy ezekből álló elegyet alkalmazunk adott esetben amorf szilléium-dioxiddal együtt.
4. Az 1 · 3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 40 - 50 %-os töménységű vizes nátriumvagy kálium-hidroxid-oldatot használunk.
5. Az 1 - 4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kristályos SiO^-tartalmú anyagot vizes nátrium-hidroxid-oldsttal reagáltatjuk, mimellett az SlOgiNagO mól arányt a reakcióelegyben 1,2 : 1-1 t 2, előnyösen 1 : 1 tartományban tartjuk.
6. Az 1 - 4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kristályos SiO^-tartalmú anyagot vizes nátrium-hidroxid-oldsttal reagáltatjuk, mimellett az SiOgtNagO mólarányt a reakcióelegyben 2 : 1 értéken tartjuk.
7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kapott szilárd, kristályos nátrium-poliszilikátot vagy a szilárd, amorf nátrium-szilikátot 70 C° és 130 C° közötti hőmérsékleten, előnyösen 90 - 110 C® hőmérséklettartományban, szűréssel elkülönítjük és adott esetben a keletkező anyalúgot betöményitjük és visszavXsszük az eljárásba.
HU9201697A 1989-11-23 1990-11-14 Process for producing alkali metal silicates HUT61247A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3938729A DE3938729A1 (de) 1989-11-23 1989-11-23 Verfahren zur hydrothermalen herstellung von natrium-polysilicat

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HU9201697D0 HU9201697D0 (en) 1992-09-28
HUT61247A true HUT61247A (en) 1992-12-28

Family

ID=6393997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9201697A HUT61247A (en) 1989-11-23 1990-11-14 Process for producing alkali metal silicates

Country Status (18)

Country Link
US (1) US5215732A (hu)
EP (1) EP0502083A1 (hu)
JP (1) JPH05503066A (hu)
KR (1) KR920703447A (hu)
CN (1) CN1052645A (hu)
AR (1) AR242543A1 (hu)
AU (1) AU635846B2 (hu)
BR (1) BR9007867A (hu)
CA (1) CA2069477A1 (hu)
DE (1) DE3938729A1 (hu)
FI (1) FI922320A (hu)
HU (1) HUT61247A (hu)
IE (1) IE904224A1 (hu)
PL (1) PL287887A1 (hu)
TR (1) TR24637A (hu)
WO (1) WO1991008169A1 (hu)
YU (1) YU220590A (hu)
ZA (1) ZA909392B (hu)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6139619A (en) * 1996-02-29 2000-10-31 Borden Chemical, Inc. Binders for cores and molds
DE69734315T2 (de) 1996-06-25 2006-05-18 Hexion Speciality Chemicals, Inc., Columbus Bindemittel für giessformen und kerne
KR100280376B1 (ko) * 1998-08-14 2001-02-01 김충섭 결정성 층상 이규산나트륨의 제조방법
DE19836869A1 (de) * 1998-08-14 2000-02-24 Mattig & Lindner Gmbh Verfahren zur Herstellung von Vorprodukten für Gläser, Glasprodukte und glasähnliche oder Anteile an Glas oder Glasphase enthaltende Materialien
EP1105450A1 (en) 1998-08-17 2001-06-13 The Procter & Gamble Company Multifunctional detergent materials
CN1298678C (zh) * 2003-04-14 2007-02-07 滨州师范专科学校 一种可溶性硅钾肥
US7293568B2 (en) * 2003-12-02 2007-11-13 Silicon Chemistry, Inc. Aqueous solutions of silicon metal and methods of making and using same
US20080178908A1 (en) * 2003-12-02 2008-07-31 Silicon Chemistry, Inc. Solutions of silicon metal and methods of making and using same
US8512664B1 (en) 2007-07-20 2013-08-20 The National Titanium Dioxide Co. Ltd. (Cristal) Sodium silicate solutions
US8734750B2 (en) 2007-07-20 2014-05-27 The National Titanium Dioxide Co. Ltd. (Cristal) Sodium silicate solutions
US7622097B2 (en) 2007-07-20 2009-11-24 The National Titanium Bioxide Co., Ltd. (CRISTAL) Process for hydrothermal production of sodium silicate solutions and precipitated silicas
US20100275666A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Matichenkov Vladimir V Silicon-Containing Mixture
CN101658898B (zh) * 2009-09-16 2011-07-13 沈阳汇亚通铸造材料有限责任公司 一种铸造用水玻璃的制备方法
CN102424394B (zh) * 2011-09-11 2013-06-19 北京科技大学 一种利用微硅粉湿法制备水玻璃的方法
CN102621141B (zh) * 2012-04-17 2013-12-25 昊诚光电(太仓)有限公司 太阳能电池生产过程中所用碱液的检测方法
WO2014182693A1 (en) * 2013-05-06 2014-11-13 Massachusetts Institute Of Technology Alkali metal ion source with moderate rate of ion relaease and methods of forming
CN103754890A (zh) * 2013-12-17 2014-04-30 柳州东风化工股份有限公司 无水偏硅酸钠的制备方法
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
CN110357672A (zh) * 2018-08-08 2019-10-22 友达晶材股份有限公司 硅酸盐水溶液、肥料与其制备方法及用于制作硅酸盐水溶液或肥料的经碳化粉末
CN110862283A (zh) * 2018-08-08 2020-03-06 友达晶材股份有限公司 肥料及包含硅酸盐水溶液的肥料的制备方法
WO2021041792A1 (en) 2019-08-29 2021-03-04 Covia Holdings Corporation Ultra-white silica-based filler
CN111533132B (zh) * 2020-04-30 2023-03-10 洛阳市奇航化工有限公司 一种硅酸钠连续生产装置的石英砂处理装置
BR102020016451B1 (pt) * 2020-08-12 2021-11-03 Pq Silicas Brazil Ltda Solução estável de silicato de sódio e ferro, processo para preparar a referida solução e seus usos
CN113753906A (zh) * 2021-09-16 2021-12-07 中国建设基础设施有限公司 一种地聚合物用水玻璃激发剂的湿磨制备方法
CN116730349A (zh) * 2023-08-14 2023-09-12 东营一鸣新材料有限公司 一种高模数固体硅酸钠的制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL31348A0 (en) * 1968-01-04 1969-02-27 Columbian Carbon Process for producing alkali metal silicates
US4022704A (en) * 1971-06-21 1977-05-10 Stauffer Chemical Company Production of spray dried, high bulk density hydrous sodium silicate mixtures
DE3121919A1 (de) * 1980-06-24 1982-04-29 Steirische Magnesit-Industrie AG, 1130 Wien Hydrothermale direktsynthese von alkalisilikaten
DE3421158A1 (de) * 1984-06-07 1985-12-12 Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf Verfahren zur hydrothermalen herstellung klarer natriumsilikatloesungen
DE3902753A1 (de) * 1989-01-31 1990-08-02 Henkel Kgaa Verfahren zur hydrothermalen herstellung von kaliumsilikatloesungen mit hohem si0(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts):k(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)0-molverhaeltnis
CA2009035A1 (en) * 1989-01-31 1990-07-31 Rudolf Novotny Process for hydrothermal production of sodium silicate solutions

Also Published As

Publication number Publication date
US5215732A (en) 1993-06-01
FI922320A0 (fi) 1992-05-21
FI922320A (fi) 1992-05-21
EP0502083A1 (de) 1992-09-09
BR9007867A (pt) 1992-08-25
KR920703447A (ko) 1992-12-17
CA2069477A1 (en) 1991-05-24
WO1991008169A1 (de) 1991-06-13
AU635846B2 (en) 1993-04-01
ZA909392B (en) 1991-09-25
TR24637A (tr) 1992-01-01
IE904224A1 (en) 1991-06-05
PL287887A1 (en) 1992-02-24
AU7895791A (en) 1991-06-26
JPH05503066A (ja) 1993-05-27
DE3938729A1 (de) 1991-05-29
YU220590A (sh) 1993-10-20
AR242543A1 (es) 1993-04-30
HU9201697D0 (en) 1992-09-28
CN1052645A (zh) 1991-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HUT61247A (en) Process for producing alkali metal silicates
US5417951A (en) Process for the hydrothermal production of crystalline sodium disilicate
US4578258A (en) Process for the preparation of crystalline sheet-type alkali metal silicates
CA1095877A (en) Process for producing silicon-dioxide-containing waste fines to crystalline zeolitic type-a molecular sieves
US7335342B2 (en) Process for the preparation of sodium silicate from Kimberlite tailing
US5000933A (en) Process for hydrothermal production of sodium silicate solutions
CA2009038C (en) Improved process for hydrothermal production of potassium silicate solutions
SU1118284A3 (ru) Способ получени цеолита типа @ -5
JPH05503067A (ja) 珪酸カリウム溶液の水熱製造方法
US20060140853A1 (en) Process for preparing detergent builder zeolite-a from kimberlite tailings
HUT58650A (en) Process for hydrothermal producing sodium-silicate solutions of high sio2:na2o molar ratio
JPS6321212A (ja) 高純度シリカの製造方法
CA2592499C (en) Process for preparing detergent builder zeolite - a from kimberlite tailings
CN116457311B (zh) 钠和铁硅酸盐的稳定溶液,用于制备所述溶液的方法及其用途
JPH04503049A (ja) 珪酸ナトリウム溶液の水熱製造方法
JPH01103918A (ja) 水ガラスの熱水製法
JPH06247709A (ja) 微細な結晶質シリカの製造方法
JPH0581524B2 (hu)
RU2319665C1 (ru) Способ переработки неорганических силикатов и кремнеземсодержащего сырья
WO1991018834A1 (en) Silicates
JPS6126495B2 (hu)
JPS58213629A (ja) 珪酸ソ−ダの製造方法
JPH04305031A (ja) シリカガラスの製法

Legal Events

Date Code Title Description
DFC9 Refusal of application