PL163854B1 - Sposób hydrotermalnego wytwarzania roztworów krzemianu potasu PL PL PL PL PL - Google Patents

Sposób hydrotermalnego wytwarzania roztworów krzemianu potasu PL PL PL PL PL

Info

Publication number
PL163854B1
PL163854B1 PL90287886A PL28788690A PL163854B1 PL 163854 B1 PL163854 B1 PL 163854B1 PL 90287886 A PL90287886 A PL 90287886A PL 28788690 A PL28788690 A PL 28788690A PL 163854 B1 PL163854 B1 PL 163854B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
potassium silicate
quartz
reaction
potassium
temperatures
Prior art date
Application number
PL90287886A
Other languages
English (en)
Other versions
PL287886A1 (en
Inventor
Rudolf Novotny
Alfred Hoff
Jost Schurtz
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6394032&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=PL163854(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Henkel Kgaa filed Critical Henkel Kgaa
Publication of PL287886A1 publication Critical patent/PL287886A1/xx
Publication of PL163854B1 publication Critical patent/PL163854B1/pl

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)

Abstract

1. Sposób hydrotermalnego wytwarzania roztworów krzemianu potasu o wysokich stosunkach molowych SiO2 : K2O przez hydrotermalna reakcje piasku kwarcowego z wod- nymi roztworami wodorotlenku potasu przy temperaturach w zakresie 150 - 300°C i odpo- w iadajacych tym tem peraturom cisnieniach nasyconej pary wodnej w reaktorze cisnieniowym, znamienny tym, ze otrzymane roztwory krzemianu potasu, które wykazuja stosunki molowe SiO2 : K2O mniejsze niz 2,75 : 1, poddaje sie reakcji z wygrzanym kwarcem w temperaturach powyzej 1100°C az do temperatury topnienia, przy czym jednoczesnie utrzymuje sie temperatury i cisnienia w wymienionych zakresach. PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób hydrotermalnego wytwarzania roztworów krzemianu potasu o wysokim stosunku molowym SiO 2 : ^O przez reakcję kwarcowego piasku z wodnymi roztworami wodorotlenku potasu do roztworu krzemianu potasu i następnej reakcji tego półproduktu z dalszą krystaliczną modyfikacją SiOo do produktu o wysokim stosunku S1O0 : ^O.
Ogólny przegląd wytwarzania wodnych roztworów krzemianu potasu przedstawiają monografie Winnaakkr’a i Kuchlera, Chemische Technologie, tom 3, Anorganische Technologie II, 4. wydanie, 1983, str. 54 - 63 oraz Ullmans Encyklopadie der technlschen Chemie, tom 01, 4. wydanie, 1980, str. 409 - 410.
163 854
Ί. krzemianów metali alkalicznych znanych pod nazwą szkło wodne znajdują zastosowanie dla celów technicznych między innymi roztwory krzemianu potasu - ogólnie określane jako potasowe szkło wodne. Takie potasowe szkła wodne wykazują przeważnie zawartość stałej substancji około 28 - 55% wagowo oraz stosunek molowy ditlenku krzemu do tlenku potasu wynoszący 2,0 4,2 : 1. Wytwarzanie potasowych szkieł wodnych w technicznej skali następuje na ogół przez wspólne stopienie kwarcowego piasku i węglanu potasu w odpowiednich do tego piecach (piece wannowe/piece obrotowe) w temperaturach wynoszących 1400 - 1500°C przy odszczepieniu ditlenku węgla. Zestalający się przy ochłodzeniu stop, stałe szkło, następnie w dalszym etapie procesu rozpuszcza się w wodzie przy zastosowaniu ciśnienia i podwyższonych temperatur, i otrzymany roztwór - zależnie od wymaganej jakości - ewentualnie sączy się.
Ten sposób wysokotemperaturowego stapiania jest jednak bardzo kosztowny zarówno pod względem aparaturowym jak też odnośnie wymaganych ilości energii i poza tym prowadzi do nieuniknionych emisji, takich jak pył, tlenki azotu i tlenki siarki.
Obok tego głównie stosowanego w technice sposobu wysokotemperaturowego stapiania są poza tym znane hydrotermalne sposoby wytwarzania wodnych roztworów krzemianu potasu, które opisane są w szeregu zgłoszeń patentowych.
Wszystkie te sposoby wychodzą z bezpostaciowego ditlenku krzemu, więc głównie z lotnych pyłów i występujących naturalnie bezpostaciowych modyfikacji ditlenku krzemu.
Otrzymywane przy tym produkty są, ze względu na zwykłe zanieczyszczenia lotnych pyłów i naturalnych bezpostaciowych związków ditlenku krzemu, które stosuje się jako substancje wyjściowe, tylko niskiej jakości i dlatego można je stosować tylko w sposób ograniczony dla technicznie wysokowartościowych produktów.
Wyłożeniowy opis patentowy RFN DE-AS nr 28 26 432 dotyczy sposobu wytwarzania roztworów szkła wodnego przez reakcję lotnych pyłów, jakie otrzymuje się przy uzyskiwaniu krzemu względnie stopów żelazokrzemiowych, z wodnymi roztworami wodorotlenków metali alkalicznych w podwyższonych temperaturach i następnym sączeniem otrzymanych roztworów, który to sposób charakteryzuje się tym, że lotny pył traktuje się 6 - 15% wagowo wodnym roztworem wodorotlenku metalu alkalicznego w temperaturach wynoszących 120 - 190’C i ciśnieniu 2,9 - 18,6 x 105Pa w autoklawie, przy czym stosunek wagowy roztworu wodorotlenku metalu alkalicznego do stałego lotnego pyłu wynosi 2 : 1 - 5 : 1. Produkty sposobu wykazują stosunek molowy SiOj : I^O 3,76 : 1.
Stosowane jako substancje wyjściowe lotne pyły wykazują zawartość krzemu 89 - 98% wagowo, która według przykładów wykonania wynosi stale 90% wagowo; resztę stanowią zanieczyszczenia.
Ogłoszeniowy opis patentowy RFN DE-OS nr 26 09 831 dotyczy sposobu przerobu zawierających ditlenek krzemu obciążających środowisko odpadowych lotnych pyłów z wytwarzania metalicznego krzemu i stopów krzemu do kwasów krzemowych albo krzemianów, który charakteryzuje się tym, że połączone są następujące etapy sposobu I do III:
I rozpuszczenie lotnych pyłów w roztworach wodorotlenków metali alkalicznych przy utworzeniu roztworów krzemianów metali alkalicznych;
II oczyszczanie roztworów krzemianów metali alkalicznych od organicznych składników przez traktowanie węglem aktywowanym i/albo środkami utleniającymi, i oddzielenie od roztworu nierozpuszczalnej pozostałości;
III reakcja roztworów krzemianów metali alkalicznych z nieorganicznymi albo organicznymi kwasami i/albo ich solami w celu dalszego oczyszczenia.
Otrzymane w ten sposób roztwory krzemianów metali alkalicznych wykazują na ogół stosunek molowy SiO: Me2O w zakresie 3,3 - 5,0 : 1.
Ogłoszeniowy opis patentowy RFN DE-OS nr 26 19 604 dotyczy sposobu wytwarzania ciekłego szkła wodnego z bezpostaciowego ditlenku krzemu i wodorotlenku metalu alkalicznego, który charakteryzuje się tym, że pylisty ditlenek krzemu w postaci lotnego popiołu, który oddzielono z gazów odlotowych przemysłu żelazostopowego oraz innych przemysłów pracujących z piecami krzemiowymi, wodorotlenek metalu alkalicznego i wodę miesza się w określonym stosunku wagowym i potem przy mieszaniu doprowadza do temperatury wynoszącej 75 - 100’C, po czym uzyskaną ciecz ochładza się. Używane jako substancja wyjściowa pyły ditlenku krzemu wykazują na ogół zawartość ditlenku krzemu wynoszącą 94 - 98% wagowo; resztę stanowią zanieczyszczenia. Otrzymane potasowe szkło wodne wykazuje stosunek molowy SiO2/^2O 3,58 . 1.
163 854
Jak wykazują powyższe doświadczenia, opisane w literaturze patentowej, otrzymywane z bezpostaciowego ditlenku krzemu szkła wodne dostarczają zawsze tylko produkty sposobu o gorszych właściwościach i wymagają one dalszego oczyszczania.
Opisany niżej stan techniki dotyczy sposobu hydrotermalnego wytwarzania roztworów krzemianu potasu z krystalicznego ditlenku krzemu, a więc z piasku, i ługu potasowego, które według sposobu ze stanu techniki rzeczywiście mogą reagować tylko do stosunku molowego SiO2 : K2O wynoszącego 2,75 : 1.
Ogłoszeniowy opis patentowy RFN OE-OS nr 33 13 814 dotyczy między innymi sposobu wytwarzania klarownego roztworu krzemianu potasu, którego stosunek molowy ditlenek krzemu : tlenek potasu równy jest 2,75 : 1, przez roztwarzanie krystalicznego ditlenku krzemu o średnim uziarnieniu wynoszącym 0,1 - 2 mm, w którym wodny roztwór wodorotlenku potasu przepływa przez złoże z ditlenku krzemu, które złożone jest w pionowym, w kształcie rury reaktorze bez mechanicznego poruszania i zasilane jest od góry ku dołowi ditlenkiem krzemu i wodnym roztworem wodorotlenku potasu.
Belgijski opis patentowy nr 649 738 dotyczy sposobu i urządzenia do wytwarzania klarownych ługów krzemianu sodu przez rozpuszczenie materiału zawierającego kwas krzemowy w wodnym żrącym ługu sodowym w wysokiej temperaturze i pod ciśnieniem, który charakteryzuje się tym, że produkt oddziela się od nadmiaru materiału zawierającego kwas krzemowy i/albo od nierozpuszczonych substancji zanieczyszczających za pomocą elementów filtrujących, które zamontowane są w pobliżu dna reaktora, przy czym wspomniana filtracja następuje korzystnie w warunkach temperatury i ciśnienia bardzo zbliżonych do warunków reakcji. W ten sposób należy również otrzymywać wodne roztwory krzemianu potasu.
Tego rodzaju hydrotermalne sposoby wytwarzania potasowych szkieł wodnych z piasku i ługu potasowego są omówione w już wyżej cytowanej monografii Winnacker'a, Kuchler'a. Tu podaje się (strony 61 i 62), że potasowych szkieł wodnych nie można jednak wytwarzać w hydrotermalnym sposobie, ponieważ przy roztworzaniu powstają większe ilości trudnorozpuszczalnego (KHSi2O,j)x, które również po dodatkowym ogrzewaniu nie przechodzą do roztworu.
Na podstawie cytowanej wyżej literatury powstało zatem bezpośrednie uprzedzenie odnośnie otrzymywania roztworów krzemianu potasu o wyższym stosunku SiO2/^O hydrotermalnym sposobem z piasku, to znaczy z krystalicznego SiO2, i ługu potasowego.
Zadaniem omawianego wynalazku jest zatem opracowanie sposobu hydrotermalnego wytwarzania roztworów krzemianu potasu przez reakcję krystalicznego ditlenku krzemu z wodnym roztworem wodorotlenku potasu, w którym jako krystaliczny ditlenek krzemu stosuje się między innymi kwarc, to znaczy piasek, i przy czym jako produkt końcowy otrzymuje się roztwory krzemianu potasu o stosunkach molowych SiO2/^O większych niż 2,75 : 1.
Zadanie według wynalazku rozwiązano przez hydrotermalną reakcję kwarcu, to znaczy piasku, z wodnymi roztworami wodorotlenku potasu i następną hydrotermalną reakcją otrzymanych przy tym jako półprodukt roztworów krzemianu potasu ze specjalnie wygrzanym kwarcem.
Omawiany wynalazek dotyczy zatem sposobu hydrotermalnego wytwarzania roztworów krzemianu potasu o wysokich stosunkach molowych SiO 2 : ^O przez reakcję kwarcowego piasku z wodnymi roztworami wodorotlenku potasu w temperaturach wynoszących 150 - 300*C i pod odpowiadającymi tym temperaturom ciśnieniami nasyconej pary wodnej w ciśnieniowym reaktorze, który to sposób charakteryzuje się tym, że otrzymywane przy tym jako półprodukt roztwory krzemianu potasu, które wykazują stosunki molowe SiO2 : ^O mniejsze niż 2,75 : 1, poddaje się następnie reakcji z kwarcem wygrzanym w temperaturach od powyżej 1100’C do temperatury topnienia, przy czym jednocześnie utrzymuje się temperatury i ciśnienia w wymienionym zakresie.
Sposób według wynalazku dzięki prostemu prowadzeniu procesu jest technicznie bezproblemowy do stosowania, a zatem pod względem kosztów korzystniejszy niż sposób znany ze stanu techniki o dużych nakładach technicznych, wymagający dużych ilości energii 1 obciążający środowisko, czyli sposób wysokotemperaturowego stapiania z następnym etapem rozpuszczania.
W stosunku do hydrotermalnego sposobu stanu techniki sposób według wynalazku wykazuje tę korzyść, Ze przez użycie specjalnie wygrzanego kwarcu jako składnika krystalicznego ditlenku krzemu w następnym etapie sposobu otrzymuje się również roztwory krzemianu potasu o stosunkach molowych SiO2 : ^O większych niż 2,75 : 1, co jak uprzednio dyskutowano, nie było dotychczas możliwe według hydrotermalnego sposobu stanu techniki przy zastosowaniu kwarcu, to znaczy
163 854
Poza tym stwierdzono niespodziewanie, że z wygrzanego kwarcu jako składnika - ditlenku krzemu i roztworu krzemianu potasu w ramach hydrotermalnej syntezy w podanych wyżej warunkach już przy krótkich czasach reakcji możliwe jest bezpośrednie wytworzenie wodnych roztworów krzemianu potasu jako produktu końcowego, które wykazują stosunek molowy SiO? : K?O większy niż ?,75 : 1.
Wreszcie szczególną korzyścią sposobu według wynalazku jest to, że w technicznie prosty i bardzo ekonomiczny sposób otrzymuje się roztwory krzemianu potasu o wysokich stosunkach molowych ditlenek krzemu - tlenek potasu, w którym to sposobie dla przeprowadzenia reakcji podstawowej, a więc reakcji kwarcu (piasku) z wodnymi roztworami wodorotlenku potasu, najpierw można stosować korzystniejszy pod względem ceny składnik - ditlenek krzemu, a więc piasek, a tylko dla dokrzemowania stosuje się otrzymany przez wygrzewanie kwarcu, bardziej kosztowny składnik - krystaliczny ditlenek krzemu. W ten sposób z roztworu krzemianu potasu o stosunku molowym SiO? : K?O mniejszym niż ?,75 : 1 przez dodanie wygrzanego kwarcu Jako składnika krystalicznego ditlenku krzemu, zależnie od dodanej ilości wygrzanego kwarcu, można otrzymać roztwory krzemianu potasu o stosunku molowym SiO ? : K?O wynoszącym ?,75 - 4,? : 1, przeważnie 3,0 - 4,0 : 1.
Roztwory krzemianu potasu uzyskiwane najpierw jako półprodukt przy hydrotermalnej reakcji kwarcu, to znaczy piasku, z roztworami wodorotlenku potasu można otrzymywać w znany sposób według odpowiedniego, dowolnego sposobu stanu techniki. W sensie omawianego wynalazku korzystne jest takie postępowanie, że piasek kwarcowy poddaje się reakcji z wodnym roztworem wodorotlenku potasu w zakresie stężeń 10 - 50% wagowo, szczególnie 15 - 30% wagowo, w reaktorze ciśnieniowym, przy czym temperatury utrzymuje się w zakresie 150 - 300*C, szczególnie w zakresie ?00 - ?50*C, oraz odpowiadające tym temperaturom ciśnienia nasyconej pary wodnej.
Uzyskane w ten sposób roztwory krzemianu potasu wykazują stosunki molowe SiO? : K?O mniejsze niż ?,75 : 1 i na ogół stężenia substancji stałej w zakresie ?0 - 55%. W sensie wynalazku korzystne jako półprodukt są takie roztwory krzemianu potasu, które wykazują stężenie substancji stałej wynoszące ?3 - 40%, szczególnie 30 do 38%.
Według korzystnej postaci wykonania omawianego wynalazku otrzymane jako półprodukt roztwory krzemianu potasu poddaje się - jak opisano wyżej - reakcji z wygrzanym w zakresie temperatur 1100 - 1700’C przy dodatku katalitycznie skutecznych ilości alkali (np. K?CO3/KOH) kwarcem, który w tych warunkach temperaturowych w zasadzie przekształca się w krystobalit, w ramach hydrotermalnej syntezy w wyżej podanych warunkach).
Krystobalit jest, jak kwarc, modyfikacją krystaliczną ditlenku krzemu. Wytwarza się go praktycznie wyłącznie syntetycznie przez prażenie kwarcu, tak że piasek kwarcowy przekształca się w sposób ciągły w temperaturach około 1500’C przy dodaniu katalizatorów, którymi są związki alkaliczne. Dodawane w części do kwarcu alkalia po termicznej obróbce mieszaniny kwarc/ /alkalia występują w krystobalicie w postaci krzemianów alkalii.
Odnośnie bliższych informacji o krystobalicie wskazuje się na Ullmanns Encyklopadie der technischen Chemie, tom ?1, 4. wydanie, 198?, strony 439 do 44?.
W sensie wynalazku szczególnie korzystne jest dodanie kwarcu wygrzanego w zakresie temperatur 1300 - 1600*C z dodatkiem katalitycznie skutecznych ilości alkalii, który w tych warunkach temperaturowych przekształca się głównie w krystobalit. Szczególnie korzystne jest poza tym stosowanie dla sposobu według wynalazku świeżo wygrzanego, jeszcze gorącego materiału krystobalitowego.
Do utworzonych jakh półproóupt ruztworów krzemianu potusu, msuna oonawać atećhiomctrynenie wymaganą ilość krystoba^^, w odniesieniu do żądanego stosunku molowego SiO? : K?O w żąda nym jako produkt końcowy roztworze krzemianu potasu. Pozo tym można stosować również nadmiary do 100% krystoba!!^, w odniesieniu do żądanego stosunku SiO? : K?O w żądanym produkcie końcowym. Reakcję można przeprowadzać również z wyższym niż 100% nadmiarem krystoba^^. W sensie wynalazku korzystne jest przeprowadzanie hydtotetnalnep reakcji z nadmiarem wynoszącym do ł5% wygrzanego kwarcu, to znaczy szczególnie krystoba^^, w odniesieniu do żądanego stosunku molowego SiO? : K?0 w produkcie końcowym.
Według dalszej korzystnej postaci wykonania omawianego wynalazku hyaroturnalnu wytwarzanie pożądanych jako produkt końcowy roztworów krzemianu potasu o wysokim stosunku molowym SiO? : K?O przeprowadza się w następujący sposób:
163 854
Najpierw piasek kwarcowy i wodny roztwór wodorotlenku potasu (ług potasowy) poddaje się reakcji w reaktorze ciśnieniowym przy określonym poziomie temperatury i ciśnienia. Wygrzany kwarc, to znaczy szczególnie krystobalit, który należy dodać do utworzonego jako półprodukt roztworu krzemianu potasu, doprowadza się do takiego samego poziomu temperatury i ciśnienia, i tak łączy w reaktorze ciśnieniowym ze znajdującym się w nim roztworem krzemianu potasu. Następnie prowadzi się dalej hydrotermalną syntezę w takich samych warunkach temperatury i ciśnienia aż do osiągnięcia zadanego stosunku molowego SiO? : K?O wynoszącego 2,75 - 4,20 : 1 produktu końcowego.
Z drugiej strony po przeprowadzeniu pierwszego etapu sposobu można najpierw zredukować ciśnienie w pojemniku ciśnieniowym i pozwolić mu ochłodzić się do praktycznej temperatury pracy, potem dodać do pojemnika ciśnieniowego - ewentualnie równiej ogrzany wstępnie - krystobalit i - po ponownym wytworzeniu żądanych warunków temperatury i ciśnienia - prowadzić reakcję hydrotermalną do końca. A zatem przedstawione wyżej wyróżniające się prowadzenie procesu, które odnośnie stałych warunków temperatury i ciśnienia przy hydrotermalnej syntezie można określić jako praktycznie jednostopniowe, wykazuje szczególne ekonomiczne korzyści odnośnie wysokich wydajności objętościowo/czasowych przy minimalnym zużyciu energii.
Sposób według wynalazku realizuje się we wszystkich reaktorach używanych do hydrotermalnej syntezy krzemianów metali alkalicznych. Należą tu np. obracające się aparaty do rozpuszczania, układy stojących aparatów do rozpuszczania, reaktory z mieszadłem, strumieniowe reaktor)*, które odpowiednie są do reakcji pod ciśnieniem substancji stałych z cieczami. Tego rodzaju reaktory opisane są szczegółowo na przykład w ogłoszeniowych opisach patentowych RFN OE-OS nr 30 02 857 , OE-OS nr 34 21 158, w wyłożeniowym opisie patentowym RFN, OE-AS nr 28 26 432, belgijskim opisie patentowym BE-PS nr 649 739, w opisach patentowych RFN OE-OS nr 33 13 814 i OE-PS nr 968 034.
Ola przeprowadzenia przedstawionego wyżej jednostopniowego wariantu sposobu wymagany jest odpowiedni oddzielny pojemnik ciśnieniowy, w którym można doprowadzić do żądanego poziomu temperatury i ciśnienia wygrzany kwarc (krystobalit) przeznaczony do dodania do utworzonego jako półprodukt roztworu krzemianu potasu. Ten oddzielny pojemnik ciśnieniowy albo połączony jest wprost z właściwym reaktorem przez odpowiednie przewody zaopatrzone e elementy zamykające, albo - na przykład w przypadku obracających się reaktorów - w 'razie potrzeby łączy się z właściwym reaktorem poprzez odpowiednie przewody.
Końcowy produkt - roztwór krzemianu potasu o wysokim stosunku molowym SiO2 : ^O - przez rozprężenie przeprowadza się z reaktora ciśnieniowego do odbieralnika i celem oczyszczenia go można poddać jeszcze dodatkowej filtracji. W tym celu mogą znaleźć zastosowanie wszystkie urządzenia filtracyjne, które znane są specjaliście do filtracji roztworów krzemianów metali alkalicznych.
Wytworzone sposobem według wynalazku roztwory krzemianu potasu (roztwory potasowego szkła wodnego) mają szerokie zastosowanie na przykład jako kleje, jako spoiwa w farbach, substancje pomocnicze w odlewniach, elektrodach do spawania, przy wytwarzaniu papieru, jako nośniki katalizatorów, jako składnik środków piorących i czyszczących oraz jako składnik dla materiałów ognioodpornych.
Poniższe przykłady objaśniają bliżej przedmiot wynalazku nie ograniczając go. Ola pojęcia hydrotermalny sposób stosuje się również skrót sposób HT.
Jako wygrzany kwarc w przykładach wykonania stosowano krystobalit otrzymany przez wygrzewanie w temperaturze 1300 do 1600°C i katalizę alkaliczną.
Jako reaktor dla przeprowadzenia doświadczeń służył ułożony poziomo cylindryczny pojemnik ciśnieniowy ze stali z wyłożeniem niklowym o objętości około 0,5 l. Pojemnik ciśnieniowy obracał się z liczbą około 60 obrotów na minutę dookoła poziomej osi. Ogrzewanie następowało z zewnątrz poprzez nośniki ciepła ogrzane do temperatury reakcji.
Roztwory krzemianu potasu o stosunku molowym SiO? : ^O wynoszącym 2,0 wytworzono z piasku i ługu potasowego, i następnie z dodatkiem krystobalitu napełniono nim reaktor ciśnieniowy i prowadzono zoakcję w temperaturze 2iz wzg5ędnie 225*C przy czzyach raakcjl wynoszycych 2y 120 minut do roztworów krzemianu potasu o stosunku molowym SiO2 : ^O wynoszącym 2,75 - 4,20 : 1
163 854
Szczegóły do tego znajdują się w poniższych przykładach I do VII. Przykład III dotyczy wytwarzania roztworu krzemianu potasu o stosunku molowym SiOj : K^O wynoszącym 2,0 : 1, przykłady V - VIII dotyczą reakcji takiego podstawowego roztworu krzemianu potasu, to znaczy roztworu o stosunkach molowych S1O2 : KjO < 2,75 : 1 z krystobalitem.
Ilości substancji (piasku względnie krystobalitu i ługu potasowego) określa się wagowo. Surowce - piasek i ług potasowy umieszcza się w reaktorze, który następnie zamyka się i wprowadza w obrót. Potem mieszaninę reakcyjną ogrzewa się do temperatury reakcji wynoszącej około 215°C i pozostawia w tej temperaturze. Po czasie reakcji wynoszącym 30 minut pozostawia się reaktor w tej temperaturze.
Następnie z przykręconego za pomocą kołnierza do reaktora, napełnionego kwarcem (krystobalitem) pojemnika ciśnieniowego, który doprowadza się do takiego samego ciśnienia, jak naczynie reakcyjne, dozuje się wymaganą ilość krystobalitu do reaktora, który zawiera uprzednio utworzony roztwór krzemianu potasu o stosunku molowym SiO : KjO wynoszącym około 2,0 : 1. Potem znajdujący się pod ciśnieniem zasobnik zamyka się, redukuje ciśnienie i odłącza od reaktora. Ilość dodanego krystobalitu odpowiada dodatkowemu udziałowi SiO2, jaki wymagany jest dla osiągnięcia stosunku molowego SiO2 : K?O = 4,0 : 1 w żądanym jako produkt końcowy roztworze krzemianu potasu. Reaktor pozostawia się w temperaturze pokojowej przez dalsze 15 - 60 minut. Otrzymany roztwór krzemianu potasu poddaje się sedymentacji w celu oddzielenia stałych substancji, albo w przypadku wyższych wymagań odnośnie klarowności roztworu filtracji.
Możliwe jest również postępowanie, w którym będącą pod ciśnieniem ciekłą fazę roztworu krzemianu potasu o stosunkach molowych SiO2 : K^O mniejszych niż 2,75 : 1 przeprowadza się do drugiego, ewentualnie ogrzanego wstępnie pojemnika reakcyjnego, w którym umieszczono obliczoną ilość krystobalitu, i tam prowadzi reakcję do końca.
W szczególnej postaci wykonania hydrotermalny proces może przebiegać również przy względnie wysokich stężeniach substancji stałej w reaktorze, ponieważ w warunkach reakcji, na przykład 215°C/20 x 105Pa, znajdujący się w reaktorze roztwór krzemianu potasu wykazuje zakres lepkości wystarczający dla procesu. Po zakończeniu reakcji można dodatkowo podawać wodę albo pod ciśnieniem wprost do reaktora, albo - do przewodu wydmuchowego do odbieralnika podczas procesu wydmuchiwania, także udający się przez przewód wydmuchowy do odbieralnika roztwór krzemianu potasu zostaje wystarczająco rozcieńczony, tak, że w odbieralniku w temperaturach około 100*C roztwór krzemianu potasu przed dalszym przerobem przez sedymentację/filtrowanie wykazuje konsystencję płynną o wystarczająco niskiej lepkości.
Przykład I- IV. Przykłady te dotyczą wytwarzania podstawowego roztworu krzemianu potasu, który służy jako substancja wyjściowa dla dalszej reakcji z wygrzanym kwarcem. 49 g piasku i 87,06 g 25% wagowo ługu potasowego umieszczono w ułożonym poziomo cylindrycznym pojemniku ciśnieniowym i zamknięto go szczelnie. Po czasach reakcji wynoszących każdorazowo 15, 30, 60 i 120 minut przy 215*C/20 x 105Pa ochładzano reaktor i analizowano utworzony roztwór krzemianu potasu. Wykazywał on stosunki molowe SiO2 : pokazane w tablicy 1.
Tablica 1
Przykład nr Temperatura reakcji °C Czas reakcji min W roztworze S tosunek molowy SiO2 : K2O
% SiO2 % K2O
I 215 15 6,44 19,64 0,51
II 215 30 12,32 18,40 1,05
III 215 60 21,34 16,62 2,02
IV 215 120 15,03 15,72 2,50
Roztwór krzemianu potasu z przykładu III poddano dalej reakcji z krystobalitem, jak podano bliżej w przykładach V-VIII tablica 2.
Przy tym do roztworu krzemianu potasu dodano wymaganą dodatkową ilość krystobalitu, aby osiągnąć stosunek molowy SiOj : K^O = 4,0. Dodatkowo dodano nadmiar krystobalitu 10%, w odniesieniu do zadanego stosunku 4,0.
163 854
Tablica 2
Przykład nr T emperatura reakcji *C Czas reakcji min W roztworze Stos. wag. Stos. mol.
% SiO2 % k2o SiO2 : K2O SiO2 : K2O
V 215 15 28,30 14,40 1,96 3,06
VI 215 30 33,00 14,32 2,31 3,61
VII 215 60 32,00 12,94 2,46 3,89
VIII 225 30 35,80 14,00 2,56 4,00
Przykład V - VII, a szczególnie VIII wykazują, że reakcje roztworów krzemianu potasu o stosunku molowym Sit^ : KjO < 2,0 : 1 z wygrzanym krystalicznym SiO? jako składnikiem już przy krótkich czasach reakcji (30 min) i względnie niskich temperaturach reakcji ( <ą 230*0 prowddzą do roztworów krzemianu potasu o stosunkach molowych SiO? : K?O wynoszących 3,6 - 4,0 : 1.
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 10 000 zł

Claims (9)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób hydrotermalnego wytwarzania roztworów krzemianu potasu o wysokich stosunkach molowych SiO^ : K^O przez hydrotermalną reakcję piasku kwarcowego z wodnymi roztworami wodorotlenku potasu przy temperaturach w zakresie 150 - 300‘C i odpowiadających tym temperaturom ciśnieniach nasyconej pary wodnej w reaktorze ciśnieniowym, znamienny tym, że otrzymane roztwory krzemianu potasu, któce wykkaujj stosunki molowe SiO2 : K20 mniejsze niż 2,75 : 1, poddaje się reakcji z wygrzanym kwarcem w teopeaajeΓach owwyjej 1100*C aż do temperatury topnienia, przy czym jednocześnie utrzymuje się temperatury i ciśnienia w wymienionych zakresach.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, nięcla roztworów krzemianu potasu o stosunku molowym SOOo : przeważnie 3,0 - 4,0 .· 1.
  3. 3. Sposób wwełuu zastrz. 1 albo 2, znamienny etapie reakcji roztwór krzemianu potasu poddaje się reakcji z kwarcem wygrzanym w temperaturach wynoszących 1100 - 1700'C, korzystnie 1300 - 1600°*, z dodatkiem katalitycznie skutecznych ilości alkalii.
  4. 4. Sposób wwedu^^ zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że otrzymany w pierwszym etapie reakcji roztwór krzemianu potasu poddaje się reakcji ze stechOtmeaeycznoe wymaganą ilością wygrzanego kwarcu, w odniesieniu do pożądanego stosunku molowego SOOo : ^O w produkcie końcowym.
  5. 5. Sposób wwódłu zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że otrzymany w pierwszym etapie reakcji roztwór krzemianu potasu poddaje się reakcji z nadmiarem wynoszącym do 100% wygrzanego kwarcu, w odniesieniu do pożądanego stosunku molowego SiO2 : K20 w końcowym produkże r^^l^tcję prowadzi się do osiąg KoO wynoszącym 0,75 - ,,00 . 1, tym, że otrzymany w pierwszym
  6. 6. Sposób według zastrz. - albo 2, znamienny tym, że otrzymany w pierwszym etapie reakcji roztwór krzemianu potasu poddaje się reakcji z nadmiarem wynoszącym do 05% wygrzanego kwarcu, w odniesieniu do pożądanego stosunku molowego SiO2 : K20 w końcowym produkcie
  7. 7. Sposób iwedług zastrz. - albo 2, znamienny tym, że hydrotermalną reakcję przeprowadza się w temperaturach wynoszących 000 - 050*C i przy odpowiadających tym temperaturom ciśnieniach nasyconej pary wodnej·
  8. 8. Sposób według zastrz. 1 albo 0, znamienny tym, że w pierwszym etapie reakcji piasek kwarcowy poddaje się reakcji z wodnym roztworem wodorotlenku potasu o stężeniu wynoszącym 10 - 50% wagowo, szczególnie 15 - 30% wagowych.
  9. 9. Sposób według zastrz. - albo 2, znamienny tym, że pierwszy etap reakcji przeprowadza się przy określonym poziomie temperatury i ciśnieniu w reaktorze ciśnieniowym, przeznaczonym do dodania wygrzanego, jeszcze gorącego kwarcu, który doprowadza się do takiego samego poziomu temperatury i ciśnienia O utworzony w pierwszym etapie reakcji roztwór krzemianu potasu łączy się z wygrzanym kwarcem przy zachowaniu wybranego poziomu temperatury i ciśnienia, i następnie przeprowadza się dalej hyłetteemalną reakcję w takich samych warunkach temperatury i ciśnienia aż do osiągnięcia pożądanego stosunku molowego SiO2 : ^O w produkcie końcowym.
PL90287886A 1989-11-23 1990-11-22 Sposób hydrotermalnego wytwarzania roztworów krzemianu potasu PL PL PL PL PL PL163854B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3938789A DE3938789A1 (de) 1989-11-23 1989-11-23 Verfahren zur hydrothermalen herstellung von kaliumsilikatloesungen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL287886A1 PL287886A1 (en) 1991-12-02
PL163854B1 true PL163854B1 (pl) 1994-05-31

Family

ID=6394032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL90287886A PL163854B1 (pl) 1989-11-23 1990-11-22 Sposób hydrotermalnego wytwarzania roztworów krzemianu potasu PL PL PL PL PL

Country Status (26)

Country Link
US (1) US5238668A (pl)
EP (1) EP0502109B1 (pl)
JP (1) JP3295936B2 (pl)
KR (1) KR920703448A (pl)
CN (1) CN1028357C (pl)
AR (1) AR245425A1 (pl)
AT (1) ATE112238T1 (pl)
AU (1) AU635806B2 (pl)
BR (1) BR9007866A (pl)
CA (1) CA2069489C (pl)
CZ (1) CZ283447B6 (pl)
DE (2) DE3938789A1 (pl)
DK (1) DK0502109T3 (pl)
ES (1) ES2061226T3 (pl)
FI (1) FI110605B (pl)
HU (1) HU209434B (pl)
IE (1) IE72210B1 (pl)
MX (1) MX174198B (pl)
NO (1) NO307457B1 (pl)
NZ (1) NZ236151A (pl)
PL (1) PL163854B1 (pl)
RO (1) RO109185B1 (pl)
RU (1) RU2031839C1 (pl)
TR (1) TR24874A (pl)
WO (1) WO1991008170A1 (pl)
ZA (1) ZA909390B (pl)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4827060A (en) * 1987-11-09 1989-05-02 The Dow Chemical Company Removal and recycling of catalysts in chlorinated pricess streams
CN1100818C (zh) * 1996-05-22 2003-02-05 赫彻斯特－特拉丝帕番有限公司 锂－钾共聚硅酸盐阻挡涂层
ID19111A (id) 1996-06-12 1998-06-18 Hoechst Celanese Corp Metoda pembuatan bahan-bahan poliolefin untuk pelapisan
ES2175421T3 (es) * 1996-06-12 2002-11-16 Trespaphan Gmbh Revestimiento contra la condensacion del vapor de agua para articulos polimericos.
WO1997047695A1 (en) * 1996-06-12 1997-12-18 Hoechst Trespaphan Gmbh Transparent barrier coatings exhibiting reduced thin film interference
US6086991A (en) * 1996-06-12 2000-07-11 Hoechst Trespaphan Gmbh Method of priming poly(ethylene terephthalate) articles for coating
DE69726855T2 (de) 1996-06-12 2004-06-03 Trespaphan Gmbh Verfahren zur grundierung von polyolefingegenständen zur beschichtigung
ID19516A (id) * 1996-06-12 1998-07-16 Hoechst Celanese Corp Pelapis penghalang uap untuk benda-benda polimerik
AU712086B2 (en) * 1997-01-17 1999-10-28 Kao Corporation Method for producing crystalline inorganic builders
US6087016A (en) * 1997-06-09 2000-07-11 Inmat, Llc Barrier coating of an elastomer and a dispersed layered filler in a liquid carrier
US6232389B1 (en) 1997-06-09 2001-05-15 Inmat, Llc Barrier coating of an elastomer and a dispersed layered filler in a liquid carrier and coated articles
FR2769684B1 (fr) * 1997-10-10 1999-12-17 Pont A Mousson Produit de revetement interne d'un element de canalisation, procede et machine pour sa mise en oeuvre, et element de canalisation revetu par ce produit
US20070117497A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-24 Cabot Microelectronics Corporation Friction reducing aid for CMP
CN101279738B (zh) * 2008-05-12 2011-12-21 崔国强 利用一步法液相反应制备液态硅酸钠的液相反应锅
ES2660828T3 (es) 2010-02-06 2018-03-26 Cognis Ip Management Gmbh Soluciones de silicato estables al almacenamiento
CN103265045A (zh) * 2013-06-03 2013-08-28 田辉明 一种电子工业用硅酸钾溶液的生产方法
CN112028082A (zh) * 2020-08-31 2020-12-04 江苏康祥实业集团有限公司 基于水热法的硅酸钾溶液制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE337681A (pl) *
US2881049A (en) * 1954-09-28 1959-04-07 Hoechst Ag Process of preparing alkali metal silicates
US3956467A (en) * 1974-06-07 1976-05-11 Bertorelli Orlando L Process for producing alkali metal polysilicates
FR2462390A1 (fr) * 1979-07-25 1981-02-13 Ugine Kuhlmann Procede de fabrication de silicate de sodium
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
DE3423945A1 (de) * 1984-06-29 1986-01-09 Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen hydrothermalen herstellung von 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
CZ283447B6 (cs) 1998-04-15
WO1991008170A1 (de) 1991-06-13
ATE112238T1 (de) 1994-10-15
KR920703448A (ko) 1992-12-17
EP0502109A1 (de) 1992-09-09
IE904223A1 (en) 1991-06-05
CA2069489A1 (en) 1991-05-24
FI922321A0 (fi) 1992-05-21
NO921211D0 (no) 1992-03-27
NO307457B1 (no) 2000-04-10
HU9201698D0 (en) 1992-09-28
EP0502109B1 (de) 1994-09-28
CN1028357C (zh) 1995-05-10
PL287886A1 (en) 1991-12-02
DE59007360D1 (de) 1994-11-03
CZ581590A3 (en) 1997-12-17
AU635806B2 (en) 1993-04-01
HU209434B (en) 1994-06-28
HUT61248A (en) 1992-12-28
MX174198B (es) 1994-04-27
NO921211L (no) 1992-03-27
US5238668A (en) 1993-08-24
FI922321A (fi) 1992-05-21
RO109185B1 (ro) 1994-12-30
DE3938789A1 (de) 1991-05-29
CN1051897A (zh) 1991-06-05
IE72210B1 (en) 1997-04-09
NZ236151A (en) 1991-12-23
RU2031839C1 (ru) 1995-03-27
AU6955291A (en) 1991-06-26
CA2069489C (en) 2001-02-13
ZA909390B (en) 1991-08-28
AR245425A1 (es) 1994-01-31
DK0502109T3 (da) 1995-03-13
JPH05503067A (ja) 1993-05-27
ES2061226T3 (es) 1994-12-01
FI110605B (fi) 2003-02-28
BR9007866A (pt) 1992-08-25
TR24874A (tr) 1992-07-01
JP3295936B2 (ja) 2002-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL163854B1 (pl) Sposób hydrotermalnego wytwarzania roztworów krzemianu potasu PL PL PL PL PL
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
JP2922290B2 (ja) ＳｉＯ▲下２▼：Ｋ▲下２▼Ｏの高モル比を有する珪酸カリウム溶液の水熱製造方法
CN101318663A (zh) 一种生产高模数硅酸钠的方法
NO150952B (no) Fremgangsmaate til oppberedning av silisiumdioksydholdig avfallsflyvestoev til krystallinsk zeolittisk molekylarsikt av type a
DK151220B (da) Fremgangsmaade til kontinuert, industriel fremstilling af en natriumsilikatoploesning
AU628933B2 (en) Hydrothermal process for preparing sodium silicate solutions with a high si02:na2o molar ratio
CS276432B6 (en) Process for preparing sodium silicate solutions
CN1021570C (zh) 九水偏硅酸钠的制备新方法
EP0363197A2 (en) Preparation of sodium silicate
JPH02117641A (ja) カルボン酸エーテル混合物の製造法
KR930002231B1 (ko) 열수 물유리의 제조방법
KR830001165B1 (ko) 규산소오다의 제조방법
WO1994012433A1 (en) Cristobalite
PL185816B1 (pl) Sposób otrzymywania kwasu tereftalowego o wysokiej czystości z odpadów politereftalanu etylenowego