PT93013A - Processo para a preparacao a quente de solucoes aquosas de silicato de silicato de potassio com uma elevada proporcao molar de sio/indice 2 : k/indice 2 o - Google Patents

Description

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A presente invenção refere-se a um processo para a preparação a quente de soluções aquosas de silicato de pí>.-|· tássio com uma elevada proporção molar de SiOg : EgO, por meio da reacção de um dióxido de silício cristalino com soluções aquosas de hidróxido de potássio.

Uma visão geral sobre a preparação das soluções aquosas de silicato de potássio ê dada pelas monografias de Winnacker e Ktichler, em "Chemische lechnologie", volume 3, Anorganische Sechnologie II, 4a. edição, 1983» páginas 54--63 e Ullmanns Incyklop&die der lechnischen Ohemie, volume 21, 4a. edição, 1982, páginas 409-412.

Dos silicatos de metais alcalinos, conhecidos pela designação de “vidro solúvel", encontram aplicação, para finalidades técnicas, entre outras, as soluções de silicatos de potássio - em geral denominadas "vidro solúvel" de potássio -, Os vidros solúveis de potássio deste tipo possuem prf dominantemente um teor de substâncias sÔlidas compreendido entre cerca de 28 e 55% em peso, assim como uma proporção molar de dióxido de silício para óxido de potássio compreen dida no intervalo entre 2,0 e 4,2 : 1* A preparação de vidrcfs solúveis de potássio em escala técnica decorre geralmente por meio da fusão conjunta de areia de quartzo e potassa em fornos abertos para isso destinados, a temperaturas no intejj; valo entre 1400 e 1500°0. A fusão endurecida pelo arrefecimento, o vidro sólido, ê em seguida, numa outra fase do processo, com aplicação de pressão e de temperaturas elevadas, dissolvido em água e a solução obtida - consoante a exigência de qualidade - e eventualmente filtrada. r

Sste processo de fusão a alta temperatura, no entanto, tanto exigente de muito aparelhagem, quanto também dispendioso tendo em vista as necessárias quantidades de eneÉ gia, e, além disso, conduz a emissões não consideráveis, como poeira, óxidos de azoto e Óxidos deenxofre.

Alem deste processo de fusão a alta temperatura, usado principalmente na técnica, conhecem-se ainda processos hidrotérmicos para a preparação de soluções aquosas de silioa to de potássio, que estão descritos numa série de pedidos d^ patente.

Istes processos partem, por um lado, de dióxido d^ silício amorfo, essencialmente, portanto, de poeiras voláte: e, naturalmente, das ocorrentes modificações amorfas do diô· xido de silício.

Os produtos do processo obtidos desta forma têm sómente uma qualidade reduzida por causa das usuais impurezas pelas poeiras voláteis e dos compostos de dióxido de silíciq naturais e amorfos, que são empregados como substâncias de iniciação e podem, portanto, ser empregados apenas limitada mente como produtos técnicos.- A patente alemã BI-AS 2 826 432 refere-se a um pro cesso para a preparação de soluções de vidro solúveis por meio da reacção de poeiras voláteis, que ocorrem na obtenção das ligas de silício, ou de ferro-silício, com soluções aquo sas de hidróxidos de metais alcalinos, a temperaturas eleva das e subsequente filtração das soluções obtidas, o qual é caracterizado pelo facto de se tratar a poeira volátil com uma solução de hidróxido de um metal alcalino, aquosa, a 6--15% em peso, a temperaturas entre 12Q°C e 190°G e numa prejí sao de 2,9 4 18,6 bares, em autoclave, em que a proporção em peso da solução de hidróxido de metal alcalino para a poeirs. volátil sólida ê de 2:1 até 5il* 0 vidro solúvel de potássio obtido, entre outros, deste modo possui uma proporção molar de SÍO2 i de 3,?6 : 1. As poeiras voláteis empregadas oc mo substâncias de iniciação possuem um teor de silício de 89-98% em peso, e que, segundo os exemplos de realização fica sempre em 90% em peso; o restante I constituído por impurezas. 31

A patente alemã DE-OS 26 09 851 refere-se a um prj> cesso para a preparação das poeiras voláteis de resíduos co tendo dióxido de silício e provenientes da produção do meta silício e ligas de metal silício para originarem ácidos sa-licílicos ou silicatos, o qual processo I caracterizado pelo facto de serem comMnadas as seguintes fases processuais I a III I - Dissolução das poeiras voláteis nas soluções de hidróxi do de metal alcalino, sob formação de soluções de silicato alcalino; II - Purificação das soluções de silicato alcalino dos componentes orgânicos por meio de tratamento com carvão e/ou agentes de oxidação e separação do resíduo não desintegrável da solução; III - Eeacçao das soluções de silicato alcalino com ácidos orgânicos ou inorgânicos e/ou respectivos sais visando uma posterior purificação.

As soluçoes de silicato alcalino obtidas desta maneira possuem em geral uma proporção molar de SiOg : MegO no intervalo entre 3*3 até 5,0 : 1. A patente Dl-OS 26 19 604- refere-se a um processo para a preparação de vidros solúvel líquido a partir de dió xido de silício e hidróxido alcalino, o qual ê caracterizado pelo facto de a poeira de dióxido de silício sob a forma de cinza volátil, a qual foi separada dos gases de escapamen to nas indústrias de ligas com ferro e outras indústrias que trabalham com fornos de silício, hidróxido de um metal alcalino e água são misturados numa determinada proporção em peso e, em seguida, sob agitação são aquecidos até uma temperatura no intervalo entre 75 e 100°G, após o que o líquido obtido e arrefecido. As poeiras de dióxido de silício utilizadas como substâncias de iriciação para a citada preparaçãò

do vidro solúvel possuem, geralmente, um teor de dióxido de silício entre 94 e 98$ em peso; o restante é formado por im purezas. C vidro solúvel de potássio obtido possui uma proporção molar BiOç/Kgp de 3,58 : 1.

Como mostram as realizações anteriores, os vidros solúveis descritos na literatura de patente e obtidos de dió xido de silíeio amorfo produzem sempre sómente produtos processuais com propriedades inferiores, que devem ser submetidos a uma purificação suplementar. 0 estado da técnica descrito a seguir refere-se a processos para a preparação hidrotérmica de soluções de si-licato de potássio a partir de dióxido de silíoio cristalino, portanto areia, e lixívia de potássio, que, consoante os pro cessos do estado da técnica, em todo o caso apenas podem se:? reagidos para uma proporção molar SiO^ 2 >75 * 1. A patente alema DE-QS 33 13 814 refere-se, entre outros, a um processo para a preparação de uma solução clara de um silicato de potássio, cuga proporção molar dióxido de silício ϊ óxido de potássio I igual a 2,75 : 1, através da decomposição do dióxido de silício cristalino com uma gra nulometria média entre 0,1 e 2 mm, no qual uma solução aquo sa de hidróxido de potássio percorre um leito de dióxido de silício, que é formado num reactor tubular vertical sem movimento mecânico e que ê alimentado, de cima para baixo, con dióxido de silício e com a solução aquosa do iiidróxido de potássio. A patente belga 649 739 refere-se a um processo e a um aparelho para a preparação de soluções límpidas de silicato de potássio por meio da dissolução de um material con tendo ácido silícico a alta temperatura e sob pressão em so lução, aquosa, de soda cáustica, o qual processo I caracte-rizado pelo facto de o produto ser separado, por meio de elo mentos de filtração, do material em excesso contendo ácido

silício e/ou das substâncias impuras insolúveis, sendo os referidos elementos de filtração instalados próximo do fundo do reactor, de forma que a citada filtração decorre vantajosamente sob condições de temperatura e de pressão, que são muito semelhantes âs condições reaceionais. Sesta manei ra, devem ser obtidas também soluções aquosas de silicato de potássio. 3?ais processos hidrotérmicos para a preparação de vidros solúveis de potássio a partir de areia e solução de potássio já foram mencionados na monografia acima citada de ftinnacher e KUchler. Hesta obra indica-se (páginas 61 e 62) que os vidros solúveis de potássio nao podem contudo ser prò duzidos no processo hidrotêrmico, visto que, durante a decom posição, ocorrem maiores quantidades de (KBSigOj)x insolúvel que também não se dissolvem por meio de um qaueoimento posterior.

Devido á literatura acima referida, subsistia, por tanto, um preconceito direoto a respeito da obtenção de solu ções de silicato de potássio com maior proporção molar 8ÍO2 /l^C no processo hidrotêrmico a partir de areia, ou seja, a partir de SiOg cristalino e lixívia de potassa.

Por consequência, a presente invenção tinha 0 objêc tivo de proporcionar um processo para a preparação a quente de soluções aquosas de silicato de potássio, mediante a rea ção de um dióxido de silício cristalino com solução aquosa de hidróxido de potássio, pelo qual as soluções de silicato de potássio são obtidas em proporção molares de SiOg/K^O su periores a 2,75 í 1. 0 objectivo da invenção ê alcançado pelo emprego de um quartzo temperado especial, que, em condições reaccio nais especiais, I reagido com soluções de hidróxido de um metal alcalino.

A presente invenção refere-se, portanto, a um pro cesso para a preparação hidrotêrmica de soluções de silicato de potássio com elevada proporção molar de SiOg t KgO, por reacção de um dióxido de silício com uma solução aquosa de hidróxido de potássio, o qual é earaeterizado pelo facto de se empregar, como dióxido de silício cristalino, um quartzo temperado a temperaturas entre mais de 1100°C e o ponto de fusão da sílica, e se fazer reagir o mencionado quartzo temperado com uma solução aquosa de hidróxido de potássio numa concentração entre 10 e 4C$ em peso, a temperaturas entre 150 e 300°C e às pressões de vapor de água saturado correspondentes a estas temperaturas, num reaetor sob pressão. 0 processo de acordo com a invenção e de mais fácil manipulação técnica devido à sua execução processual nu ma única fase e, portanto, I mais económico do que os proceji sos tecnicamente dispendiosos, que exigem grandes quantidades de energia e que poluem fortemente 0 meio ambiente, por conseguinte os processos de fusão a alta temperatura, com a subsequente fase de dissolução.

Ao contrário do rocesso hidrotérmico do estado da técnica, o processo de acordo com a invenção possui a vanta gem de que, através do emprego do quartzo especialmente temperado de acordo com a invenção, também se obtêm as soluções, tecnicamente importantes de silicato de potássio, com uma proporção molar entre SiOg í EgO superior a 2,75 1 1, 0 que não é possível com 0 emprego de quartzo nao temperado como componente de SiOg.

Além disso, descobriu-se surpreendentemente que a partir do quartzo temperado desta maneira, preferivelmente a partir da cristobalite assim formada, no âmbito de uma sxi, tese hidrotêrmica nas condições anteriores indicadas, 3a nos breves períodos de tempo reaccionais,· I possível a preparação directa, numa fase, de soluções aquosas de silicato de

potássio, que possuem uma proporção molar entre SiOg superior a 2,75 : 1*

Mesmo nos curtos períodos de tempo da reacção, po de-se conseguir, com a aplicação do processo consoante a in venção, um elevado grau de reacção dos componentes reaccio-nais empregados. 0 emprego de uma forma modificada cristali na e fácilmente solúvel do dióxido de silício permite prepa rar soluções de silicato de potássio com uma elevada propor ção de dióxido de silício/óxido de potássio, de forma que isto acontece em elevados rendimentos espaço/tempo com um consumo mínimo de energia. suue

Preferivelmente, a solução de silicato de potássip assim obtida possui uma proporção molar entre SiOg : K, rior a 2,75 até 4,2 i 1¾ em especial preferivelmente entre 2,8 até 4,2 ; 1, e em especial entre 3,1 a 4,0 ; 1.

Consoante uma forma preferida de realização da pre sente invenção obtém-se a solução aquosa de silicato de potássio, em que, como dióxido de silício cristalino, emprega·* -se um quartzo temperado sob adição de quantidades catalíticas de metais alcalinos, o qual, nestas condições de temperatura, transforma-se essencialmente em cristobalite, e o quartzo assim temperado I reagido com uma solução aquosa de hidróxido de potássio numa concentração entre 15 e 30% em peso, preferivelmente entre 15 e 25% em peso, a temperaturas entre 200 e 230°0 e às pressões de vapor de água saturado correspondentes às mencionadas temperaturas, num reactor de pressão fechado. A cristobalite, tal como o quartzo e uma modifica ção dos cristais do dióxido de silício. Sste é produzido pra ticaaiente exclusivamente de modo sintético por meio da calcinação do quartzo, de forma que a areia de quartzo I contí-nuamente transformada a temperaturas de cerca de 1500°0, sob adição de catalisadores (compostos de metais alcalinos). Im

relação a informações mais detalhadas sobre a cristobalite recomenda-se a consulta de (Jllmanns Dncykhopadie der Te chuis chen Ghemie, volume 21, 4i. edição, 1982, páginas 439-442. i

Ifo sentido da invenção, prefere-se, portanto, comi dióxido de silício cristalino, empregar um quartzo temperado a temperaturas entre 130Q°C e 1600°0, sob adição de quantida des catalíticas de metais alcalinos, que, nas citadas condi-· çÕes, transforma-se essencialmente em cristobalite. Além dis so, ê especialmente vantajoso empregar um material de cristobalite recém-temperado, ainda quente, para o processo de acordo com a invenção.

De acordo com uma outra forma preferencial de rea lizaçao do processo segundo a invenção a reacção e realizada no reactor, de forma que se emprega um excesso de quartzd temperado atê 100% em moles, preferivelmente entre 2 e 3% em moles relativamente às proporções molares teóricas desejada^ entre SiO^ : E^O na solução de silicato de potássio. De uma forma geral, a reacção pode ser realizada também com maiore^ excessos do que 100% em mol de quartzo temperado; todavia, em geral, isso não e tecnicamente conveniente.

Para a realização do processo de acordo com a invenção podem ter aplicação também, em geral, todos os reac-tores utilizáveis para a síntese hidrotérmica do vidro solú vel de sódio. Ã estes pertencem, por exemplo, os dispositivos rotativos para dissolução, as instalações para dissolução estacionárias, os reactores com dispositivos agitadores, os reactores de irradiação, os reactores tubulares e, em princípio, todos os reactores, que são adequados para a reacção de substâncias sólidas com líquidos, sob pressão. Os reactores deste tipo estão descritos detalhadamente, por exemplo, nas patentes Dl-OS 30 02 857, DE-OS 34- 21 158, DE-AS 28 26 ty2, BE-PS 649 739, DE-OB 33 13 814 e DE-PS 968 034.

As soluções de silicato de potássio preparadas de - 10 -

acordo com a maneira ensinada pela invenção (soluções de vi dro solúvel de potássio) podem ser empregadas para todas as finalidades usuais, que são conhecidas pelo técnico especia lista e estão descritas na literatura mencionada, como exem pio como substâncias adesivas, como ligantes nas tintas, su bstãncias auxiliares de fundição de metais, agentes veicula res catalisadores, massas de eléctrodos de soldadura, como comxjonentes de composições de lavagem e de limpeza, assim como componentes de materiais incombustíveis. 3hn seguida, a invenção será explicada com mais por menores por meio dos exemplos. Os exemplos decorreram em di mensão técnica. Gom quartzo temperado empregou-se, nos exem pios de realização urna cristobalite obtida por têmpera a 1300~16G0°G e catálise com metal alcalino. para as pesquisas de laboratório empregou-se uma autoclave cilíndrica, que foi aquecida externamente por meio de um agente veicular de calor até à temperatura reaccional. Os resultados destes exemplos estão reunidos na Tabela a se guir.

Gomo reactor para a realização dos ensaios em escala técnica serviu um recipiente de pressão cilíndrico, moai tado horizontalmente, feito de aço com um revestimento de níquel com uma capacidade para cerca de 24 r. 0 recipiente de pressão rodava com uma rotação de 6 rpm em torno de um eixo horizontal. 0 aquecimento foi efectuado com vapor de 20 bares através de uma abertura no eixo e de um tubo anexa do com uma distribuição plena de eficácia directamente para dentro do recipiente da reacção. 0 SiO^ cristalino empregado para os exemplos, a cristobalite obtida a partir do quartzo temperado, continha mais de 99»0?é em peso de SiOg· A solução aquosa de hidróxido de potássio necessá- um ria para o processo (lixívia de potassa) foi aquecida por tubo Venturi acima do recipiente de recolha da lixívia de potássia, com as composições do carregamento prévio até à temperatura de cerca de 103°G.

As quantidades de substâncias (cristobalite/lixí-via de potassa) foram calculadas em dispositivos de pesagem. As matérias em bruto foram colocadas no reactor, este foi depois fechado e colocado em rotação. Por meio da introdução directa de vapor, a mistura da reacção foi aquecida até à temperatura reaccional de cerca de 215°C e deixada nesta temperatura. ApÓs um tempo de reacção de 30 a 120 minutos nesta temperatura, o reactor foi parado e a mistura reaccio nal foi conduzida através de uma tubagem anexada, mediante a sua própria pressão, para dentro de um recipiente de purga. Desta maneira, a mistura reaccional foi então separada por meio de um separador de ciclone em resíduos e uma solução de vidro solúvel quente a cerca de 105°C foi separada.

Os resíduos foram aspirados por um aparelho de radiação tér mica e, são usados para o pré-aquecimento da solução de mis tura da quantidade seguinte de aplicação num tubo de Venturi ate ao limite da temperatura de ebulição de cerca de 103°0. 0 subsequente processamento da solução de vidro so lúvel aquecida até cerca de 100°C foi efectuado, ou por meio de um recipiente de sedimentação para a separação grosseira das substâncias sólidas ou - no caso de maiores exigências quanto à clareza da solução - por meio de um filtro.

As soluções de silicato de potássio preparadas fo ram analisadas relativamente ao seu teor de SiQg e de K2O.

Gomo condições reaccional escolheram-se, em escala técnica, as condições do exemplo 1. A quantidade da aplij-eação foi de 22.000 Kg. A solução obtida de vidro solúvel de potássio a cerca de 4G%-tinha uma proporção molar entre SÍO2 : de 3,75 t 1 e correspondia praticamente ao resul- tado da experiência em escala laboratorial. luma forma de realização especial, o processo iii-drotérmico pode decorrer dentro do reactor com aplicação de uma solução de cristobalito/KOH numa concentração de substân cias sólidas relativamente elevada no reactor, dado que, mes mo com uma proporção molar elevada entre SiC>2 e K^O nas con·· diçães reaccionais (2l5°0/20 bares), a solução de silicato de potássio possui um teor de viscosidade suficiente para o processo. Após a conclusão da reacçao pode então ser adicio nada água suplementar, - quer sob pressão directamente para dentro do reactor, - quer para a tubagem do tratamento por jacto para um recipiente de alimentação durante a fase de tratamento por jao to, de forma que a solução de silicato de potássio que chega ao recipiente de alimentação através da tubagem do tratamento por jacto ê diluída de modo suficiente para que, no depósito de alimentação, a temperaturas de cerca de 10C°0, a solu ção de silicato de potássio, antes do processamento subsequente por meio de sedimentação ou filtração, possui uma con sistência escoável, com uma viscosidade suficientemente reduzida. msta modificação processual tem a vantagem especial de que, com uma elevada concentração de substâncias sólidas durante a reacçao hidrotérmica no reactor, o rendimento es-peço/teiapo (Kg de substância sólida/m^ de volume do reactor é extraordinariamente elevado, a diluição do produto reaccio nal obtido decorre fora do reactor, durante a passagem para o recipiente do tratamento por jacto.

0 exemplo 1 comprova uma aplicação vantajosa ten-

do em vista uma concentração relativamente reduzida da solu çao de preparação no caso do emprego estequiomltrico da cri§ tobalite, em relação a uma proporção molar a ser alcançada entre SiOg e E^O, ba solução de silioato de potássio, de 3,96 í 1.

Exemplo 2

Ajustou-se uma concentração aumentada de KOE na preparação, em relação ao Exemplo 1, com tempos reaccionais similares, a fim de se avaliar a influência da concentração de ICOH sobre a velocidade reaccional e a proporção molar alcançável entre SiCU s I 0. * 2

Exemplos 3a ^ A fim de se conseguir uma proporção molar mais ele vada entre SiOg : KgO na solução reaccional, empregou-se um excesso crescente (+5, 10 16%) de cristobalite em relação ao Exemplo 1 e relativamente à proporção teórica entre 3>96 í 4.

Exemplo 6 E‘o caso de um excesso de cristobalite de 16%, os tempos reaccionais foram prolongados* Η ι—t ιΗ Η Η γΗ ο d| of d ϊφ .· ο a d ο Ο Pi Ρ OJ ΟΙ Ο ο 34 ι~) ο S4 34 ίΦ Φ Ο Ή Λ Ο iH Ώ m *♦ Ο ο /-\ ο ·Η{ © •Η οι "-Ο *Φ Η rd ω 14 V-/ θ’ Η ω Ρ © ο νφ OJ Η Ρ Ρ ο ν*>. Ο Φ φ ο •Η νΟ ΟΧ m fp ο Ρι 03 χ> 34 ο Ρ ίφ ο| Ρ ο» •Η Φ ο Ο 34 φ /-χ Ο Φ φ Ο Φ & 34 Ο © a X-/ 34 © Φ Β LB •d ω H! ω Φ ÍO Φ Ρ ο /"“Χ θ’ ΓΡ ίΦ * •Η Ο ο d Φ Ρι ο •Η d Ή a φ a ο cd © φ ν_^ ο d Β 34 ί^\ ο Ο ο ittí d acd οι ο d ο γ4 Μ d Φ Φ ο u ο Ή οι Pi δ •Η Ο Ο Ο γΗ Η •Η *Η 34 Ο Ρι d 03 Ρ4 a Ρ •Η ν_>< * Ρ d © Φ 41 ο 'Ρ Ο -φ ΐί-- d Μ ο ο Η Η Η r-f Ο Ο Ο Ο Ο Ο

ω <χ5 Φ φ Η φ > φ &Q *Η φ ‘Η{ Η Ρ Η •Η ο φ Pi Β Pi ο Φ Φ •Η φ Φ Φ ω Ρ ω Φ φ •Η d •Η •Ρ Η φ 9 Φ Φ /*Χ d ’Ρ Ρ ω © <φ •Η Ο ΓΡ Ρ Ρ φ Ρ φ d Φ φ οι ,Ω φ 'Ρ •Η ο Ρ Ρ Φ Ο φ Η 02 α1 Ο Ο Γ—1 Ρ) φ a Ρ φ • • φ χ Ρ1 Β *3 3¾ Ο 00 4 VD ΕΝ Ο 00 Ο Ο Α r» r. ^ r> r» Ο 4 Φ CN 4· Φ £Ν· C0 φ ο ο ο ΙΑ Α Α Α Α 4 CA ΙΑ ca ω ** r*· Η ΙΑ Η γ***4 Η CS ω Ο «νω 4 03 ΙΑ Η Αω cn ** *Ν Α ΙΑ Η Η 0J Ο ΟΙ ΙΑ * * 4 4 ΙΑ ΙΑ ΟΙ CA ΕΝ Φ Cf #ν Α Α Η Η Α ΟΙ

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SiOg 5 1¾0 ^ solução de 3,96 (H3? significa ,,ilidrotêrmico,,) *

Exemplo 7 Á fim de demonstrar a influência da temperatura da têmpera do quartzo sobre a propriedade de produto das so luções aquosas de silicato de potássio, o quartzo S primeira mente temperado por meio da adição de quantidades catalíticas de metais alcalinos a temperaturas entre 850°Q e 1600°C e, em seguida, é reagido de uma forma iiidrotêrmica com uma solução de hidróxido de potássio. Para comparação, reagiu-so quartzo não processado, no mesmo ensaio-padrão da reacçao hidrotérmica com solução de hidróxido de potássio para se obter vidro solúvel de potássio.

Papa o ensaio-padrão da reacçao hidrotérmica do quartzo temperado com uma solução de hidróxido de potássio, escolheram-se como eondiçoes experimentais:-

Temperatura da reacçao 215°C;

Tempo da reacçao 30 minutos;

Excesso de dióxido de silício 5% (em re lação à proporção molar de 3,98:1 no vidro de potássic). ela A reacçao deste quartzo temperado na lixívia de pc tassa para dar um vidro solúvel de potássio foi realizada com as quantidades a seguir indicadas das substâncias de ini ciação e levou às reaeções e proporções molares a seguir rev das na Tabela.

Eeaccão de areia temperada na lixívia de potassa para origi- ii— iHiMnininiJft »m n'i u iihhhh n —-- -—~ ~·~ " ** .................................... IWf ' nar o vidro de potássio, proporção molar SiCg/K^O = 3,98:1· (Quantidades 4-9,00 g 4-3,53 B 4-3,53 g

Para o vidro K 36,02% de areia temperada 31,99% de KOH, a 50% 31,99% de água

% reacção % Si02 % K20 Proporção em peso Proporção molar Quantidades teóricas 35,84 13,44 2,67 51 4,18:1 areia não trata da (comp.) 25,10 12,32 18,40 0,67:1 1,05:1 850 *0 areia 18,10 9,20 19,06 0,48:1 0,76:1 850 *0 areia* 25,33 12,42 18,38 0,68:1 1,06:1 950 *C areia 18,10 9,20 19,06 0,48:1 0,78:1 950 *C areia* 24,60 12,10 18,45 0,66:1 1,03:1 1100 *0 areia* 52,91 22,83 16,18 1,41:1 2,21:1 1300 *0 areia* 6 7,57 27,42 15,21 1,80:1 2,83:1 1600 *0 areia* 89,51 33,34- 13,96 2,39*1 3,74-:1 Oristobalite 89,57 33,35 13,98 2,39:1 3,75:1 (* = com adição de quantidades catalíticas de metais alcalinos)

Os resultados mostram que um quartzo temperado a temperaturas superiores a 1100°C, em especial uin quartzo, que foi temperado a temperaturas de 1300°G ou mais, causa de forma surpreendente uma reacção mais elevada do componeii te cristalino de Si02 e, portanto, uma maior proporção molu.: da solução de silicato de potássio, do que a correspondent^ areia não tratada.

Exemplo 8 0 efeito da reacção mais rápida do quartzo temperado a altas temperaturas, a cristobalite, em comparação com um quartzo não temperado, está documentado na Figura. Esta Figura mostra o resultado da reacção do quartzo temperado, ou seja, a eristobalite, juntamente com 2¾¾ em peso de uma solução de hidróxido de potássio num excesso de dióxido de silício a em relação a uma proporção molar de 3,98 í 1, num recipiente pressurizado a 215°Q e em períodos reaccio-nais de 15, 30, 60 e 120 minutos. leste caso, determinou-se, respectivamente, a proporção molar de dióxido de silício : j óxido de potássio. 0 traçado da linha curva tem o numeral de referência 1.

Para comparação, reagiu-se um quartzo termicamen-te não tratado, portanto uma areia, nas condições reaccio-nais acima descritas e novamente se retiraram amostras seguín do os períodos reaccionais acima citados, a fim de se determinar a proporção molar. A respectiva curva está assinalada com o numeral de referência 2.

Da figura resulta claramente que, no processo de preparação de acordo com a invenção, no qual se emprega um quartzo temperado, logo após 15 minutos ocorre uma reacção de rnais de 70% e a reacção já após 60 minutos de tempo reac cional ê quase quantitativa.

Por outro lado, na curva de comparação conforme o numeral de referência 2 ocorre, após 15 minutos, apenas uma reacção de cerca de 20% e mesmo após um tempo reaccional de 120 minutos atinge-se, no máximo, um grau de reacção inferior a 70/3* Deve ser aqui ainda demonstrado, que de acordo com a literatura apresentada, durante a reacção hidrotêrmica da areia (quartzo) com lixívia de potassa, resultaram sómente produtos reaccionais com uma proporção molar máxima de /3L-.0 de 2,7$ : 1 ou esta reacção não ê possível em escala técnica.

Isto mostra, justamente, as vantagens obtidas com' a têmpera da areia de quartzo a temperatura mais elevada, conforme o processo proposto pela invenção.

Claims (1)

1. RBIVIHDICAy Cl3: lã. - Processo para a preparação a quente de solu çoes aquosas de silicato de potássio com uma elevada propor çao molar de SiOg : KgO por meio da reacção de dióxido de silício cristalino com uma solução aquosa de hidróxido de potássio, earacterizado pelo facto de se empregar, como dió xido de silício cristalino um quartzo temperado a temperatu ras compreendidas no intervalo entre mais de 1100°0 e o pon to de fusão da sílica e se fazer reagir o citado quartzo tej| perado com uma solução aquosa de hidróxido de potássio com a concentração compreendida no intervalo compreendido entre 10 e 4-O/á em peso, a temperaturas dentro do intervalo entre I50 e 300 0 e às pressões de vapor de agua saturado correspondentes a estas temperaturas, num reactor sob pressão feeijta do. 2b. - processo de acordo com a reivindicação 1, earacterizado pelo facto de a solução de silicato de potássi. obtida ter uma proporção molar entre SiQg ; KgO superior a 2,75 a 4,2 { 1, preferivelmente, entre 2,8 a 4,2 ; 1, com es pecial preferência entre 3,1 a 4,0 ; 1. - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, earacterizado pelo facto de se empregar, como dióxido de silício cristalino, um quartzo temperado a temperaturas entre 120C e 17G0°C, com adição de quantidades catalíticas de metais alcalinos, o qual nestas condições se transforma essencialmente em cristobalite, e se fazer reagir o quartzo assim temperado com uma solução aquosa de hidróxido de potás sio com a concentração compreendida entre 15 e 30% em peso, preferencialmente entre 15 e em peso, a temperaturas dei. tro no intervalo de 200 e 230°0 e às pressões de vapor de água saturado, correspondentes às referidas temperaturas, num reactor sob pressão fechado.

   4δ. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de se empregar, co mo dióxido de silicato cristalino, um quartzo temperado a temperaturas compreendidas dentro do intervalo de 1300 a 1600°0, com adição de quantidades catalíticas de metais alcalinos, o qual nestas condições, se transforma essencialmen te em cristobalite. 5>s. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de se realizar a reacção com um excesso de quartzo temperado de até 100% em moles, preferivelmente 2 a 30% em moles, em relação à propor çao molar teórica SÍO2 1 íUO na solução de silicato de potás sio. Lisboa, 30 de Janeiro de 1990 O Agente Oficial da Propriedade xndustrial A--- A u Afséíis® da Silva Carvalho Agente Oficial da Propriedade Industrial RrCactiihOj 201-3. E.-1000 LISBOA Telek 651339-654613