RU1784581C - Способ получени гидрометасиликата натри - Google Patents

Abstract

Использование: в области получени  сырьевых материалов, в частности в способах получени  одного из компонентов при варке стекла. Сущность изобретени : берут кварцевый песок фракции 0 8-0.05 мм, обрабатывают водным раствором гидроксида натри  при непрерывном перемешивании при Т 180-200°С, CNaOH 16.5-25,0. массовом соотношении Si02:NaOH 1:(1.5-2,0). С - 20-120; 1,5 Т/г 11,3 и 7,2 Т/СмаОН 13,6; где Т - температура ;г - врем , мин; Сыаон- концентраци  раствора гидроксида натри , мас.%, с последующим охлаждением полученного раствора, кристаллизацией продукта и отделением его от щелочного фильтра, который после корректировки до заданной Смаон направл ют на обработку кварцевого песка. 1 з.п ф-лы, 1 табл. (/

Description

Изобретение относитс  к области получени  сырьевых материалов, в частности к способам получени  одного из компонентов при варке стекла.

Известен способ получени  растворов щелочных металлов с массовым соотношением диоксида кремни  к оксиду щелочного металла не более 3,5, предусматривающий взаимодействие измельченного песка с концентрированным раствором щелочи под давлением.

В процессе измельчени  песка получаемый продукт значительно обогащаетс  оксидами железа. Крас щие примеси (Рв20з: СгаОз)  вл ютс  неблагопри тными факторами в производстве отдельных видов стекла .

Известен также способ получени  раствора силиката щелочного металла при взаимодействии раствора гидроксида и карбоната щелочного металла (с концентрацией 11,2-26,7% в пересчете на оксид щелочного металла) с кварцевым песком (фракции 0,13-0,85 мм) при 160-225°С под давлением. Щелочной раствор со скоростью 3,25-10,8 м/ч подают через неперемешиваемый слой кварцевого песка, сверху вниз в трубчатый вертикальный реактор при массовом соотношении диоксида кремни  и ою- сида щелочного металла (1,015-2.5): 1.

При проведении реакции щелочного раствора с непере еШмваемым слоем песка взаимодействие компонентой затруднено. В этом случае необходимо задавать определенную скорость щелочному раствору, что технически трудно выполнимо. Незначительные колебани  в скорости потока могут вызвать изменени  в составе конечного продукта. В осуществлении процесса используетс  смесь раств оров гидроксида и карбоната щелочного металла. Использование двух щелочных компонентов нецелесо-ч

00

ел

00

образно. Наличие С02 может вызвать вспенивание продукта в процессе стекловарени .

Наиболее близким техническим решением  вл етс  способ получени  раствора силиката щелочного металла. Продукт реакции в услови х автоклавного режима был жидким, а при нормальных услови х твердым . Соотношение песка и 50%-ной щелочи „2:1; давление в автоклаве 8-12 атм, темпе- ратура 160-190°С, реакци  идет до полного израсходовани  щелочи. Образованный гор чий жидкий продукт пропускаетс  в установленный р дом другой барабан, где он разбавл етс  водой до получени  жидкого стекла Нормальной плотности и водосодер- жани . В третьем барабане готовитс  реакционна  смесь, котора  загружаетс  в автоклав.

Однако этот способ имеет р д недостат- ков. Используетс  высококонцентрированный раствор, который в гор чем состо нии  вл етс  коррозионно-активным и вызывает быстрый износ оборудовани .

Количественный и качественный состав полученных силикатов зависит от конкретных температурных режимов, времени обработки и параметров давлени . При колебании температуры и давлени  в пределах , указанных в описании изобретени , мен етс  соотношение Si02/Na20 и количество оксидов железа, переход щих в продукт при растворении песка. Увеличение концентрации щелочи, температуры обработки , времени синтеза способствует более полному переходу в раствор пленки гидроксидов железа с поверхности кварцевых зерен.

Цель изобретени  - получение продукта в виде кристаллического дев тиводного метасиликата натри , повышение его чистоты и удешевление процесса

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе получени  гидрометасиликата натри , включающем обработку кварцевого песка водным раствором гидроксида натри  в автоклаве, берут кварцевый песок фракции 0,8-0.05 мм, обработку ведут при непрерывном перемешивании при Т 180- 220, СыэОН 16,5-25,0; массовом соотношении 1:(1,5-20), г 20-120. 1,,Зи7,,,,6,гдеТ- температура, °С; т: - врем , мин; Сыаон - концентраци  раствора гидроксида натри , мас.%, с последующим охлаждением полученного раствора, кристаллизацией продукта и отдепением его от щелочного фильтрата, а также тем, что щелочной фильтрат после корректировки до заданной

Смаон направл ют на обработку (сварцевого песка,

Сопоставительный анализ с прототипом позвол ет сделать вывод, что за вл е- мый способ отличаетс  от известного:

-получением продукта в кристаллическом виде;

-новым соотношением SlOa/NaOH в за вл емом составе 1:1,5-2,0; в прототипе

2:1:

-снижением в 2-3 раза концентрации раствора гидроксида натри ;

-повторном использовании щелочного фильтрата, после доведени  его до нужной

концентрации;

-заданным соотношением между температурой и временем синтеза

1,5 Т/г 11,3 ; и температурой и концентрацией раствора гидроксида натри  7,2

Т/СмаОН 13,6, позвол ющими получить не загр зненное оксидами железа однородное кристаллическое вещество.

Сравнение за вл емого решени  с другими техническими решени ми показывает

что возможно получение раствора силиката щелочного металла из кварцевого песка и раствора гидроксида натри , при близких к за вл емому температурных параметрах и концентрации Na20 2.

Однако количественные соотношени  Sl02:Na20 и присутствие карбоната щелочного металла в растворе не обеспечивают такие свойства, которые они про вл ют в за вл емом решении, а именно: кристаллизаци  из раствора однородного вещества с содержанием железа 0,005%.

Таким образом, данное соотношение Si02/NaOH, времени синтеза, температуры и концентрации едкого натра придает раствору щелочного силиката новые свойства. Предлагаемый способ получени  гидрометасиликата натри  из кварцевого песка и раствора гидроксида натри  реализован следующим образом.

В лабораторный автоклав (АЛ) с мешалкой емк, 2 л загружалс  кварцевый песок и раствор NaOH при соотношении Sl02:NaOH 1:1,5-2 Варьировались врем  и температура синтеза, концентраци  раствора гидроксида натри . Синтез производилс  при непрерывном перемешивании. С увеличением температуры давление в автоклаве повышалось .

При выполнении за вл емого способа с

повышением температуры обработки, снижалось врем  синтеза и концентраци  раствора гидроксиДа Натри .

Полученный гор чий раствор флльтро- валс  дл  удалени  нерастворившегос  песка , После охлаждени , при указанных в за вл емом способе параметрах, из растворов высаждалс  чистый кристаллический гидрометасиликат натри  с 9 молекулами воды. Выделение его из раствора и обезвоживание осуществл лось при нормальных услови х. Щелочной фильтрат, полученный после отделени  кристаллической фазы использовалс  повторно после корректировки его до заданной концентрации NaOH. Ниже за вл емой области параметров (пример 5), определ ющих соотношение температуры кристаллизации и времени обработки растворов , кристаллизаци  происходит слабо, а выше за вл емых пределов (пример 6) кристаллизации нет вообще.

В таблице представлены состав и физико-химические свойства щелочных силикатов: прототипа (пример 1): оптимальных, полученных по предложенному способу (примеры 2-4) с запредельными значени ми параметров получени  (примеры 5-6).

Использование предлагаемого способа получени  гидрометасиликата натри  из кварцевого песка и раствора гидроксида натрий обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

Экономию дефицитной и дорогой щелочи , кроме того, вследствие уменьшени  концентрации гидроксида натри  снижаетс  износ оборудовани  увеличиваетс  срок его эксплуатации.

Из песков с содержанием железа 0,08- 0,1% без предварительного обогащени 

возможно получить продукт, содержащий 0,005% Рв20з.

Полученный кристаллический продукт имеет стабильный состав, что очень важно

при использовании его в качестве шихтного компонента.

Планируемый экономический эффект составл ет 12-19 руб/на 1 т готовой продукции . -

Экономический эффектскладываетс  от

снижени  стоимости исходных материалов.

Claims (2)

1.Способ получени  гидрометасиликата

натри , включающий обработку кварцевого

песка водным раствором гидроксида натри  в автоклаве, отличающийс  тем, что, с целью получени  продукта в виде кристаллического дев тиводного метасиликата натри , повышени  его чистоты т/i

удешевлени  процесса, берут кварцевый песок фракции 0,8-0,05 мм, обработку ведут при непрерывном перемешивании при Т 180-220°С, Сыаон 16,5-25,0, массовом соотношении Si02:NaOH 1:{1,5-2,0), г 20120 , 1.5 Т/г 11.3 и 7.2 Т/С,МаОН 13.6, где Т - температура, °С; т врем , мин; Сыаон - концентраци  раствора гидроксида натри , мас.%. с последующим охлаждением полученного раствора,

кристаллизацией продукта и отделением его от щелочного фильтрата.

2.Способ по п.1, отличающийс  тем, что щелочной фильтрат после корректировки до заданной CNaOH направл ют на

обработку кварцевого песка.

Продолжение таблицы