RU1803384C - Method of silicon dioxide purification - Google Patents

Method of silicon dioxide purification

Info

Publication number
RU1803384C
RU1803384C SU904832130A SU4832130A RU1803384C RU 1803384 C RU1803384 C RU 1803384C SU 904832130 A SU904832130 A SU 904832130A SU 4832130 A SU4832130 A SU 4832130A RU 1803384 C RU1803384 C RU 1803384C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silicon dioxide
solution
fluorine
purification
iron
Prior art date
Application number
SU904832130A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Георгиевич Васильев
Евгений Александрович Смирнов
Константин Александрович Тараскин
Анатолий Андреевич Зыков
Николай Сергеевич Тесленко
Сергей Захарович Чемеров
Original Assignee
Вольский Филиал Государственного Союзного Научно-Исследовательского Института Органической Химии И Технологии
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 Вольский Филиал Государственного Союзного Научно-Исследовательского Института Органической Химии И Технологии filed Critical Вольский Филиал Государственного Союзного Научно-Исследовательского Института Органической Химии И Технологии
Priority to SU904832130A priority Critical patent/RU1803384C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1803384C publication Critical patent/RU1803384C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

Использование: дл  получени  хрустал . Сущность изобретени : диоксид кремни  раствор ют в щелочном растворе, полученный раствор смешивают с раствором хлорида кальци , вз тым в количестве; обеспечивающем в смеси мол рное отношение CaCl2:F 0-5-0,7, образующийс  осадок отдел ют от раствора и к раствору добавл ют конц. HCI с содержанием железа не более 0,009 мас.%, полученный осадок отдел ют, промывают, сушат и прокаливают . 2 табл.Usage: to obtain crystal. SUMMARY OF THE INVENTION: silicon dioxide is dissolved in an alkaline solution, the resulting solution is mixed with a solution of calcium chloride, taken in an amount; providing a CaCl2: F 0-5-0.7 molar ratio in the mixture, the precipitate formed is separated from the solution and conc. HCI with an iron content of not more than 0.009 wt.%, The resulting precipitate was separated, washed, dried and calcined. 2 tab.

Description

Изобретение относитс  к области очист- Н|ых химических веществ, в частности дву- о|киси кремни , и может быть использовано При получении двуокиси кремни , пригод- дл  производства хрустал  ( масс и Fe 0,008% масс). До насто щего време- н|и в производстве хрустал  используетс  природный кварц, однако в СССР и за рубе-  1ом наблюдаетс  возрастающий дефицит „этого вида сырь .The invention relates to the field of refined chemicals, in particular silicon dioxide, and can be used In the preparation of silicon dioxide, it is suitable for the production of crystals (mass and Fe 0.008% by mass). Until now, natural quartz has been used in crystal production, but in the USSR and abroad, there is an increasing shortage of this type of raw material.

; В св зи с этим привлекают внимание другие источники двуокиси кремни , в частности кремнефтористоводородна  кислота (КФК) HaSiFe - отход производства фосфор- H|JX удобрений.; In this connection, other sources of silicon dioxide, in particular, hydrofluoric acid (CPA) HaSiFe, a waste product of the production of phosphorus H | JX fertilizers, attract attention.

Наиболее простой путь получени  из нЈе двуокиси кремни  - обработка водного раствора КФК аммиаком:The simplest way to obtain silicon dioxide from it is to treat an aqueous solution of CPA with ammonia:

H2SiF6 + 6NH3 + 2H20- Si02 + 6NH4F (1)H2SiF6 + 6NH3 + 2H20- Si02 + 6NH4F (1)

Выдел юща с  по реакции (1) двуокись кремни  обычно содержит 2,5-3% масс фтора и 0,1-0,2% масс железа. Таким образом, использование в стекольной промышленности двуокиси кремни , образующейс  по реакции (1), невозможно без ее очистки.The silica emitted by reaction (1) typically contains 2.5-3% by weight of fluorine and 0.1-0.2% by weight of iron. Thus, the use in the glass industry of silicon dioxide formed by reaction (1) is not possible without purification.

Известен способ очистки двуокиси кремни  (отхода производства фтористого алюмини ) от примесей фтора и алюмини  путем обработки сначала кислотой при и t 20-100°С в течение нескольких часов дл  удалени  алюмини  и других металлов и части фтора, затем раствором щелочи при рН 8,5-11,5 и t 20-100°С в течение нескольких часов дл  удалени  большей части оставшегос  фтора. Нерастворимый в этих услови х диоксид кремни  отфильтровывают , промывают водой и сушат (Патент США № 4557918, кл. 423-335, 1986 г.)A known method of purification of silicon dioxide (waste production of aluminum fluoride) from impurities of fluorine and aluminum by first treating with acid at and t 20-100 ° C for several hours to remove aluminum and other metals and part of fluorine, then an alkali solution at pH 8.5 -11.5 and t 20-100 ° C for several hours to remove most of the remaining fluorine. Silicon dioxide insoluble under these conditions is filtered off, washed with water and dried (US Patent No. 4,557,918, CL 423-335, 1986).

Данный способ очистки двуокиси кремни  от примесей металлов и фтора, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату, прин т нами за прототип.This method of purification of silicon dioxide from impurities of metals and fluorine, as the closest in technical essence and the achieved result, was adopted by us as a prototype.

(L

СWITH

соwith

оabout

Сл)C)

соwith

00 400 4

Однако способ очистки двуокиси кремни , описанный в способе-прототипе, обладает определенными недостатками. Известно.что путем промывки двуокиси кремни  эффективно удал ютс  в основном загр знении с поверхности непористых частиц SI02. образующихс  в кислой среде; примеси из глубины частиц двуокиси кремни , к тому же при возможности образовани  св зей SIF, таким путем не удал ютс . Полностью удалить фтор в этом случае не удаетс  даже при прокале порошка S102 при t 1000°C. Частицы двуокиси кремни , образующиес  по реакции (1) в щелочной среде , обладают развитой внутренней структурой и, по нашим данным, не могут быть существенно очищены от фтора путем промывки в щелочных растворах (см.пример 7). Другим недостатком способа  вл етс  образование большого количества низкоконцентрированных по фтору водных растворов, не наход щих применени .However, the method for purifying silicon dioxide described in the prototype method has certain disadvantages. It is known that by washing silica, substantially the main contamination from the surface of non-porous SI02 particles is effectively removed. formed in an acidic environment; impurities from the depths of the silica particles, moreover, if SIF bonds can be formed, are not removed in this way. In this case, it is not possible to completely remove fluorine even when S102 powder is calcined at t 1000 ° C. Silica particles formed by reaction (1) in an alkaline medium have a developed internal structure and, according to our data, cannot be substantially purified from fluorine by washing in alkaline solutions (see Example 7). Another disadvantage of the method is the formation of a large number of low concentration fluorine-free aqueous solutions that are not used.

Целью изобретени   вл етс  повышение чистоты продукта по фтору и обеспечение возможности очистки от железа.The aim of the invention is to increase the purity of the product by fluorine and to enable iron removal.

Дл  этого предлагаетс  обрабатывать загр зненную двуокись кремни  гидроокисью натри  в водной среде до образова- ни  гомогенного раствора. При этом, помимо растворени  5Ю2, происходит разрушение анионов SiF о, с переходом продуктов реакции в раствор:To this end, it is proposed to treat the contaminated silica with sodium hydroxide in an aqueous medium until a homogeneous solution forms. In this case, in addition to the dissolution of SiO2, the destruction of SiF о anions occurs, with the transition of reaction products into solution:

M2SiF6 + 4№ОН + 4NaF -t- +2MF + 2H20(2)M2SiF6 + 4 #OH + 4NaF -t- + 2MF + 2H20 (2)

Отсутствие осадка в щелочном растворе указывает на то, что примеси металлов образуют коллоидный раствор гидроокисей или растворимые соединени  типа феррита натри  NaFe02.The absence of a precipitate in an alkaline solution indicates that metal impurities form a colloidal solution of hydroxides or soluble compounds such as sodium ferrite NaFe02.

Далее предлагаетс  смесь продуктов взаимодействи  загр зненной двуокиси кремни  с водным раствором гидроокиси натри  обрабатывать определенным количеством хлористого кальци  дл  осаждени  ионов F в виде фтористого кальци  по реакции:The following provides a mixture of the products of the interaction of contaminated silicon dioxide with an aqueous solution of sodium hydroxide, treated with a certain amount of calcium chloride to precipitate F ions as calcium fluoride by the reaction:

CaCl2 + 2F + 2Cr(3)CaCl2 + 2F + 2Cr (3)

Очищенный от фтора раствор обрабатываетс  сол ной кислотой дл  осаждени  чистой двуокиси кремни ; при этом содержащеес  в смеси железо остаетс  в растворе в виде хлорида. Полученную двуокись кремни  далее промывают деминера- лизованной водой, сушат и прокаливают дл  удалени  остаточных количеств хлора.The fluorine-free solution is treated with hydrochloric acid to precipitate pure silica; while the iron contained in the mixture remains in the solution in the form of chloride. The resulting silica is then washed with demineralized water, dried and calcined to remove residual chlorine.

Большое значение имеет выбор параметров процесса на всех стади х.Of great importance is the choice of process parameters at all stages.

Реакци  загр зненной двуокиси кремни  (3,2% масс фтора и 0.1 % масс железа) с водным раствором гидроокиси натри  проводитс  при небольшом нагреве ( 50°С)The reaction of contaminated silica (3.2% by mass of fluorine and 0.1% by mass of iron) with an aqueous solution of sodium hydroxide is carried out with slight heating (50 ° C)

при 20% избытке гидроокиси по сравнению со стехиометрией процесса до получени  однородного слегка опалесцирующего раствора силиката натри  концентрацией 13-15% масс.at a 20% excess hydroxide compared with the stoichiometry of the process to obtain a homogeneous slightly opalescent sodium silicate solution with a concentration of 13-15% by weight.

Хлористый кальций добавл етс  к раствору в виде насыщенного водного раствора при комнатной температуре и перемешивании смеси. Оптимальным  вл етс  количество хлористого кальци  0,5-0,7 мол  на 1 гCalcium chloride is added to the solution as a saturated aqueous solution at room temperature while stirring the mixture. The optimal amount of calcium chloride is 0.5-0.7 mol per 1 g

ион фтора, При уменьшении данного соотношени  реагентов сильно увеличиваетс  количество остающегос  в двуокиси кремни  фтора;увеличение количества хлористого кальци  по сравнению с оптимальным неfluorine ion, With a decrease in this ratio of reagents, the amount of fluorine remaining in silicon dioxide increases significantly; an increase in the amount of calcium chloride compared to the optimal

приводит к существенному уменьшению содержани  фтора, стабилизирующемус  на уровне 0,5% масс. Это св зано, по-видимому , с протекающими одновременно процессами соосаждени  силикатов кальци )leads to a significant decrease in the fluorine content, stabilizing at the level of 0.5% of the mass. This is apparently due to the simultaneous processes of coprecipitation of calcium silicates)

осадок фтористого кальци , получающийс  в процессе осаждени , всегда содержит значительные количества кремни ; может быть использован в качестве минерализатора в цементной промышленности).the calcium fluoride precipitate obtained during the precipitation process always contains significant amounts of silicon; can be used as a mineralizer in the cement industry).

Выделение двуокиси кремни  из раствора силиката натри  осуществл лось путем добавлени  концентрированной сол ной кислоты до кислой реакции среды. На содержание железа в получающейс  двуокиси кремни  сильно вли ет чистота (по железу) примен емой кислоты: дл  получени  в процессе двуокиси кремни  с содержанием железа 0,008% масс содержание железа в используемой сол ной кислоте неThe separation of silicon dioxide from a sodium silicate solution was carried out by adding concentrated hydrochloric acid to an acidic reaction of the medium. The iron content in the resulting silicon dioxide is strongly influenced by the purity (in iron) of the acid used: to obtain in the process of silicon dioxide with an iron content of 0.008% by mass, the iron content in the used hydrochloric acid is not

должно превышать 0,009% масс. Таким образом , может быть использована не только реактивна  сол на  кислота по ГОСТ 3118- 77, но и синтетическа  техническа  марок А и Б (высшей категории) по ГОСТ 857-78, чтоshould exceed 0.009% of the mass. Thus, not only reactive hydrochloric acid according to GOST 3118-77, but also synthetic technical grades A and B (highest category) according to GOST 857-78 can be used, which

расшир ет сырьевую базу процесса.expands the raw material base of the process.

Выход очищенной двуокиси кремни  в оптимальных услови х составл ет 92-94% от массы исходной двуокиси; потери обусловлены в основном соосаждением силиката кальци  вместе с фторидом кальци .The yield of purified silica under optimal conditions is 92-94% by weight of the starting dioxide; losses are mainly due to the precipitation of calcium silicate with calcium fluoride.

Пример1.В реактор, снабженный мешалкой, термометром и обратным холодильником , помещают 5 г двуокиси кремни , содержащей 3,2% масс фтора и 0,1%Example 1. In a reactor equipped with a stirrer, a thermometer and a reflux condenser, 5 g of silicon dioxide containing 3.2% by weight of fluorine and 0.1% are placed

масс железа, и приливают раствор 7 г гидроокиси натри  (ч) в 65 мл дистиллированной воды. При t 40-50°С и перемешивании происходит образование гомогенного раствора , который затем охлаждают до комнатной температуры. К.полученному раствору прибавл ют 0,61 г хлористого кальци  (ч) в виде насыщенного водного раствора (моль- нфе отношение CaCl2:F 0,7), смесь перемешивают полчаса и затем отфильтровывают выпавший осадок. К фильтрату добавл ют концентрированную сфл ную кислоту с содержанием же- лфза 0,009% масс до рН 5 дл  осаждени  гел  двуокиси кремни . Осадок двуокиси кремни  отфильтровывают, промывают 2 р4за до 30 мл дистиллированной водой, су- шргг и прокаливают при t 400-500°С 1,5-2 ч. Получают 4,63 г (выход 92,6%) очищенной дйуокиси кремни  с содержанием фтора 0,6% масс и железа 0,007% масс.masses of iron, and a solution of 7 g of sodium hydroxide (h) in 65 ml of distilled water is added. At t 40-50 ° C and stirring, a homogeneous solution forms, which is then cooled to room temperature. To the resulting solution was added 0.61 g of calcium chloride (h) as a saturated aqueous solution (molar ratio of CaCl2: F 0.7), the mixture was stirred for half an hour and then the precipitate was filtered off. Concentrated sulphic acid with a gelphase content of 0.009 wt% to pH 5 was added to the filtrate to precipitate silica gel. The silica precipitate is filtered off, washed with 2 p4 for 30 ml with distilled water, dried and calcined at 400-500 ° С for 1.5-2 hours. 4.63 g (yield 92.6%) of purified silica with content are obtained. fluorine 0.6% of the mass and iron 0.007% of the mass.

Прочие примеры приведены ниже.Other examples are given below.

Пример 6. В услови х опыта 1 прово- очистку двуокси кремни  от фтора (на- чгльное содержание 2.47% масс) без добавлени  хлористого кальци . Содержа- Hi/e фтора в очищенной двуокиси кремни  составл ет 1,55% масс, степень очисткиExample 6. Under the conditions of Experiment 1, purification of silicon dioxide from fluorine (initial content of 2.47 wt%) without the addition of calcium chloride. The content of Hi / e fluorine in purified silica is 1.55% by mass, the degree of purification

3737

.2%..2%.

Пример. 2г двуокиси кремни  с начальным содержанием фтора 2,47% масс обрабатывают при перемешивании 50 гExample. 2 g of silicon dioxide with an initial fluorine content of 2.47% of the mass is treated with stirring 50 g

0 5 0 5

0 0

55

2,5% раствора NajCO, (рН 9.5) при температуре 50°С в течение 2 ч. Затем выдел ют двуокись кремни , как указано в примере 1. Содержание фтора после обработки 1.09% масс, степень очистки 55,9%.A 2.5% NajCO solution, (pH 9.5) at a temperature of 50 ° C for 2 hours. Then, silicon dioxide is isolated as described in Example 1. The fluorine content after processing is 1.09% by mass, the degree of purification is 55.9%.

Claims (1)

Таким образом, предлагаемый способ очистки двуокиси кремни  позвол ет удалить примеси из объема частиц S102 и получить продукт, удовлетвор ющий требовани м хрустального производства. Формула изобретени  Способ очистки диоксида кремни , включающий последовательную обработку щелочным и кислым растворами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  степени очистки продукта от фтора и обеспечени  очистки от железа, диоксид кремни  раствор ют в щелочном растворе, полученный раствор смешивают с раствором хлорида кальци , вз тым в количестве, обеспечивающем в смеси мол рное отношение CaCteiF 0,5-0,7, образующийс  осадок отдел ют от раствора и к раствору добавл ют концентрированную сол ную кислоту с содержанием железа не более 0,009 мас.%, полученный осадок отдел ют, промывают, сушат и прокаливают.Thus, the proposed method for purification of silicon dioxide allows removing impurities from the particle volume S102 and obtaining a product satisfying the requirements of crystal production. SUMMARY OF THE INVENTION A method for purifying silicon dioxide, comprising sequential treatment with alkaline and acidic solutions, characterized in that, in order to increase the degree of purification of the product from fluorine and to ensure purification from iron, silicon dioxide is dissolved in an alkaline solution, the resulting solution is mixed with a solution of calcium chloride, taken in an amount providing a CaCteiF molar ratio of 0.5-0.7 in the mixture, the precipitate formed is separated from the solution and concentrated hydrochloric acid with an iron content of not more than 0 is added to the solution. 009 wt.%, The resulting precipitate was separated, washed, dried and calcined. Вли ние количества хлористого кальци  на степень очистки двуокиси кремни  от примеси фтора (начальное содержание фтора 3,2 % масс)Effect of the amount of calcium chloride on the degree of purification of silicon dioxide from impurities of fluorine (initial fluorine content of 3.2% by mass) Таблица 1Table 1 Вли ние содержани  железа в исходной сол ной кислоте на качество получаемой двуокиси кремни  (содержание железа в исходной S102 0,1 % масс)The effect of the iron content in the initial hydrochloric acid on the quality of the obtained silicon dioxide (iron content in the initial S102 0.1% mass) Примечание: содержание железа в водных растворах определ лось методом ЭПР по сигналу от комплекса . Дл  определени  содержани  железа в двуокиси кремни  образцы предварительно раствор лись в чистой по железу плавиковой кислоте.Note: the iron content in aqueous solutions was determined by EPR using a signal from the complex. In order to determine the iron content of silicon dioxide, the samples were previously dissolved in hydrofluoric acid pure in iron. Та блица 2Table 2
SU904832130A 1990-05-25 1990-05-25 Method of silicon dioxide purification RU1803384C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904832130A RU1803384C (en) 1990-05-25 1990-05-25 Method of silicon dioxide purification

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904832130A RU1803384C (en) 1990-05-25 1990-05-25 Method of silicon dioxide purification

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1803384C true RU1803384C (en) 1993-03-23

Family

ID=21516963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904832130A RU1803384C (en) 1990-05-25 1990-05-25 Method of silicon dioxide purification

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1803384C (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3506394A (en) Method for producing sodium silicofluoride from wet process phosphoric acid
RU1803384C (en) Method of silicon dioxide purification
US4100264A (en) Process for the preparation of calcium carbonate for use in fluorescent lamp phosphors
US4264563A (en) Preparation of calcium fluoride from fluosilicic acid solutions
JPS6321212A (en) Production of high purity silica
US3872219A (en) Process for manufacturing of chlorinated lime solution
KR101239605B1 (en) Aluminum hydroxide gel particles and process for production of same
US4693878A (en) Process for the production of soluble alkali silicates
JPH07196323A (en) Production of cobalt oxide of low sodium content
JPS6114126A (en) Manufacture of high concentration solution of polyaluminum chloride having high basicity
EP1314696A1 (en) Method for preparing aluminum sulfate, aluminum sulfate and waste water treatment using the obtained aluminum sulfate
CA1329917C (en) Process for the production of alkali metal chlorate
US3056650A (en) Preparation of fluorine compounds
JPS6321213A (en) Production of high purity silica
JP3741269B2 (en) Waste water treatment agent, waste water treatment method and apparatus
SU1122611A1 (en) Method for purifying ammonium chloride
JPH0692247B2 (en) Method for producing magnesium silicofluoride
RU2085509C1 (en) Method of alkaline sewage treatment, inorganic coagulant for alkaline sewage treatment and method of its preparing
JPH01226718A (en) Basic aluminum chlorosulfonate, and its production and application thereof as flocculant
US3669621A (en) Process for producing a substantially phosphate ion-free ammonium fluoride solution
JPS5921510A (en) Manufacture of hydrogen calcium phosphate dihydrate
RU2226502C1 (en) Method for preparing sodium silicofluoride
FR2496630A1 (en) PREPARATION OF PHOSPHOROUS ACID FROM INDUSTRIAL REJECTS CONTAINING PHOSPHITES
JPS5992908A (en) Purification of sodium hypophosphite
JPH075289B2 (en) Method for producing low-thorium high-purity silica