RU2179153C1 - Способ получения диоксида кремния - Google Patents

Способ получения диоксида кремния Download PDF

Info

Publication number
RU2179153C1
RU2179153C1 RU2000114577A RU2000114577A RU2179153C1 RU 2179153 C1 RU2179153 C1 RU 2179153C1 RU 2000114577 A RU2000114577 A RU 2000114577A RU 2000114577 A RU2000114577 A RU 2000114577A RU 2179153 C1 RU2179153 C1 RU 2179153C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silica
silicon dioxide
precipitate
solution
suspension
Prior art date
Application number
RU2000114577A
Other languages
English (en)
Inventor
Д.В. Захаров
К.В. Захаров
В.А. Матвеев
Д.В. Майоров
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Хорс"
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 Закрытое акционерное общество "Хорс" filed Critical Закрытое акционерное общество "Хорс"
Priority to RU2000114577A priority Critical patent/RU2179153C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2179153C1 publication Critical patent/RU2179153C1/ru

Links

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии получения высокодисперсного диоксида кремния и может быть использовано в химической промышленности, в частности в производстве полимеров и минеральных наполнителей. Сущность изобретения заключается в том, что перед кислотной обработкой исходного кремнеземсодержащего раствора затравку кремнезема суспендируют в минеральной кислоте, а обработку раствора ведут путем его дозирования в образовавшуюся суспензию при перемешивании со скоростью 0,1-2,0 л/ч на 1 л суспензии, при этом температуру получаемой пульпы поддерживают не ниже 50oС. Затравку кремнезема суспендируют в минеральной кислоте, имеющей концентрацию не ниже 15%, а количество затравки составляет 20-200% от массы кремнезема, содержащегося в исходном кремнеземсодержащем растворе. Достигаемый результат заключается в увеличении показателей фильтрования осадка диоксида кремния, а также в сокращении расхода воды на промывку осадка от растворимых примесей. Кроме того, способ позволяет значительно повысить производительность оборудования, уменьшить материальные потоки производства, а также снизить энергозатраты на стадии сушки осадка диоксида кремния, 2 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к технологии получения высокодисперсного диоксида кремния и может быть использовано в химической промышленности, в частности в производстве полимеров и минеральных наполнителей.
Промышленные жидкофазные методы получения диоксида кремния основаны на осаждении кремниевой кислоты из раствора силиката щелочного металла, преимущественно натрия, с помощью углекислого газа, минеральной кислоты, солей аммония и других кислых реагентов с последующей фильтрацией осадка, его промывкой и сушкой. Основными недостатками известных способов являются неудовлетворительная скорость фильтрования осадка, а также трудность его отмывки от нежелательных примесей. В связи с этим актуальной является задача повышения показателей фильтрования осадка диоксида кремния.
Известен способ получения диоксида кремния (см. патент США N 3857925, Н. Кл. 423-339, 1974), включающий введение кремнеземсодержащей затравки в виде геля SiO2 в исходный раствор силиката натрия, обработку последнего минеральной кислотой с образованием осадка диоксида кремния, фильтрацию осадка, его промывку и сушку.
К недостаткам способа относятся низкая скорость фильтрации осадка диоксида кремния, величина среднего съема с фильтра которого составляет 3,8 кг/м2•ч, и трудность его отмывки от примесей.
Наиболее близким к заявленному способу является способ получения диоксида кремния (см. авт. свид. СССР N 670536, М. Кл.2 C 01 B 33/18, 1976), включающий введение в исходный раствор силиката натрия кремнеземсодержащей затравки - суспензии SiO2, взятой к исходному раствору в объемном соотношении 1,0-0,1: 1,0, обработку раствора минеральной кислотой с образованием осадка диоксида кремния, доосаждение диоксида кремния при pH, равном 6,0-8,8, фильтрацию осадка, его промывку и сушку, при этом средний съем осадка диоксида кремния с фильтра составляет 8,1-9,0 кг/м2•ч.
Использование в качестве кремнеземсодержащей затравки суспензии диоксида кремния вместо геля SiO2 позволяет в 2,1-2,2 раза улучшить фильтрацию, однако ее показатели остаются низкими, что является основным недостатком известного способа. Кроме того, для удаления примесей минеральных солей из осадка диоксида кремния требуется большой расход воды.
Настоящее изобретение направлено на решение задачи увеличения показателей фильтрования осадка диоксида кремния, а также на сокращение расхода воды на промывку осадка.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения диоксида кремния, включающем обработку исходного кремнеземсодержащего раствора минеральной кислотой в присутствии затравки кремнезема, фильтрацию осадка, его промывку и сушку, согласно изобретению перед кислотной обработкой исходного кремнеземсодержащего раствора затравку кремнезема суспендируют в минеральной кислоте, а обработку раствора ведут путем его дозирования в образовавшуюся суспензию при перемешивании со скоростью 0,1-2,0 л/ч на 1 литр суспензии, при этом температуру получаемой пульпы поддерживают не ниже 50oC.
Решению поставленной задачи способствует также то, что затравку кремнезема суспендируют в минеральной кислоте, имеющей концентрацию не ниже 15%.
На решение поставленной задачи направлено и то, что затравку кремнезема берут в количестве 20-200% от массы кремнезема, содержащегося в исходном кремнеземсодержащем растворе.
В качестве исходного кремнеземсодержащего раствора используют преимущественно раствор от разложения кремнеземсодержащего сырья минеральной кислотой, однако могут быть использованы и другие кремнеземсодержащие растворы, например раствор силиката натрия.
В качестве кремнеземсодержащего сырья используют преимущественно нефелин, однако могут быть использованы и другие виды сырья, кислотная обработка которых сопровождается переходом кремнезема в раствор, например эвдиалит.
В качестве минеральной кислоты используют преимущественно серную кислоту как наименее летучую и более распространенную, однако могут быть использованы и другие кислоты, например азотная, фосфорная, соляная.
В качестве затравки кремнезема используют часть промытого влажного или высушенного получаемого осадка диоксида кремния или непосредственно часть пульпы осажденного диоксида кремния.
Сущность изобретения заключается в том, что при дозировании кремнеземсодержащего раствора в суспензию, содержащую минеральную кислоту и затравку кремнезема, со скоростью 0,1-2,0 л/ч на 1 л суспензии при температуре не ниже 50oC поступающий с исходным раствором кремнезем в условиях постоянной избыточной кислотности и повышенной температуры быстро полимеризуется на поверхности частиц суспендированного кремнезема без образования новых частиц, что приводит к увеличению показателей фильтрования осадка диоксида кремния, а также к сокращению расхода воды, необходимой для отмывки осадка от растворимых примесей. При дозировании исходного раствора со скоростью более 2,0 л/ч на 1 л суспензии поступающий с раствором кремнезем полимеризуется преимущественно не на поверхности частиц суспендированного кремнезема, а с образованием новых частиц - коллоидных зародышей в сильнообводненной форме, что приводит к ухудшению показателей фильтрования осадка диоксида кремния и увеличению расхода воды для промывки осадка. Более того, при очень высокой скорости дозирования кремнеземсодержащего раствора возможна частичная или даже полная желатинизация получаемой пульпы. Снижение скорости дозирования исходного раствора менее 0,1 л/ч на 1 л суспензии не приводит к дальнейшему улучшению показателей фильтрования осадка диоксида кремния и уменьшению расхода воды для промывки осадка, но связано с неоправданным увеличением продолжительности процесса. При понижении температуры пульпы менее 50oС даже при невысокой скорости дозирования исходного раствора резко снижается скорость полимеризации растворенного кремнезема, что приводит к получению плохо фильтрующихся или даже желатинизирующихся пульп. С повышением температуры более 50oC скорость полимеризации растворенного кремнезема на поверхности частиц суспендированного кремнезема возрастает и показатели фильтрования осадка диоксида кремния улучшаются, поэтому верхний температурный предел определяется летучестью используемой минеральной кислоты.
Суспендирование затравки кремнезема в минеральной кислоте, имеющей концентрацию не ниже 15%, и расход затравки в количестве 20-200% от массы кремнезема, содержащегося в исходном растворе, способствуют созданию оптимальных условий для полимеризации и осаждения растворенного кремнезема на поверхности частиц суспендированного кремнезема и соответственно улучшению показателей фильтрования осадка диоксида кремния. При концентрации минеральной кислоты менее 15% и расходе затравки ниже 20% значительно ухудшаются показатели фильтрования осадка диоксида кремния. При расходе затравки выше 200% показатели фильтрования не улучшаются, но неоправданно увеличиваются материальные потоки производства и снижается удельная производительность технологического оборудования.
Сущность предлагаемого способа и достигаемые результаты более наглядно могут быть проиллюстрированы следующими примерами.
Пример 1. В эмалированный реактор емкостью 1000 л, снабженный рубашкой для подачи пара и мешалкой, заливают 450 л 15%-ной азотной кислоты, суспендируют в ней 49 кг диоксида кремния и нагревают паром до 50oC. В образовавшуюся суспензию при перемешивании дозируют со скоростью 0,1 л/ч на 1 л суспензии 350 л раствора от азотнокислотного разложения нефелинового концентрата, содержащего 70 г/л SiO2 и имеющего плотность 1,2 г/см3. Получают 945 кг пульпы с содержанием 7,78% SiO2. Пульпу фильтруют на нутч-фильтре с поверхностью фильтрования 1 м2. Для полного удаления растворимых примесей осадок диоксида кремния промывают на фильтре 720 л горячей воды. При этом средний съем влажного осадка с фильтра составляет 56 кг/м2•ч. Промытый осадок в количестве 185 кг сушат с получением 71,5 кг диоксида кремния. Влажность осадка составляет 61,35%; количество воды на промывку - 10,1 кг на 1 кг сухого продукта.
Пример 2. В реактор заливают 600 л 40%-ной серной кислоты, суспендируют в ней 80 кг диоксида кремния и нагревают до 95oC. В образовавшуюся суспензию дозируют со скоростью 2 л/ч на 1 л суспензии 300 л раствора силиката натрия с содержанием 20,6% SiO2 и имеющего плотность 1,26 г/см3. Получают 907 кг пульпы с содержанием 17,4% SiO2. Пульпу фильтруют. Для полного удаления растворимых примесей осадок диоксида кремния промывают на фильтре 1200 л горячей воды. При этом средний съем влажного осадка с фильтра составляет 63 кг/м2•ч. Промытый осадок в количестве 350 кг сушат с получением 155 кг диоксида кремния. Влажность осадка составляет 55,7%; количество воды на промывку - 7,74 кг на 1 кг сухого продукта.
Пример 3. В реактор заливают 400 л 70%-ной серной кислоты, суспендируют в ней 55 кг диоксида кремния и нагревают до 105oC. В образовавшуюся суспензию дозируют со скоростью 1 л/ч на 1 л суспензии 500 л раствора от сернокислотного разложения эвдиалитового концентрата, содержащего 55 г/л SiO2 и имеющего плотность 1,25 г/см3. Получают 1350 кг пульпы с содержанием 6,1% SiO2. Пульпу фильтруют. Для полного удаления растворимых примесей осадок диоксида кремния промывают на фильтре 820 л горячей воды. При этом средний съем влажного осадка с фильтра составляет 70 кг/м2•ч. Промытый осадок в количестве 215 кг сушат с получением 79,5 кг диоксида кремния. Влажность осадка составляет 63,0%; количество воды на промывку - 10,3 кг на 1 кг сухого продукта.
Пример 4. В реактор заливают 600 л 50%-ной серной кислоты, суспендируют в ней 46 кг диоксида кремния и нагревают до 100oC. В образовавшуюся суспензию дозируют со скоростью 0,5 л/ч на 1 л суспензии 200 л раствора силиката натрия с содержанием 31,5% SiO2 и имеющего плотность 1,46 г/см3. Получают 925 кг пульпы с содержанием 14,9% SiO2. Пульпу фильтруют. Для полного удаления растворимых примесей осадок диоксида кремния промывают на фильтре 1420 л горячей воды. При этом средний съем влажного осадка с фильтра составляет 85 кг/м2•ч. Промытый осадок в количестве 402 кг сушат с получением 131 кг диоксида кремния. Влажность осадка составляет 67,4%; количество воды на промывку - 10,84 кг на 1 кг сухого продукта.
Пример 5. В реактор заливают 500 л 45%-ной серной кислоты, суспендируют в ней 35 кг высушенного диоксида кремния, полученного по примеру 1, и нагревают до 75oC. В образовавшуюся суспензию дозируют со скоростью 0,75 л/ч на 1 л суспензии 275 л раствора от сернокислотного разложения нефелинового концентрата, содержащего 85 г/л SiO2 и имеющего плотность 1,28 г/см3. Получают 780 кг пульпы с содержанием 7,48% SiO2. Пульпу фильтруют. Для полного удаления растворимых примесей осадок диоксида кремния промывают на фильтре 660 л горячей воды. При этом средний съем влажного осадка с фильтра составляет 78 кг/м2•ч. Промытый осадок в количестве 195 кг сушат с получением 55,5 кг диоксида кремния. Влажность осадка составляет 71,5%; количество воды на промывку - 11,9 кг на 1 кг сухого продукта.
Пример 6. В реактор заливают 400 л 35%-ной серной кислоты, суспендируют в ней 130 кг промытого влажного диоксида кремния, полученного по примеру 1, и нагревают до 80oC. В образовавшуюся суспензию дозируют со скоростью 0,25 л/ч на 1 л суспензии 500 л раствора от сернокислотного разложения нефелинового концентрата, содержащего 80 г/л SiO2 и имеющего плотность 1,25 г/см3. Получают 910 кг пульпы с содержанием 9,92% SiO2. Пульпу фильтруют. Для полного удаления растворимых примесей осадок диоксида кремния промывают на фильтре 760 л горячей воды. При этом средний съем влажного осадка с фильтра составляет 80 кг/м2•ч. Промытый осадок в количестве 208,5 кг сушат с получением 85 кг диоксида кремния. Влажность осадка составляет 59,2%; количество воды на промывку - 8,94 кг на 1 кг сухого продукта.
Пример 7. Проводят операции по примеру 2. В реакторе оставляют 500 кг пульпы с содержанием 17,4% SiO2, заливают при перемешивании 200 л 92,5%-ной серной кислоты и нагревают до 90oC. В образовавшуюся суспензию дозируют со скоростью 0,6 л/ч на 1 л суспензии 335 л раствора силиката натрия с содержанием 20,6% SiO2 и имеющего плотность 1,26 г/см3. Получают 940 кг пульпы с содержанием 18,5% SiO2. Пульпу фильтруют. Для полного удаления растворимых примесей осадок диоксида кремния промывают на фильтре 1400 л горячей воды. При этом средний съем влажного осадка с фильтра составляет 87 кг/м2•ч. Промытый осадок в количестве 380 кг сушат с получением 170 кг диоксида кремния. Влажность осадка составляет 55,3%; количество воды на промывку - 8,24 кг на 1 кг сухого продукта.
В примерах 8-11 получение диоксида кремния осуществляют вне заявленных пределов параметров.
Пример 8. Проводят операции по примеру 2, за исключением того, что раствор дозируют со скоростью 2,25 л/ч на 1 л суспензии. Для полного удаления растворимых примесей осадок диоксида кремния промывают на фильтре 2900 л горячей воды. При этом средний съем влажного осадка с фильтра составляет 15 кг/м2•ч. Промытый осадок в количестве 910 кг сушат с получением 155 кг диоксида кремния. Влажность осадка составляет 82,96%; количество воды на промывку - 18,7 кг на 1 кг сухого продукта.
Пример 9. Проводят операции по примеру 2, за исключением того, что раствор дозируют со скоростью 2,5 л/ч на 1 л суспензии. После заливки ~200 л раствора силиката натрия полученная пульпа желатинизируется.
Пример 10. Проводят операции по примеру 2, за исключением того, что температуру получаемой пульпы поддерживают 45oC. Пульпу фильтруют. Для полного удаления растворимых примесей осадок диоксида кремния промывают на фильтре 2500 л горячей воды. При этом средний съем влажного осадка с фильтра составляет 12,5 кг/м2•ч. Промытый осадок в количестве 675 кг сушат с получением 155 кг диоксида кремния. Влажность осадка составляет 77,0%; количество воды на промывку - 16,1 кг на 1 кг сухого продукта.
Пример 11. Проводят операции по примеру 2, за исключением того, что температуру получаемой пульпы поддерживают 40oC. После заливки ~160 л раствора силиката натрия полученная пульпа желатинизируется.
Пример 12 (по прототипу). В эмалированный реактор емкостью 1000 л, снабженный рубашкой для подачи пара и мешалкой, заливают непрерывно при 70oC 600 л раствора силиката натрия плотностью 1,06 г/см3, содержащего 4% SiO2, и 60 л суспензии диоксида кремния, содержащей 56 г/л SiO2. Образовавшуюся реакционную смесь подают в другой аналогичный реактор, куда одновременно вводят 168 л 10%-ного водного раствора соляной кислоты. Полученную смесь направляют в следующий реактор, куда одновременно подают 36 л жидкого стекла до обеспечения величины pH, равной 6,0. Образовавшуюся суспензию диоксида кремния фильтруют. Для полного удаления растворимых примесей осадок диоксида кремния трижды репульпируют в 200 л свежей горячей воды и фильтруют. При этом средний съем влажного осадка с фильтра составляет 8,5 кг/м2•ч. Промытый осадок в количестве 185 кг сушат с получением 28,5 кг диоксида кремния. Влажность осадка составляет 84,6%; количество воды на промывку - 21,1 кг на 1 кг сухого продукта.
Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет по сравнению с прототипом увеличить в 6,5-10,2 раза показатели фильтрования осадка диоксида кремния и сократить в 1,7-2,7 раза расход воды на промывку осадка от растворимых примесей. Кроме того, предлагаемый способ позволяет по сравнению с прототипом значительно повысить производительность оборудования, уменьшить материальные потоки производства, а также снизить энергозатраты на стадии сушки осадка диоксида кремния.

Claims (3)

1. Способ получения диоксида кремния, включающий обработку исходного кремнеземсодержащего раствора минеральной кислотой в присутствии затравки кремнезема, фильтрацию осадка, его промывку и сушку, отличающийся тем, что перед кислотной обработкой исходного кремнеземсодержащего раствора затравку кремнезема суспендируют в минеральной кислоте, а обработку раствора ведут путем его дозирования в образовавшуюся суспензию при перемешивании со скоростью 0,1-2,0 л/ч на 1 л суспензии, при этом температуру получаемой пульпы поддерживают не ниже 50oС.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что затравку кремнезема суспендируют в минеральной кислоте, имеющей концентрацию ни ниже 15%.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что затравку кремнезема берут в количестве 20-200% от массы кремнезема, содержащегося в исходном кремнеземсодержащем растворе.
RU2000114577A 2000-06-07 2000-06-07 Способ получения диоксида кремния RU2179153C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000114577A RU2179153C1 (ru) 2000-06-07 2000-06-07 Способ получения диоксида кремния

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000114577A RU2179153C1 (ru) 2000-06-07 2000-06-07 Способ получения диоксида кремния

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2179153C1 true RU2179153C1 (ru) 2002-02-10

Family

ID=20235906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000114577A RU2179153C1 (ru) 2000-06-07 2000-06-07 Способ получения диоксида кремния

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2179153C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2607741C2 (ru) * 2011-12-23 2017-01-10 Родиа Операсьон Новый способ получения диоксидов кремния

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2607741C2 (ru) * 2011-12-23 2017-01-10 Родиа Операсьон Новый способ получения диоксидов кремния

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2008246949B2 (en) A process for the preparation of finely divided precipitated silica
JP4537379B2 (ja) 籾殻の灰から沈降シリカを製造するプロセスおよび装置
US2204113A (en) Calcium silicate and method of preparing the same
EP0396242A2 (en) The controlled precipitation and use of amorphous silicia from geothermal fluid or aqueous media having a silicic acid concentration
CN105540943A (zh) 含硅废水的处理方法和含硅废水的利用方法以及分子筛制备方法和分子筛制备系统
JP2003500192A (ja) 無機材料の加工に由来する本質的に水性の流体の処理のための方法
US3480390A (en) Process for producing finely-divided precipitated silicon dioxide
US2806012A (en) Vulcanized rubber-silica composition
JP6595482B2 (ja) シリカゾル、その製造のための方法および装置ならびに製紙でのそれらの使用
US2657183A (en) Process of preparing a homogeneous aqueous colloidal dispersion of silica and a hydrous oxide of zinc, aluminum, tin, or columbium and the resulting product
CN1108280A (zh) 二氧化钛浆液
US2631134A (en) Silica sol process
US4486314A (en) Process for the handling of waste waters
RU2179153C1 (ru) Способ получения диоксида кремния
US3034914A (en) Preparation of siliceous products
CN105152174A (zh) 一种高纯白炭黑的制备方法
US3650977A (en) Method of preparing silica sol and product thereof
KR100460447B1 (ko) 무정형 알루미노실리케이트의 제조방법
CN1303355A (zh) 含生物固体水流的处理方法
KR102288926B1 (ko) 안정한 수성 콜로이드 실리카 생성물,및 이를 제조하고 이용하는 방법
US3372046A (en) Silica pigments and process for producing same
JP3442120B2 (ja) シリカヒドロゲルを洗浄する方法
KR20020011820A (ko) 실리카졸의 제조방법
RU2790035C1 (ru) Способ получения диоксида кремния гетерогенным синтезом
JP2003095647A (ja) アルミナの製造方法および装置