RU2261840C1 - Способ получения аморфного диоксида кремния - Google Patents
Способ получения аморфного диоксида кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2261840C1 RU2261840C1 RU2004118287/15A RU2004118287A RU2261840C1 RU 2261840 C1 RU2261840 C1 RU 2261840C1 RU 2004118287/15 A RU2004118287/15 A RU 2004118287/15A RU 2004118287 A RU2004118287 A RU 2004118287A RU 2261840 C1 RU2261840 C1 RU 2261840C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon dioxide
- silica
- grinding
- nitric acid
- carried out
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 144
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 67
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 28
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 19
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 18
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 10
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 5
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000010434 nepheline Substances 0.000 description 2
- 229910052664 nepheline Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005332 obsidian Substances 0.000 description 2
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 2
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000503 Na-aluminosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052860 datolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- ZJQPLBFKBQYYIO-UHFFFAOYSA-N dodecasodium;trisilicate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] ZJQPLBFKBQYYIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000011022 opal Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Inorganic materials [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000008262 pumice Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010458 rotten stone Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 235000012217 sodium aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии химической переработки минерального сырья. Способ получения аморфного диоксида кремния включает измельчение кремнийсодержащего сырья, обработку последнего щелочным реагентом при 150-170°С, отделение образовавшегося осадка и осаждение диоксида кремния из полученной жидкой фазы минеральной кислотой, выделение образовавшегося диоксида кремния фильтрацией, последующую его промывку и сушку. В качестве исходного кремнеземсодержащего сырья используют природную горную породу - маршалит. Измельчение кремнеземсодержащего сырья осуществляют в центробежном аппарате до получения фракции с тониной помола 10-15 мкм. Измельченное кремнеземсодержащее сырье подвергают щелочной обработке при давлении 4,5-5,5 атм 8-10% раствором гидроксида натрия, взятом в соотношении Ж:Т=4,5-5,5:1. Осаждение диоксида кремния ведут 45-50% азотной кислотой при соотношении Ж:К=3-3,5:1, а полученный после промывки целевой продукт дополнительно подвергают обработке 10-12% азотной кислотой. Технический результат направлен на расширение используемых сырьевых материалов, упрощение технологии и повышение выхода высокодисперсного диоксида кремния с широким диапазоном промышленных свойств. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.
Description
Изобретение относится к технологии химической переработки минерального сырья, в частности к способам получения высокодисперсного диоксида кремния - аналога белой сажи, применяемого в качестве минерального наполнителя в шинной, резинотехнической, а также в других отраслях промышленности, использующих высокодисперсные наполнители, обладающие заданными физико-техническими характеристиками.
Аморфный кремнезем является многоцелевым материалом и применяется в различных отраслях промышленности. Наиболее широко он используется для производства особого вида силиконовой резины в качестве адсорбента или как составная часть строительных сухих смесей и в лакокрасочной промышленности, более того, является постоянным компонентом для синтеза высококремнистых материалов и их агрегатов. Для некоторых видов шинной резины, применяемой для производства высококачественных покрышек, в качестве наполнителя может использоваться аморфный кремнезем с довольно жесткими техническими характеристиками.
Диоксид кремния (кремнезем) получают из природного минерального сырья - горных пород, таких как перлит, обсидиан, диатомит, нефелин, трепелы, из силикатного сырья, кварцевого песка (патент RU №2085488, 27.07.97) и из "полуфабрикатов" - отходов высококремнистого ферросилиция (патент RU №2036836, 09.06.95), производства бора или боросиликатных материалов (RU №2170211, 10.07.2001), из отходов апатитового производства (авт. свид. SU №856981 30.01.93) и ферросплавного производства (заявка РФ №2002119217, 27.02.2004), из колошниковой пыли процесса газоочистки электротермического производства кремния на предприятиях алюминиевой промышленности (патент RU №2031838, 27.03.95) и др.
Известен способ получения диоксида кремния при переработки силикатного сырья - нефелинового концентрата, включающий разложение его минеральной кислотой, отделение осадка, дегидратацию полученного раствора при 80-300°С, образовавшийся продукт выщелачивают, разделяют образовавшуюся суспензию, осадок диоксида кремния промывают и сушат. Разложение сырья по указанному способу ведут 5-30% серной или соляной кислотой при охлаждении и расходе кислоты 75-120% от стехиометрии в присутствии стабилизирующей добавки. Степень извлечения диоксида кремния - не более 60%.
Полученный диоксид кремния содержит, мас.%: SiO2 92-94, примеси 0,02-0,05, влага 5,48. Sуд 145-575 м2/г (патент RU №2179527, С 01 В 33/187, 20.02.2002).
Недостатком известного способа является трудоемкость процесса и невысокая степень извлечения диоксида кремния из исходного сырья.
Известен способ получения кремнезема из кремнеземсодержащего сырья, такого как боросиликатные минералы (датолит) или из кремнеземсодержащих отходов борного производства. Кремнеземсодержащего сырье обрабатывают 5-19% серной кислотой до образования пульпы, разделяют пульпу на осадок и раствор, из которого осаждают кремнезем 23-65% серной кислотой при нагревании до 95°С или охлаждении до (-3)-(-20)°С. Полученный продукт промывают и сушат, а фильтрат перерабатывают до получения амфотерных оксидов.
Недостатком указанного способа является то, что образующаяся при кислотном разложении пульпа имеет сложный химический состав, что приводит к нежелательному загрязнению кремнезема, а также ограниченность сырьевой базы, связанная с использованием сырьевых компонентов и отходов только борного производства (патент RU №2170211, С 01 В 33/142, 10.07.2001).
Известен способ получения диоксида кремния из кварцевых песков, включающий измельчение природного кремнеземсодержащего сырья до размера менее 0,5 мм, многократную обработку минеральной кислотой, фильтрацию, промывку и сушку осадка.
Основным недостатком способа является невысокая чистота получаемого продукта, содержащего красящие примеси (оксиды железа) в количестве более 0,001% и использование узкой и дефицитной номенклатуры сырьевых материалов - песков с содержанием кремнезема не менее 95%. Такие горные породы встречаются в ограниченном количестве и требуются дополнительные затраты для нахождения и выделения блоков кондиционного высоко кремнеземистого сырья (патент DE №2633468, С 01 В 33/12, 1975).
Наиболее близким техническим решением является способ выделение диоксида кремния из стекловатой вулканической породы, в качестве которой используют перлит, обсидиан, пемзу с содержанием кремнезема 69-75%. Способ включает измельчение кремнеземсодержащего сырья до получения фракции порядка 0,1 мм, обработку раствором щелочи при концентрации Na2O - 100-200 г/л и соотношении Ж:Т=2-4 в течение 1-5 час с последующим удалением осадка из жидкой фазы. Последнюю подвергают магнитной обработке при напряженности электромагнитного поля 500-1100 кА/м и скорости прохождения жидкой фазы 2-4 м/с, обработанный таким образом раствор нагревают до кипения, добавляют оксид кальция и нитрат алюминия и кипятят. Массу фильтруют, а полученное жидкое стекло подвергают обработке минеральной кислотой. Осажденный диоксид кремния отфильтровывают, промывают и сушат. Время осуществления всего процесса - 8-10 час, выход целевого продукта (к массе исходного сырья) 30-60%, содержание SiO2 в конечном продукте до 98%.
Недостатком известного способа является трудоемкость процесса, регламентируемая используемым исходным сырьем, невысокая степень извлечения диоксида кремния из минерального сырья и недостаточно высокая удельная поверхность получаемого продукта (Патент RU №1791383, С 01 В 33/12, 30.01.93).
Задачей изобретения является расширение номенклатуры используемых сырьевых материалов при одновременном упрощении процесса и повышении выхода целевого продукта.
Задачей изобретения также является получение продукта с широким диапазоном промышленных свойств.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения аморфного диоксида кремния, включающем измельчение кремнийсодержащего сырья, обработку последнего щелочным реагентом при 150-170°С, отделение образовавшегося осадка и осаждение диоксида кремния из полученной жидкой фазы минеральной кислотой, выделение образовавшегося диоксида кремния фильтрацией, последующую его промывку и сушку, в качестве исходного кремнеземсодержащего сырья используют природную горную породу - маршалит, измельчение осуществляют в центробежном аппарате до получения фракции с тониной помола 10-15 мкм, последнюю подвергают щелочной обработке при давлении 4,5-5,5 атм 8-10% раствором гидроксида натрия, взятом в соотношении Ж:Т=4,5-5,5:1, осаждение диоксида кремния ведут 45-50% азотной кислотой при соотношении Ж:К=3-3,5:1, а полученный после промывки целевой продукт дополнительно подвергают обработке 10-12% азотной кислотой..
Предпочтительно измельчение вести в центробежной мельнице с числом оборотов не менее 10000 об/мин и центробежным фактором не менее 20 g.
Предпочтительно осаждение диоксида кремния вести путем дозированной загрузки азотной кислоты в течение 0,5-1 часа до получения нейтрального значения рН.
Обычно промывку целевого продукта ведут не менее чем пятикратным количеством горячей воды.
Гидротермально-щелочной процесс получения кремнезема проходит в две стадии:
В первой стадии продуктами реакции являются жидкое стекло и щелочные алюмосиликаты (ЩАС). Во второй стадии в результате взаимодействия жидкого стекла с азотной кислотой получается кремнезем и раствор селитры. Все продукты реакция обеих стадий имеют техническое использование.
Исследованиями процесса было показано, что на скорость гидротермального процесса влияет структура исходной породы и метод ее подготовки к последующей обработке. В связи с этим, технологический процесс получения кремнезема для каждого вида сырья имеет свои параметры и требует определенной детализации.
Состав маршалита представлен в таблице 1
| Таблица 1 | |||||||
| Минеральны | Химический состав, мас.% | ||||||
| и состав | SiO2 | Al2O3 | TiO2 | Fe2О3 | MgO | CaO | S |
| Пылевидный кварц - 80% Кристабалит и опал - 20% | 86,74 | 7,64 | 0,21 | 0,12 | 0,7 | 0,11 | 0,05 |
Принципиальная технологическая схема получения кремнезема с использованием этих реакций выглядит следующим образом.
реактор→фильтр→реактор→смеситель→фильтр→промывка→сушка
Важным фактором для повышения эффективности гидротермально-щелочного процесса получения аморфного кремнезема является избирательное измельчение исходного сырья, которое позволяет направленно изменять поведение (измельченного) сырья в процессе за счет различий минералов в механической прочности. Более того, преимуществом центробежного измельчения является многократное сокращение времени помола. По сравнению с помолом в гравитационной шаровой мельнице время сокращается в 12 раз.
Измельчение маршалита ведут в скоростном измельчителе - центробежной мельнице. Последняя имеет планетарный режим движения фарфоровых шаров, с числом оборотов в минуту - 10000 и центробежным фактором - 20 g.
Длительность измельчения - 2 часа
Выход класса 10-15 мкм составил - 90%.
Способ осуществляют следующим образом.
В реактор загружают полученный выше исходный материал, добавляют соответствующее количество 8-10% раствора щелочи и при температуре 150-170°С и давлении 4-6 атм в течение 2-3 часов проводят химическую реакцию взаимодействия щелочи с исходным материалом. В результате реакции получают раствор жидкого стекла и нерастворимые алюмосиликаты натрия. На вакуум-фильтре отделяют жидкое стекло от ЩАС. Затем в реакторе-смесителе проводится реакция взаимодействия жидкого стекла с азотной кислотой. В результате взаимодействия получают осадок кремнезема и раствор селитры. На вакуум-фильтре их разделяют. Полученный кремнезем промывают горячей водой с целью удаления оставшейся селитры. Затем осадок выдерживают в 10% азотной кислоте, фильтруют, промывают и сушат.
На фиг.1 показано влияние температуры (загрузка - 200 г, NaOH-10%, Ж:Т=5:1, давление - 5 атм) на выход кремнезема и ЩАС. Из фиг.1 видно, что с увеличением температуры от 110 до 150°С количество кремнезема возрастает от 30 до 94% от загружаемого количества исходного сырья. Количество получаемого ЩАС возрастает, но менее значительно - от 30 до 55%:
Такую разницу в получении кремнезема и ЩАС в зависимости от температуры можно объяснить за счет различной кинетики получения этих продуктов.
На фиг.2 показано влияние времени проведения процесса на выход кремнезема и ЩАС, а также расход азотной кислоты (загрузка - 600 г, NaOH - 9%, Ж:Т=4,5:5, Ж:К=3:1, HNO3 - 50%, 150°С). Здесь имеет место увеличение со временем количества кремнезема и ЩАС. При этом расход азотной кислоты уменьшается, что связано с уменьшением количества не прореагировавшей щелочи.
Одной из основных характеристик аморфного кремнезема является его удельная поверхность. Ее величина для кремнезема может зависеть от условий его получения. На фиг.3 показана зависимость величины удельной поверхности от концентрации щелочи в растворе при ее взаимодействии с исходным сырьем. Из графика видно, что увеличение концентрации NaOH уменьшает величину удельной поверхности.
Такое влияние концентрации NaOH на удельную поверхность кремнезема, по-видимому, связано с тем, что в реакторе получается жидкое стекло с различным модулем. Такая зависимость, а также способ подготовки (измельчения) природного сырья в планетарной центрифуге позволяет регулировать величину удельной поверхности в зависимости от предполагаемой цели использования кремнезема.
Так, согласно изобретению, удельная поверхность полученного кремнезема составляла от 140 до 700 м2/г, при использовании 12-15% щелочи удельная поверхность составляла 140-200 м2/г, а при использовании 8-11% - от 350 до 500-700 м2/г.
Полученный кремнезем анализировался на содержание в нем примесей. Если примеси металлов в нем составляли сотые доли процента, то содержание натрия могли доходить до нескольких процентов. Поскольку в результате взаимодействия азотной кислоты и жидкого стекла получается селитра, то загрязнение натрием связано со степенью ее удаления. Присутствие селитры в кремнеземе сильно влияет на величину удельной поверхности кремнезема; чем больше содержание селитры, тем удельная поверхность меньше. Однако тщательная промывка горячей водой и повторная обработка слабой азотной кислотой позволяет довести содержание натрия в кремнеземе до сотых долей процента.
Таким образом, использование маршалита в качестве нового сырья для получения аморфного кремнезема открывает новую богатую сырьевую базу для получения ценного продукта - диоксида кремния высокой чистоты, а детальное изучение гидротермально-щелочного процесса получения кремнезема из маршалита дает возможность оптимизировать технологическую схему промышленного производства и получать продукт с широким диапазоном удельной поверхности для различных промышленных целей.
Пример.
В качестве исходного сырья для получения целевого продукта берут маршалит Елбашинского месторождения (Новосибирская область).
Химический состав маршалита приведен в таблице 1. Исходное сырье измельчают 1,5-2 часа в центробежной мельнице, 10000 об/мин, центробежный фактор - 20 g до получения фракции размером 10-12 мкм.
Подготовленное таким образом сырье (600 г) смешивают в автоклаве с 8% раствором щелочи при соотношении Т:Ж=1:5 вес. %. Процесс обработки ведут при 150°С, давлении 5 атм, в течение 2-х часов.
Полученный раствор трисиликата натрия (жидкое стекло) отделяют от нерастворимых примесей щелочных алюмосиликатов на вакуум-фильтре, при этом масса нерастворимого осадка составляет 10% от массы исходного сырья - (60 г).
Для выделения диоксида кремния используют 49% азотную кислоту в соотношении жидкое стекло: кислота Т:К=3:1 (по объему) Осаждение кремнезема проводят при комнатной температуре постепенным добавлением азотной кислоты при постоянном перемешивании до получения нейтрального значения рН и прекращения осадкообразования (в течение 20-30 мин.)
Осадок диоксида кремния отделяют на вукуум-фильтре, промывают пятикратным количеством горячей воды (по отношению к фильтрату) до нейтрального значения промывных вод, затем выдерживают в 10% азотной кислоте 15 мин, фильтруют, промывают 5-кратным количеством воды и сушат при 100-150°С горячим воздухом.
Выход целевого продукта - аморфного кремнезема - 90% в пересчете на исходное сырье (540 г).
Время осуществления всего процесса - 4-4,5 часа.
Полученный продукт характеризуется следующими показателями:
содержание SiO2 - не менее 99,5% в пересчете на сухое вещество,
абсорбционная влага - 3-4%,
потери при прокаливании - 3%,
удельная поверхность 500 м2/г,
остаток на сите - не более 2%,
насыпная плотность - 150 г/см3,
сумма щелочей в пересчете на Na2O - не более 0,05%,
содержание примесей:
железо - не более 0,01%,
Al2O3 - 0,3%, CaO - 0,09%
Claims (4)
1. Способ получения аморфного диоксида кремния, включающий измельчение кремнийсодержащего сырья, обработку последнего щелочным реагентом при 150-170°С, отделение образовавшегося осадка и осаждение диоксида кремния из полученной жидкой фазы минеральной кислотой, выделение образовавшегося диоксида кремния фильтрацией, последующую его промывку и сушку, отличающийся тем, что в качестве исходного кремнеземсодержащего сырья используют природную горную породу - маршалит, измельчение осуществляют в центробежном аппарате до получения фракции с тониной помола 10-15 мкм, последнюю подвергают щелочной обработке при давлении 4,5-5,5 атм. 8-10%-ым раствором гидроксида натрия, взятом в соотношении Ж:Т=4,5-5,5:1, осаждение диоксида кремния ведут 45-50%-ой азотной кислотой при соотношении Ж:К=3-3,5:1, а полученный после промывки целевой продукт дополнительно подвергают обработке 10-12%-ой азотной кислотой.
2. Способ получения диоксида кремния по п.1, отличающийся тем, что измельчение ведут в центробежной мельнице с числом оборотов не менее 10000 об/мин и центробежным фактором не менее 20 g.
3. Способ получения диоксида кремния по п.1, отличающийся тем, что осаждение диоксида кремния ведут путем дозированной загрузки азотной кислоты в течение 0,5-1 ч до получения нейтрального значения рН.
4. Способ получения диоксида кремния по п. 1, отличающийся тем, что промывку целевого продукта ведут не менее чем пятикратным количеством горячей воды.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004118287/15A RU2261840C1 (ru) | 2004-06-18 | 2004-06-18 | Способ получения аморфного диоксида кремния |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004118287/15A RU2261840C1 (ru) | 2004-06-18 | 2004-06-18 | Способ получения аморфного диоксида кремния |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2261840C1 true RU2261840C1 (ru) | 2005-10-10 |
Family
ID=35851204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004118287/15A RU2261840C1 (ru) | 2004-06-18 | 2004-06-18 | Способ получения аморфного диоксида кремния |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2261840C1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GR20050100591A (el) * | 2005-12-02 | 2007-07-23 | Γεωργιος Χρηστιδης | Συνθεση ζεολιθου υ απο ηφαιστιακα υαλωδη πετρωματα και πυριτικα καλυμματα |
| RU2402485C1 (ru) * | 2009-06-22 | 2010-10-27 | Василий Викторович Наседкин | Способ получения аморфного диоксида кремния |
| RU2474535C1 (ru) * | 2011-08-17 | 2013-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технострой" (ООО Технострой) | Способ получения аморфного диоксида кремния |
| RU2526454C1 (ru) * | 2013-01-30 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Способ получения тонкодисперсного аморфного микрокремнезема |
| RU2593861C1 (ru) * | 2015-04-30 | 2016-08-10 | Альфред Нафитович Габдуллин | Способ получения высокодисперсного диоксида кремния |
| RU2740995C1 (ru) * | 2020-05-22 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» | Способ получения микрокремнезема из природного диатомита осаждением раствора азотной кислоты |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2036836C1 (ru) * | 1992-11-10 | 1995-06-09 | Малое научно-внедренческое предприятие "Сибтерм" | Способ получения диоксида кремния |
| US5554352A (en) * | 1995-05-09 | 1996-09-10 | Construction Material Resources | Processed silica as a natural pozzolan for use as a cementitious component in concrete and concrete products |
| JP2001348510A (ja) * | 2000-06-06 | 2001-12-18 | Okutama Kogyo Co Ltd | 非晶質シリカ微粒子の製造方法 |
-
2004
- 2004-06-18 RU RU2004118287/15A patent/RU2261840C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2036836C1 (ru) * | 1992-11-10 | 1995-06-09 | Малое научно-внедренческое предприятие "Сибтерм" | Способ получения диоксида кремния |
| US5554352A (en) * | 1995-05-09 | 1996-09-10 | Construction Material Resources | Processed silica as a natural pozzolan for use as a cementitious component in concrete and concrete products |
| JP2001348510A (ja) * | 2000-06-06 | 2001-12-18 | Okutama Kogyo Co Ltd | 非晶質シリカ微粒子の製造方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GR20050100591A (el) * | 2005-12-02 | 2007-07-23 | Γεωργιος Χρηστιδης | Συνθεση ζεολιθου υ απο ηφαιστιακα υαλωδη πετρωματα και πυριτικα καλυμματα |
| RU2402485C1 (ru) * | 2009-06-22 | 2010-10-27 | Василий Викторович Наседкин | Способ получения аморфного диоксида кремния |
| RU2474535C1 (ru) * | 2011-08-17 | 2013-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технострой" (ООО Технострой) | Способ получения аморфного диоксида кремния |
| RU2526454C1 (ru) * | 2013-01-30 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Способ получения тонкодисперсного аморфного микрокремнезема |
| RU2593861C1 (ru) * | 2015-04-30 | 2016-08-10 | Альфред Нафитович Габдуллин | Способ получения высокодисперсного диоксида кремния |
| RU2740995C1 (ru) * | 2020-05-22 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» | Способ получения микрокремнезема из природного диатомита осаждением раствора азотной кислоты |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110510620B (zh) | 高纯石英砂尾矿的提纯方法 | |
| EP0720587B1 (en) | A method for manufacturing spherical silica from olivine | |
| US9517965B2 (en) | Method for preparing a soda-lime-silica glass basic formulation and a method for extracting aluminum from coal ash for co-production of glass | |
| JP2022513266A (ja) | ゼオライトおよびその製造方法 | |
| RU2261840C1 (ru) | Способ получения аморфного диоксида кремния | |
| CN1994880B (zh) | 利用凹凸棒石粘土制备白炭黑的方法 | |
| WO1998014401A1 (en) | Value improvement of clays | |
| RU2402485C1 (ru) | Способ получения аморфного диоксида кремния | |
| CN1956923A (zh) | 从橄榄石生产沉淀二氧化硅的方法 | |
| US3116973A (en) | Method for producing high purity silica from kaolin clay | |
| US4029736A (en) | Processing pearlite to obtain metal silicates | |
| US1992547A (en) | Diatomaceous product and method of making the same | |
| JPH082929A (ja) | 高純度シリカガラスの製造方法 | |
| US20140187411A1 (en) | Preparation of silica-alumina composition | |
| RU2690830C1 (ru) | Способ получения ультрадисперсного порошка диоксида кремния | |
| CN1037363A (zh) | 低品位铝矿的综合利用方法 | |
| RU2740995C1 (ru) | Способ получения микрокремнезема из природного диатомита осаждением раствора азотной кислоты | |
| JP5501008B2 (ja) | 高純度シリカの製造方法 | |
| US2163526A (en) | Method of preparing a synthetic decolorizing composition | |
| RU2285665C1 (ru) | Способ получения жидкого стекла | |
| RU2314997C2 (ru) | Способ получения жидкого стекла | |
| RU2170211C1 (ru) | Способ переработки кремнеземсодержащего сырья | |
| KR20100085606A (ko) | 메카노케미칼 반응에 의한 페로니켈슬래그로부터 제올라이트 제조 | |
| KR20220075904A (ko) | 리튬 부산물을 이용한 제올라이트 제조방법 | |
| RU2237015C2 (ru) | Способ получения диоксида кремния из отходов ферросплавного производства |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060619 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20070710 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080619 |