RU2335456C1

RU2335456C1 - Method of liquid glass production

Info

Publication number: RU2335456C1
Application number: RU2007112342/15A
Authority: RU
Inventors: Вера Владимировна Русина (RU); Вера Владимировна Русина; Натали Юрьевна Тарасова (RU); Наталия Юрьевна Тарасова
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-10

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: suspension for production of liquid glass is prepared from silica-containing amorphous substance with particle size of mostly (10-100)*10^-6 m in solution of sodium hydroxide. As silica-containing substance waste of ferroalloy production is used - micro-silica that consists of 85-89 wt % of SiO₂, 5-7 wt % of β - SiC and 5-7 wt % of graphite. Hydrothermal treatment of suspension is carried out at heating up to temperature of 70 °C, with continuous mixing with the rate of 1 rotation/s.

EFFECT: suggested invention makes it possible to reduce temperature of raw mixture heating; to reduce duration of technological process of liquid glass production and to provide possibility of efficient application of multi-tonnage wastes of ferroalloy production.

1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла, применяемого в производстве строительных материалов, изделий и конструкций, обеспечивая возможность эффективного использования многотоннажного отхода ферросплавного производства - микрокремнезема.The invention relates to a technology for producing liquid glass used in the production of building materials, products and structures, providing the possibility of efficient use of large-tonnage waste ferroalloy production - silica fume.

Известен способ получения жидкого стекла, заключающийся в сплавлении щелочесодержащих компонентов (кальцинированная сода, поташ, сульфат натрия) и молотого кварцевого песка в силикат-глыбу при температуре 1300-1400°С и дальнейшего ее растворения в автоклавах при температуре 150-175°С и давлении 0,4-0,8 МПа в течение 4-6 часов [а.с. СССР №272273, кл. С01В 33/32, 1970].A known method of producing liquid glass, which consists in the fusion of alkali-containing components (soda ash, potash, sodium sulfate) and ground silica sand into a silicate block at a temperature of 1300-1400 ° C and its further dissolution in autoclaves at a temperature of 150-175 ° C and pressure 0.4-0.8 MPa for 4-6 hours [a.s. USSR No. 272273, class СВВ 33/32, 1970].

Недостатками этого способа являются трудоемкость процесса, необходимость сложного технологического оборудования и большого расхода энергии.The disadvantages of this method are the complexity of the process, the need for sophisticated technological equipment and high energy consumption.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения жидкого стекла, включающий приготовление суспензии из кремнеземсодержащего аморфного вещества - микрокремнезема, являющегося отходом производства кристаллического кремния и содержащего 83-93 мас.% SiO₂ и 6-16 мас.% углеродистых примесей - графита и карборунда, в растворе гидроксида натрия и последующую гидротермальную обработку в течение 40-120 мин при температуре 80-85°С и атмосферном давлении [патент РФ №2085489, БИ №21, 27.07.97].Closest to the invention in technical essence is a method for producing liquid glass, comprising preparing a suspension from a silica-containing amorphous substance - silica fume, which is a waste product of crystalline silicon and containing 83-93 wt.% SiO ₂ and 6-16 wt.% Carbon impurities - graphite and carborundum, in a sodium hydroxide solution and subsequent hydrothermal treatment for 40-120 minutes at a temperature of 80-85 ° C and atmospheric pressure [RF patent No. 2085489, BI No. 21, 07.27.97].

Недостатками описываемого способа являются сравнительно высокие температура нагрева сырьевой смеси и длительность технологического процесса.The disadvantages of the described method are the relatively high heating temperature of the raw material mixture and the duration of the process.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является упрощение процесса получения жидкого стекла и снижение его энергоемкости.The problem solved by the invention is to simplify the process of producing liquid glass and reduce its energy intensity.

Технический результат - снижение температуры нагрева сырьевой смеси и сокращение длительности технологического процесса получения жидкого стекла.The technical result is a decrease in the heating temperature of the raw material mixture and a reduction in the duration of the technological process for the production of liquid glass.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что способ получения жидкого стекла включает приготовление суспензии из кремнеземсодержащего аморфного вещества с размером частиц, преимущественно, (10-100)*10^-6 м в растворе гидроксида натрия с последующей гидротермальной обработкой сырьевой смеси, в качестве кремнеземсодержащего вещества используют отход ферросплавного производства - микрокремнезем, состоящий на 85-89 мас.% из SiO₂, 5-7 мас.% из β - SiC и 5-7 мас.% графита, а нагрев суспензии осуществляется до температуры 70°С при постоянном перемешивании со скоростью 1 об/с.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the method of producing liquid glass involves the preparation of a suspension of a silica-containing amorphous substance with a particle size of mainly (10-100) * 10 ^-6 m in a solution of sodium hydroxide, followed by hydrothermal processing of the raw material mixture, silica-containing substances using ferroalloy production waste - silica fume, consisting of 85-89 wt.% from SiO ₂ , 5-7 wt.% from β - SiC and 5-7 wt.% graphite, and the suspension is heated to a temperature ry 70 ° C with constant stirring at a speed of 1 r / s.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующим примером.The proposed method is illustrated by the following example.

В заданных соотношениях готовят суспензию из 1350 г воды, 350 г микрокремнезема, что в пересчете на SiO₂ составляет 315 г, 672 г едкого натра, что в пересчете на Na₂O составляет 309 г. При постоянном перемешивании со скоростью 1 об/с суспензию нагревают до 70°С после чего подачу тепла отключают, а суспензия саморазогревается до температуры 95-98°С. Такой температурный режим поддерживается до тех пор, пока на поверхности суспензии не появится тонкая пленочка, а продукт не приобретет блестящий маслянистый вид.In predetermined proportions, a suspension of 1350 g of water, 350 g of silica fume is prepared, which in terms of SiO ₂ is 315 g, 672 g of sodium hydroxide, which in terms of Na ₂ O is 309 g. With constant stirring at a speed of 1 r / s, the suspension heated to 70 ° C and then the heat supply is turned off, and the suspension is self-heating to a temperature of 95-98 ° C. This temperature regime is maintained until a thin film appears on the surface of the suspension and the product acquires a brilliant oily appearance.

Аналогичным образом приготовлены другие составы жидкого стекла.Other liquid glass formulations are similarly prepared.

В таблице приведены основные технологические параметры жидкого стекла, получаемого по предлагаемому способу в сравнении с прототипом.The table shows the main technological parameters of the liquid glass obtained by the proposed method in comparison with the prototype.

Основные технологические параметры получения жидкого стеклаThe main technological parameters of the production of liquid glass Свойства жидкого стеклаLiquid glass properties Технологические параметры получения жидкого стеклаTechnological parameters for the production of liquid glass Силикатный модульSilicate module Плотность, г/см³ Density, g / cm ³ по предлагаемому вариантуaccording to the proposed option по прототипуprototype Температура нагрева смеси, °СThe temperature of the mixture, ° C Длительность обработки, минProcessing time, min Температура нагрева смеси, °СThe temperature of the mixture, ° C Длительность обработки, минProcessing time, min 1one 1,231.23 7070 105105 80-8580-85 120120 22 1,371.37 7070 4545 80-8580-85 6060 33 1,301.30 7070 2525 80-8580-85 4040

Как видно из представленных в таблице данных, предлагаемый способ получения жидкого стекла проще, менее энергоемкий (нагрев сырьевой смеси осуществляется до 70°С, а не до 80-85°С как в прототипе), отличается меньшей длительностью (25-105 мин вместо 40-120 мин по прототипу).As can be seen from the data presented in the table, the proposed method for producing liquid glass is simpler, less energy-intensive (heating of the raw material mixture is carried out to 70 ° C, and not to 80-85 ° C as in the prototype), has a shorter duration (25-105 min instead of 40 -120 min according to the prototype).

Отмечаемые технологические и экономические преимущества предлагаемого способа обусловлены, прежде всего, наличием в микрокремнеземе примесей: мельчайших частиц β - SiC и графита.The noted technological and economic advantages of the proposed method are due, first of all, to the presence of impurities in the silica fume: the smallest particles β - SiC and graphite.

Во-первых, мельчайшие частицы графита и β - SiC, обладая высокой теплопроводностью [Горлов Ю.П., Еремин Н.Ф. Седунов Б.У. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы. Учеб. пособие. М.: Стройиздат, 1976, с. 91-96] и будучи равномерно распределены в сырьевой смеси, за счет постоянного перемешивания, способствуют активной передаче тепла по всему объему суспензии. Поэтому, чем больше в сырьевой смеси частиц, обладающих высокой теплопроводностью, тем быстрее будет нагреваться смесь, а следовательно, длительность всего технологического процесса будет меньше.Firstly, the smallest particles of graphite and β - SiC, having high thermal conductivity [Gorlov Yu.P., Eremin N.F. Sedunov B.U. Refractory and heat-insulating materials. Textbook allowance. M .: Stroyizdat, 1976, p. 91-96] and being evenly distributed in the raw material mixture, due to constant mixing, contribute to the active transfer of heat throughout the volume of the suspension. Therefore, the more particles in the raw material mixture having high thermal conductivity, the faster the mixture will heat up, and therefore, the duration of the entire process will be less.

Во-вторых, по данным [Тотурбиев Б.Д. Строительные материалы на основе силикат-натриевых композиций. - М.: Стройиздат, 1988, с.56] β - SiC относится к кубической сингонии, что указывает на одинаковую скорость распространения теплоты по всем направлениям. Как известно [Шафрановский И.И., Алявдин В.Ф. Краткий курс кристаллографии. Учебник для негеологических специальностей вузов. - М.: Высш. шк., 1984, с.64-65], скорость распространения теплоты по телу кристалла находится в прямой зависимости от того, вдоль какого линейного элемента симметрии она распространяется. В кристаллах кубической сингонии поверхность распространения теплоты будет иметь форму сферы. Следовательно, в отношении теплопроводности кристаллы кубической сингонии являются изотропными, т.е. по всем направлениям равносвойственными. В результате этого температура нагрева сырьевой смеси может быть снижена, а длительность всего технологического процесса (за счет сокращения периода нагрева) уменьшена.Secondly, according to [Toturbiev B.D. Building materials based on sodium silicate compositions. - M .: Stroyizdat, 1988, p. 56] β - SiC refers to cubic syngony, which indicates the same rate of heat propagation in all directions. As you know [Shafranovsky II, Alyavdin V.F. Short course of crystallography. Textbook for non-geological specialties of universities. - M .: Higher. shk., 1984, p.64-65], the speed of heat propagation through the crystal body is directly dependent on which linear symmetry element it propagates. In crystals of cubic syngony, the surface of heat propagation will have the shape of a sphere. Therefore, with respect to thermal conductivity, cubic syngony crystals are isotropic, i.e. in all directions is equivalent. As a result, the heating temperature of the raw material mixture can be reduced, and the duration of the entire process (due to the reduction of the heating period) is reduced.

Claims

A method of producing liquid glass, including the preparation of a suspension from a silica-containing amorphous substance with a particle size of mainly (10-100) · 10 ^-6 m in a solution of sodium hydroxide and subsequent hydrothermal treatment, characterized in that the ferroalloy production waste - silica fume is used as a silica-containing substance consisting of 85-89 wt.% of SiO ₂ , 5-7 wt.% β-SiC and 5-7 wt.% graphite, and the suspension is heated to a temperature of 70 ° C with constant stirring at a speed of 1 vol./s.