RU2765952C1 - Способ получения аморфного диоксида кремния из отходов переработки кремнефтористоводородной кислоты и производства фторида алюминия - Google Patents
Способ получения аморфного диоксида кремния из отходов переработки кремнефтористоводородной кислоты и производства фторида алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2765952C1 RU2765952C1 RU2021113558A RU2021113558A RU2765952C1 RU 2765952 C1 RU2765952 C1 RU 2765952C1 RU 2021113558 A RU2021113558 A RU 2021113558A RU 2021113558 A RU2021113558 A RU 2021113558A RU 2765952 C1 RU2765952 C1 RU 2765952C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silica gel
- silicon dioxide
- amorphous silicon
- temperature
- hours
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения аморфного диоксида кремния из отходов переработки кремнефтористоводородной кислоты и производства фторида алюминия, включающему обработку кремнегеля раствором минеральных кислот, отделение, промывку и сушку, причем кремнегель сушат при температуре от 100 до 120°С в течение от 2 до 4 часов, затем проводят предварительную обработку кремнегеля раствором серной кислоты с концентрацией от 0,1 % мас. до 0,5 % мас. в массовом соотношении ж:т от 5:1 до 20:1, затем нагревают до температуры от 25 до 100°С при непрерывном перемешивании в течение от 0,1 до 2 часов, с получением твердой фазы – аморфного диоксида кремния, который сушат на воздухе в течение не менее 48 часов при температуре от 20 до 25°С, затем разделяют на две фракции с размером частиц от 2 до 50 мкм и от 50 до 150 мкм и жидкой фазы, которую отправляют на утилизацию. 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 4 ил., 4 пр.
Description
Изобретение относится к способу очистки кремнесодержащего отхода (кремнегеля) производства фтористого алюминия или процесса переработки кремнефтористоводородной кислоты c получением чистого мелкодисперсного диоксида кремния размером частиц от 10 до 150 мкм, который может быть востребован химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и катализаторной промышленностью.
Известен способ получения жидкого стекла из кремнегеля, отхода процесса переработки кремнефтористоводородной кислоты (Патент РФ № 2022925, опубл. 04.03.1991). В приготовленную пульпу кремнегеля вводят кальцийсодержащее соединение (известняк, мел или строительная известь) в количестве 5-15 % от массы взятого кремнегеля и смешивают с водой до соотношения т:ж = 1:(1-2,5). После введения кальцийсодержащего соединения суспензию при постоянном перемешивании нагревают до температуры кипения и вводят гидроксид натрия, затем вновь нагревают до температуры кипения и выдерживают при этой температуре в течение 15…20 мин. Полученное жидкое стекло охлаждают до температуры 25°С и отделяют от нерастварившейся твердой фазы.
Недостатком этого способа является повышенное содержание примесей кальция в жидком стекле и образование побочного продукта в виде фторида кальция, требующего утилизации.
Известен способ получения жидкого стекла (патент РФ № 2660040, опубл. 04.07.2018) из кремнегеля, представляющего собой отход производства фторида алюминия. Кремнегель предварительно обрабатывают раствором щелочи с концентрацией 25 масс. % при температуре 20°C в течение 10 мин. Затем полученный раствор фильтруют. Подготовленный таким образом кремнегель вводят дробно двумя равными порциями в воду. Воду берут в количестве половины от стехиометрической и нагревают до температуры 90…95°C. Образующийся шлам от производства жидкого стекла возвращают в цикл для более полного растворения диоксида кремния. Изобретение призвано обеспечить существенное упрощение процесса получения жидкого стекла за счет сокращения определенных стадий и времени синтеза с сохранением качества готового продукта.
Недостатком данного способа является строгое ограничение примесных компонентов в сырье, в связи с их влиянием на степень растворения кремнегеля в щелочном растворе и чистоту конечного продукта, что требует введения дополнительных операций по отмывке и термохимической обработке сырья, увеличения температуры процесса растворения, что в итоге ведет к усложнению технологической схемы.
Известен способ получения кремнеземсодержащего наполнителя бумаги путем обработки кремнегеля - отхода производства фторида алюминия - известью (патент Беларуси № 15342 , опубл. 28.02.2012), в котором готовят смесь суспензий кремнегеля и негашеной извести в воде при соотношении кремнегеля, воды и негашеной извести 1:(0,5-0,6):(0,05-0,09), затем суспензию выдерживают при постоянном перемешивании при температуре 20-70°С в течение 1-3 часов, после чего смесь фильтруют на барабанном и ленточном вакуум-фильтре с получением рассыпчатого продукта.
Недостатком данного способа является ограничение сферы использования полученного очищенного продукта, а именно кремнеземсодержащего наполнителя бумаги.
Известен способ применения кремнегеля в качестве сорбента отработанных автомобильных масел (Свиридов А.В., Кусманов С.А., Акаев О.П. Утилизация кремнегеля в качестве сорбента отработанных нефтепродуктов // Вестник КГУ. 2013. № 5). Сорбцию нефтепродуктов проводят с использованием сорбентов на основе кремнегеля с различными химическими добавками (оксид и гидроксид кальция, стеариновая кислота, пальмитиновая кислота и олеиновая кислота). Процесс сорбции нефтепродуктов кремнегелем, обусловлен действием межмолекулярных (Ван-дер-Ваальсовых) сил, обеспечивающих физическую адсорбцию молекул углеводородов силанольной поверхностью кремнегеля (Si-OН). Увеличение значения маслоемкости сорбента при совместном присутствии кремнегеля и оксида кальция происходит благодаря процессам взаимодействия оксида кальция с водой, находящихся в кремнегеле и нефтепродукте.
Недостатком данного способа является получение сорбента с низкой сорбционной способностью.
Известен способ получения белой сажи (Патент SU № 1130526А1, 23.12.1984) принятый за прототип, включающий обработку кремнегеля смесью растворов фторида аммония (NH4F) с концентрацией 15-45 % масс. и минеральной кислоты (H2SiF6) с концентрацией 10-18 % масс. при температуре 100-110°С с образованием реакционной смеси и возможностью разделения смеси на осадок и раствор. Полученный раствор гексафторсиликата аммония подвергают взаимодействию с аммиачной водой при температуре 40-50°С до образования суспензии, затем суспензию выдерживают при указанной температуре и получают аморфный кремнезем в виде твердого осадка.
Недостатком способа является использование специального кислотоупорного оборудования при смешивании исходного сырья с химически агрессивной кремнефтористоводородной кислотой, необходимость удаления и утилизации образовавшегося аммиака.
Техническим результатом является повышение комплексности использования сырья за счет широкомасшабной переработки техногенного отхода кремнегеля, образующегося при получении фторида алюминия и кремнефтористоводородной кислоты, в продукт содержащий до 99,8 % масс. аморфного диоксида кремния.
Технический результат достигается тем, что предварительную обработку кремнегеля проводят раствором минеральной кислоты с концентрацией от 0,1 % масс. до 0,5 % масс. в соотношении ж:т от 5:1 до 20:1, затем нагревают до температуры от 25 до 100°С при непрерывном перемешивании в течение от 0,1 до 2 часов, с получением твердой фазы - аморфного диоксида кремния, который сушат на воздухе в течение не менее 48 часов при температуре от 20 до 25°С, затем разделяют на две фракции с размером частиц от 2 до 50 мкм и от 50 до 150 мкм и жидкой фазы, которую отправляют на утилизацию. Предварительную обработку кремнегеля проводят щелочным раствором с концентрацией от 0,1 % до 1,0 %.
Способ поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - морфология исходного кремнегеля;
фиг. 2 - морфология кремнегеля, обработанного серной кислотой;
фиг. 3 - морфология кремнегеля, обработанного соляной кислотой;
фиг. 4 - морфология кремнегеля, обработанного гидроксидом натрия.
Способ осуществляется следующим образом. Исходный кремнегель с влажностью около 60 % масс. сушат до влажности 5 % масс. Высушенный кремнегель, содержащий помимо аморфного диоксида кремния примеси в количестве до 20 % масс., помещают в реактор с мешалкой и обрабатывают щелочным раствором, например NaOH, NH4OH, КОН с концентрацией от 0,1 % до 1,0 % или раствором минеральной кислоты концентрацией от 0,1 % масс. до 0,5 % масс., например НСl, H2SO4, HNO3. при соотношении ж:т от 5:1 до 20:1, полученную пульпу нагревают до температуры от 25 до 100°С при непрерывном перемешивании в течение от 0,1 до 2 часов. Обработка кремнегеля кислотным и щелочным раствором повышает содержание диоксида кремния в продукте за счет перехода примесей в маточный раствор. Полученную пульпу направляют в аппарат для фильтрации, где полученный продукт отделяют от маточного раствора с получением промывают водой до нейтральной среды промывных вод рН от 6 до 7 с получением твердой фазы - аморфного диоксида кремния и жидкой фазы, которую отправляют на утилизацию. Аморфный диоксид кремния сушат на воздухе в течение не менее 48 часов при температуре от 20 до 25°С. Высушенный аморфный диоксид кремния разделяют на две фракции с размером частиц от 2 до 50 мкм и от 50 до 150 мкм в зависимости от направления использования.
По данным рентгенофазового анализа полученный диоксид кремния является полностью аморфным. Данные электронной сканирующей микроскопии (фиг. 1-4) подтверждают данные рентгенофазового и гранулометрического анализов, показывающие наличие аморфизированных частиц и их агломератов.
Способ поясняется следующими примерами.
Пример 1. Исходный кремнегель с влажностью 55 % масс. и с размером частиц от 10 до 150 мкм сушат при температуре 100-120 °С в течение 2-4 часов, смешивают с раствором серной кислоты концентрацией 0,5 % масс. при соотношении ж:т = 15:1, нагревают реакционную смесь до температуры 100°С и выдерживают при перемешивании в течение 0,5 часа, полученный диоксид кремния отфильтровывают от маточного раствора, промывают водой до рН=7-8 и высушивают при комнатной температуре в течение 48 часов. Маточный раствор после отделения диоксида кремния содержит кремния в пересчете на SiO2 - 0,1735 г/л и алюминия в пересчете на Al2O3 - 3,56 г/л. Характеристики полученного аморфного диоксида кремния представлены в Таблице 1.
Таблица 1 - Свойства аморфного диоксида кремния
| Наименование | Содержание компонентов, % | Распределение частиц по размеру, % | ||||
| SiO2 | F | Al2O3 | CaO | От 2 до 50 мкм | От 50 до 150 мкм | |
| Диоксид кремния очищенный серной кислотой | 99,78 | - | 0,12 | 0,1 | 60 | 40 |
Пример 2. Исходный кремнегель с влажностью 55 % масс. и с размером частиц от 10 до 150 мкм сушат при температуре 100-120°С в течение 2-4 часов, смешивают с раствором серной кислоты концентрацией 0,3 % масс. при соотношении ж:т = 20:1, нагревают реакционную смесь до температуры 100°С и выдерживают при перемешивании в течение 1 часа, полученный диоксид кремния отфильтровывают от маточного раствора, промывают водой до рН=7-8 и высушивают при комнатной температуре в течение 48 часов. Маточный раствор после отделения диоксида кремния содержит кремния в пересчете на SiO2 - 0,081 г/л и алюминия в пересчете на Al2O3 - 3,42 г/л. Соотношение в маточном растворе Al2О3:F = 67:3,55. Характеристики полученного аморфного диоксида кремния представлены в Таблице 2.
Таблица 2 - Свойства аморфного диоксида кремния
| Наименование | Содержание компонентов, % | Распределение частиц по размеру, % | ||||
| SiO2 | F | Al2O3 | CaO | От 2 до 50 мкм | От 50 до 150 мкм | |
| Диоксид кремния очищенный серной кислотой | 98,78 | 0,96 | 0,24 | 0,02 | 60 | 40 |
Пример 3. Исходный кремнегель с влажностью 55 % масс. и с размером частиц от 10 до 150 мкм сушат при температуре 100-120°С в течение 2-4 часов, смешивают с раствором соляной кислоты концентрацией 0,5 % масс. при соотношении ж:т = 20:1, нагревают реакционную смесь до температуры 100°С и выдерживают при перемешивании в течение 1 часа, полученный диоксид кремния отфильтровывают от маточного раствора, промывают водой до рН=7-8 и высушивают при комнатной температуре в течение 48 часов. Маточный раствор после отделения диоксида кремния содержит кремния в пересчете на SiO2 - 0,238 г/л и алюминия в пересчете на Al2O3 - 3,40 г/л. Характеристики полученного аморфного диоксида кремния представлены в Таблице 3.
Таблица 3 - Свойства аморфного диоксида кремния
| Наименование | Содержание компонентов, % | Распределение частиц по размеру, % | ||||
| SiO2 | F | Al2O3 | CaO | От 2 до 50 мкм | От 50 до 150 мкм | |
| Диоксид кремния очищенный соляной кислотой | 98,36 | 1,09 | 0,53 | 0,02 | 60 | 40 |
Пример 4. Исходный кремнегель с влажностью 55 % масс. и с размером частиц от 10 до 150 мкм сушат при температуре 100-120°С в течение 2-4 часов, смешивают с раствором гидроксида натрия концентрацией 1,0 % масс. при соотношении ж:т = 20:1, нагревают реакционную смесь до температуры 100°С и выдерживают при перемешивании в течение 1 часа, полученный диоксид кремния отфильтровывают от маточного раствора, промывают водой до рН=7-8 и высушивают при комнатной температуре в течение 48 часов. Маточный раствор после отделения диоксида кремния содержит кремния в пересчете на SiO2 - 0,238 г/л и алюминия в пересчете на Al2O3 - 3,99 г/л. Соотношение в маточном растворе Al2О3:F:Na2O = 32,31:3,11:53,46. Характеристики полученного аморфного диоксида кремния представлены в Таблице 4.
Таблица 4 - Свойства аморфного диоксида кремния
| Наименование | Содержание компонентов, % | Распределение частиц по размеру, % | ||||
| SiO2 | F | Al2O3 | Na2O | От 2 до 50 мкм | От 50 до 150 мкм | |
| Диоксид кремния очищенный раствором гидроксида натрия | 89,30 | - | 6,99 | 3,71 | 60 | 40 |
Данные параметры процесса позволяют получить максимально очищенный аморфный диоксид кремния.
При обработке щелочным раствором рекомендуемая концентрация раствора от 0,5 до 1,0 % масс. Концентрация щелочного раствора менее 0,5 % масс. не обеспечивает достаточную очистку кремнегеля от примесей ионов фтора, а концентрация более 1 % масс. приводит к потерям сырья за счет растворения части SiO2 в щелочном растворе. Повышение концентрации кислоты более 0,5 % масс. не приводит к получению продукта с содержанием диоксида кремния более 99,8 % масс., в связи с чем увеличение концентрации раствора не является целесообразным.
Предлагаемая технология очистки с получением аморфного диоксида кремния позволит переработать кремнегель - отход производства фтористого алюминия и процесса переработки кремнефтористоводородной кислоты и решить вопрос расширения сырьевой базы производства аморфного диоксида кремния для приготовления носителей катализаторов и сорбентов, основными потребителями которых являются нефтеперерабатывающие, газоперерабатывающие и газодобывающие отрасли.
Claims (3)
1. Способ получения аморфного диоксида кремния из отходов переработки кремнефтористоводородной кислоты и производства фторида алюминия, включающий обработку кремнегеля раствором минеральных кислот, отделение, промывку и сушку, отличающийся тем, что кремнегель сушат при температуре от 100 до 120°С в течение от 2 до 4 часов, затем проводят предварительную обработку кремнегеля раствором серной кислоты с концентрацией от 0,1 % мас. до 0,5 % мас. в массовом соотношении ж:т от 5:1 до 20:1, затем нагревают до температуры от 25 до 100°С при непрерывном перемешивании в течение от 0,1 до 2 часов, с получением твердой фазы – аморфного диоксида кремния, который сушат на воздухе в течение не менее 48 часов при температуре от 20 до 25°С, затем разделяют на две фракции с размером частиц от 2 до 50 мкм и от 50 до 150 мкм и жидкой фазы, которую отправляют на утилизацию.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительную обработку кремнегеля проводят соляной кислотой с концентрацией от 0,1 % мас. до 0,5 % мас.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительную обработку кремнегеля проводят щелочным раствором гидроксида натрия с концентрацией от 0,1 % до 1,0 %.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021113558A RU2765952C1 (ru) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | Способ получения аморфного диоксида кремния из отходов переработки кремнефтористоводородной кислоты и производства фторида алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021113558A RU2765952C1 (ru) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | Способ получения аморфного диоксида кремния из отходов переработки кремнефтористоводородной кислоты и производства фторида алюминия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2765952C1 true RU2765952C1 (ru) | 2022-02-07 |
Family
ID=80214770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021113558A RU2765952C1 (ru) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | Способ получения аморфного диоксида кремния из отходов переработки кремнефтористоводородной кислоты и производства фторида алюминия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2765952C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2813321C1 (ru) * | 2022-12-28 | 2024-02-12 | Акционерное общество "Апатит" | Способ получения кремнийсодержащего агрохимиката |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1130526A1 (ru) * | 1983-07-15 | 1984-12-23 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Им.С.М.Кирова | Способ получени белой сажи |
| RU2203131C2 (ru) * | 1998-03-27 | 2003-04-27 | Экссон Рисёрч Энд Энджиниринг Компани | Способ выделения поверхностно-активных аминов из эмульсий |
| RU2474535C1 (ru) * | 2011-08-17 | 2013-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технострой" (ООО Технострой) | Способ получения аморфного диоксида кремния |
| WO2013032365A1 (ru) * | 2011-09-01 | 2013-03-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Рисилика" | Способ получения аморфного диоксида кремния из рисовой шелухи |
-
2021
- 2021-05-13 RU RU2021113558A patent/RU2765952C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1130526A1 (ru) * | 1983-07-15 | 1984-12-23 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Им.С.М.Кирова | Способ получени белой сажи |
| RU2203131C2 (ru) * | 1998-03-27 | 2003-04-27 | Экссон Рисёрч Энд Энджиниринг Компани | Способ выделения поверхностно-активных аминов из эмульсий |
| RU2474535C1 (ru) * | 2011-08-17 | 2013-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технострой" (ООО Технострой) | Способ получения аморфного диоксида кремния |
| WO2013032365A1 (ru) * | 2011-09-01 | 2013-03-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Рисилика" | Способ получения аморфного диоксида кремния из рисовой шелухи |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Бочкарев В.В. "Оптимизация технологических процессов органического синтеза: учебное пособие", 2010, Издательство Томского политехнического университета, с. 1-185. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2813321C1 (ru) * | 2022-12-28 | 2024-02-12 | Акционерное общество "Апатит" | Способ получения кремнийсодержащего агрохимиката |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4017425A (en) | Method of activation of red mud | |
| Rozhkovskaya et al. | Synthesis of high-quality zeolite LTA from alum sludge generated in drinking water treatment plants | |
| CN110844911A (zh) | 一种利用含氟硅渣直接制备高纯白炭黑的方法 | |
| RU2720313C2 (ru) | Способ получения фторида кальция из фторкремниевой кислоты | |
| RU2765952C1 (ru) | Способ получения аморфного диоксида кремния из отходов переработки кремнефтористоводородной кислоты и производства фторида алюминия | |
| US1945534A (en) | Method of producing reactions with silica and products thereof | |
| US2067985A (en) | Treatment of waste sulphuric acid and manufacture of sulphate and carbonaceous compositions therefrom | |
| US5302364A (en) | Process for the preparation of amorphous silica | |
| CN1225897A (zh) | 氟硅酸钠铝酸钠法生产高分子比冰晶石 | |
| CN1078180C (zh) | 一种制备y型分子筛的方法 | |
| CN113461021A (zh) | 一种含氟硅渣加硫湿法纯化提取白炭黑的方法 | |
| CN113371720A (zh) | 一种含氟硅渣加硫酸干法除杂制备白炭黑的方法 | |
| CN112368340B (zh) | 一种碳酸盐的提纯方法 | |
| HU218835B (hu) | Eljárás zeolitok előállítására alkáli-alumínium-hidroszilikát-tartalmú nyersanyagokból | |
| KR100274118B1 (ko) | 석탄비산재로부터 에이형 제올라이트를 제조하는 방법 | |
| CN111943213B (zh) | 一种硅酸钠溶液析出含硅水合物的方法 | |
| CN110194467A (zh) | 一种由NaY母液制备13X分子筛的方法 | |
| RU2787819C1 (ru) | Способ получения синтетического цеолита | |
| CN116022792A (zh) | 一种硅砂碱溶提纯联产水化硅酸钙的方法 | |
| KR100831758B1 (ko) | 4a형 제올라이트의 제조방법 | |
| RU2808413C1 (ru) | Способ получения жидкого стекла | |
| JPH10230253A (ja) | 水処理 | |
| RU2314997C2 (ru) | Способ получения жидкого стекла | |
| CN113929108A (zh) | 一种含铝浓碱废液再生处理方法 | |
| JP3308303B2 (ja) | アモルファスアルミノシリケートの連続製造方法 |