SU1130526A1 - Способ получени белой сажи - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛОЙ САЖИ, включающий обработку кремнегел  смесью растворов фторида аммони  и минеральной кислоты с последующей нейтрализацией полученного кремнефторида аммиаком, отделением, промывкой и сушкой осадка двуокиси кремни , отл ичающийс  тем, что, с : : целью повьшени  выхода целевого про дукта, в качестве минеральной кислоты используют кремнефтористоводород ную кислоту. 2.Способ по п.1, отличающийс  тем, что фторид аммони , кремнефтористоводородную кислоту и кремнегель берут при массовом соотношении 5,0-5,5:0,18-0,37:1. 3.Способ ПОП.1, о тлич ающ и и с   тем, что используют раствор фторида аммони  концентрацией 15§ 45 мас.%, а кремнефтористоводород (Л ную кислоту - концентрацией 1018 мас.%. с

Description

Изобретение относитс  к способам получени  белой сажи, примен емой в качестве минерального наполнител  резиновой промьппленности.

Известен способ получени  белой салси путем обработки кремнезема бифторидом аммони  с последующей нейтрализацией раствора полученного кремне фторида аммиаком, отделением, промьшкой и сушкой осадка двуокиси кремни  l .

Недостатками этого способа  вл ютс  невысокий выход белой сажи по SiOn (пор дка 55%) и низка  величина удельной поверхности /пе более 50 м2/г) .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ получени  белой сажи, состо щий в обработке неактивного кремнегел  смесью растворов фтористого аммони  и сер . ной кислоты с последующей нейтрализацией полученного кремнефторида аммиаком , отделением, промывкой и С5Шкой осадка двуокиси кремни  . Однако дл  растворени  кремнегел  используетс  сильна  минеральна  кислота НлЗО, поэтому образуетс  кислый кремнефторсодержащий раствор, при нейтрализации аммиаком которого осаждение белой санш идет в присутствии сульфатионов, значительно ухудшающих качество основного продукта.

Недостатками известного способа  вл ютс  также невысокий выход конечного продукта по SiO,j(80%), использование дефицитной H2SOj, привод щей к образованию в качестве побочного продукта сульфата аммони , применение которого весьма ограничено.

Целью изобретени   вл етс  повышение выхода белой сажи.

Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу получени  белой сазкИл включающему обработку кремнегел  смесью растворов фторида аммо НИН и минеральной кислоты с последующей нейтрализацией полученного кремнефторида аммиакомS отделением, промьшкой и осадка двуокиси кремни , в качестве минеральной кислоты используют кремнефтористоводородную кислоту

Причем фторид аммони  кремнефтористоводородную кислоту и кремнегель берут при массовом соотношении 5,05 ,5:0,18-0.,37sl,

Кроме того, используют раствор фторида аммони  с концентрацией 1545 мас.%, а кремнефтористоводородную кислоту с концентрацией 10- , 5 18 мас.%.

Способ осуществл ют следующим образом.

В смесь раствора фтористого аммони  концентрацией 15-45 мас.% NH.F и кремнефтористоводородной кислоты концентрацией 10-18 мас.% ввод т кремнегель, нагревают до 100-110 С и перемешивают до полного, растворени  двуокиси кремни . Растворение крем5 негел  протекает по уравнени м.

) SiFg+4NK3 2H20

2H, + SiO,(NH4)2SiF6 + +2

Дл  более интенсивного удалени  аммкака из реакционного объема рекомевДуют проводить процесс при остаточном давлении 0,1-0,05 МПА. После растворени  кремнегел  раствор фильтруют , охлаждают до 40-50 С и обраба5 тывают аммиаком или аммиачной водой. Осадок белой сажи отдел ют, промывают и сушат.

Проведение процесса разложени  кремнегел  в присутствии любой дру гой минеральной кислоты, кроме кремнефтористоводородной , не позвол ет достичь высокого выхода конечного продукта и его качества как наполнител  резин, поскольку присутствие

5 других кислых анионов во фтористом растворе отрицательно сказываетс  на свойствах белой сажи. Как с экономической точки зрени , так и сточки зрени  экологии необходимым условием

0 дл  промьшшенной реализации данного процесса  вл етс  полное использование всех маточных и промывных фторсодержащих растворов.

В случае использовани  какой-либо

5 минеральной кислоты, например , необходимо на каком-то этапе технологического цикла выводить сульфат аммони , которьш в силу высокой влагоемкости содержит (N114)2 SiFg, что

0 значительно снижает выход основного продукта.

Проведение процесса при соотношении исходных компонентов, отличном от указанного, не обеспечивает пол5 него растворени  кремнегел  и приво дит к значительному разбавлению реакционных объемов. Использование раствора фторида аммони  концентрацией выше 45 мае.% недопустимо и силу, ограниченной взаимной растворимости солей в системе . ШЦК - ( - И.О.Применение же более разбавленных растворов тоже, нежелательно,так как снижает скорость растворени  кремнегел . Концентраци  H SiF обусловлена концентрацией получаемой в промьшшенности кислоты путем водной абсорбции отход щих фторсодержащих газов. Температурный и временный режимы растворени  кремнегел  выбраны исход  из оптимальных условий перехода кремнегел  в раствор. Пример 1 .Во фторпластовом реакторе смешивают при комнатной темп ратуре 44,4 г кремнегел  состава, масЛ: 810222,51; А120з2,85; F 2,63; 72,01, 111 г 45%-ного раствора-. и 18 г 10%-ного , т,е, соотношение Si02: : H2SiFg 1:5:0,18. Полу ченную смесь нагревают в термостате до 100 С и вьщерживают при данной температуре, остаточном давлении 0,1 МПа и интенсивном перемешивании в течение 60 мин до полного растворени  кремнегел . Далее смесь отфильтровывают , отдел   примеси соединений алюмини , которые при этом образуют аммонийный криолит. В фильт рат ввод т 100 г дл  охлаждени  его до 50 С и разбавлени  во избежа ние потерь кремнефторида аммони , далее осаждают из полученного раствора 25-ной аммиачной водой белую сажу при рН 7,4-9,0. Аммиачную воду берут в количестве 54 г, т.е. при 1,2 избытке от стехиометрии. После охлаждени  суспензию еще перемешиваю в течение 20 мин, затем фильтруют н воронке Бюхнера, осадок пр мо на во ронке промьюают водой в количестве 600 г дл  отмывки его от соединений фтора. Полученный влажный осадок белой сажи высушивают при 120 С, получа  10,1 г конечного продукта состава , мас.%: Si02 89,5; F 0,14; AljO 0,1. Потери при прокаливании 10,26, удельна  поверхность 150 MVr, концентраци  поверхностных гидроксильных групп 9,18 мМ ОН/м . Выход готового продукта 98%. Пример 2. В герметичном фтор- пластовом реакторе, снабженном устройством дл  разрежени , смешивают 13,6 г кремнегел  состава, мас.%: Si02 73,1; 5,88; F.7,43; HjO 13,59, 367 г 15%-ного раствора NH4F и 12,9 г 14%-ного раствора H.SiFg , т.е. соотношение исходных реагентов по примеру 1. Полученную смесь в реакторе нагревают до 100 С и вьщерживают при данной температуре, остаточном давлении 0,05 МПа и интенсивном перемешивании в течение 1,5 ч , до полного растворени  кремнегел . Одновременно с растворением кремнегел  в газовую фазу вьщел етс  аммиак и вода, при конденсации которых образуетс  аммиачна  вода. Фильтрат охлаждают до 40 С и из него провод т осаждение белой сажи с помощью газообразного аммиака и аммиачной воды. Соотношение аммиачной воды и И гаэооер. равное 1:1, т.е. берут 27 г 25%-ного NH40H и 6,75 г . Далее работают по примеру 1. Получают 9,8 г осадка состава, мас.%: SiOj 91.4; F.0,09; AlgO 0,3. П.п.п 8,21, удельна  поверхность 100 , концентраци  поверхностных грщроксильных групп 8,6 мМ ОН/м . Выход готового продукта 95%. Примеры 3-9 приведены в таблице...

00

о

0

«

M

1Л

4,

ео

00

o

in

« «

t

ft

k

«

в

ON

г%

00

00

CO

CO

S g

s«еч

о«

-ю

- р

и

о о

- о - о

00

A

о

1Л

in

in -- о

о

о

ot

о о о

о

о еч

О

CV| г о

vO

oo

-a- СЧ d

QОч

«n

fN.Г.

vf

t

A

-ON00

ON

00

r

in

со -

«4 fO в

vO

«4

«Ч

k

о

о О

S to 2

in

ОЧ О

VIt

СЧ

О

M

«

о

о

о in

in

1-х

м

о

in

es

M

rl

m

ts

см

4 -

ш

«n r

ё

о о

о

in

о о

о о r 00

Fi

I и

Se

00 O

vO

7 11305268

Как видно из таблицы, предлагав-ход по сравнению с известным спосомым способом получают белую сажу сбомувеличиваетс  на 15-18%.Кроме этого,

удельной поверхностью 100-270 м /г .ииспользование дл  растворени 

концентрацией поверхностных сила-кремнегел  в,замеп серной кислоты

вольных групп 7,4-9,18 мМ ОН/м, что значительно упрощает процесс, посочень важно, поскольку при использо-кольку процессе полностью

вании белой сажи как наполнител перерабатьшаетс  на конечный продукт,

шинных резин прочность св зи рези-а в известном способе использование HjSO

ны с кордом определ етс  именно на-влечет за собой образование побочного

личием на поверхности белой сажи ак-(1Ш4)23рф .выделение которого из фторидтивных rpynn Si - ОН. К тому же вы-ного раствора сложно ине эффективно.

Claims (3)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛОЙ САЖИ, включающий обработку кремнегеля смесью растворов фторида аммония и минеральной кислоты с последующей » нейтрализацией полученного кремне фторида аммиаком, отделением, промыв” кой и сушкой осадка двуокиси кремния, отличающийся тем, что, с :

: целью повышения выхода целевого продукта, в качестве минеральной кислоты используют кремнефтористоводородную кислоту.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фторид аммония, кремнефтористоводородную кислоту и кремнегель берут при массовом соотношении 5,0-5,5:0,18-0,37:1.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют раствор фторцда аммония концентрацией 1545 мас.%, а кремнефтористоводородную кислоту - концентрацией ΙΟΙ 8 мас.%.