Способ получения наполнителя на основе алюмосиликата натрия

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПОЛНИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ АЛЮМОСИЛИКАТА НАТРИЯ,, включающий взаимодействие суспензии тонкодисперсной двуокиси кремния в щелочной среде с соединениями натрия и алюминия с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой осадка алюмосиликата натрия, отличающийс я тем, что, с целью упрощения процесса, за счет снижения объемов промывок и утилизации жидких отходов, в качестве соединений натрия и алюминия используют соответственно.растворы едкого натра и алюмината,натрия, а их взаи .модействие с суспензией тонкодисперсной двуокиси кремния ведут при повышенной температуре путем суспендирования последней в растворе едкого , натра, а затеем добавления в полученную смесь алюмината натрия. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а. ю -. .щ и и с я тем, что используют 2-4%ные растворы едкого натра, а алюминат натрия добавляют в количестве, обеспе чивающем молярное отношение двуокиси кремния к окиси алюминия 14-16. 3.Способ попп.1и2, отлис чающийся тем, что взаимодей ствие суспензии тонкодисперсной дву (Л окиси кремния с растворами едкого с натра и алюмината натрия ведут при 80-95С.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(5D С 01 В 33/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3550370/23-26 (22). 10.02.83 (46) 07.06.84. Бюл. Р 21 (72) Ф.П. Шейнкман, И.П. Добровольский и Н.В. Становнова (53) 661 ° 183.12(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 382666, кл. С 01 В 33/26., 1971.

2. Патент США Р 2848346, кл. С Ol В 33/26, 1959. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПОЛНИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ АЛ(0МОСИЛИКАТА НАТРИЯ, включающий взаимодействие еуспенэии тонкодисперсной двуокиси кремния в щелочной среде с соединениями натрия и алюминия с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой осадка алюмосиликата натрия, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, за счет снижения объемов промывок и утилизации жидких отходов, в качестве соединений натрия и алюминия используют соответственно. растворы едкого натра и алюмината натрия, а их.взаимодействие с суспензией тонкодисперсной-двуокиси кремния ведут при повышенной температуре путем суспендирования последней в растзоре едкого натра, а затем добавления в полученную смесь алюмината натрия.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а.ю —. .шийся тем, что используют 2-4Ъные растворы едкого натра, а алюминат натрия добавляют в количестве, обеспе чивающем молярное отношение двуокиси кремния к окиси алюминия 14-16.

3 ° Способ по пп.1 и 2, о т л и с0 ч а ю шийся тем, что взаимодей ствие суспензии тонкодисперсной дву g окиси кремния с растворами едкого натра и алюмината натрия ведут при

80-95 С.

1096213

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к получению тонкодисперсного алюмосиликата натрия, применяемого в качестве наполнителя в производстве красок и резин. 5

Известен способ получения активного наполнителя, включающий осаждение алюмосиликата натрия путем взаимодействия силиката натрия и сульфата алюминия с последющей обработкой промытого алюмосиликата раствором алюмината натрия (1).

Недостатком данного способа является большое количество сульфатсодержащих сточных вод, образующихся при промывке готового продукта, которые практически невозможно утилизовать н технологической схеме получения наполнителя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо-2О му результату является способ получения наполнителя на основе алюмосиликата натрия, включающий приготовление суспенэии тонкодисперсной двуокиси кремния, ее взаимодействие н щелочной среде с соединениями натрия и алюминия с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой алюмосиликата натрия. По данному способу тонкодиспер" сные цеолитоные пигменты или напол- 3О нители получают путем смешения разбавленного раствора силиката щелоч-ного металла с водной суспензией, содержащей тонкодисперсную двуокись кремния, сульфат алюминия и серную кислоту, с последующим выделением аморфного осадка, фильтрацией, отмывкой, сушкой и размолом (2).

Недостатком известного способа является образование большого количества жидких отходов и стоков, которые наряду с полезными компонентами (натрий, алюминий, кремний) содержат ионы сульфатов. Утилизация их практически невозможна.

Бель изобретения — упрощение про; $5 цесса эа счет снижения объемов промынок и утилизации жйдких отходов, образующихся в процессе получения наполнителя на основе алюмосиликата натрия. 50

Поставленная цель достигается тем,очто согласно способу получения наполнителя на основе алюмосиликата натрия, включающему взаимодействие суспензии тонкодисперсной двуокиси кремния.,в щелочной среде с соединениями натрия алюминия с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой осадка алюмосиликата натрия, в качестве соединений натрия и алюминия используют соответственно растворы едкого ОО натра и алюмината натрия и ведут их взаимодействие с суспенэией тонкодисперсной двуокиси кремния при повышенной температуре путем суспендирования последней в растворе ед- 65 кого натра, а затем добавления в полученную смесь алюмината натрия.

Согласно известному способу используют 2-4В-ные растворы едкого натра, алюминат натрия добавляют в количестве, обеспечивающем молярное отношение двуокиси кремния к окиси алюминия 14-16.

Взаимодействие суспензии тонкодисперсной двуокиси кремния с растворами едкого натра и алюмината натрия ведут при 80-95 С.

Технология получения наполнителя заключается н следующем.

К 2-4%-ному водному раствору кого натра, нагретому до 80-95 С, прибавляют при перемешивании двуокись кремния (молярное отношение

SiO /Na 0 10-12) . После выдержки в течение двух часов к суспензии приливают расчетное количестно нагретого до 60ОС раствора алюмината натрия, содержащего 150- 200 г/л А1, 0, 187,5-250 л/л Naq 0, молярное отноше-. ние двуокиси кремния к окиси алюминия 14-16, Длительность взаимодействия компонентов при 80-95 С 4-6 ч.

Затем пульпу фильтруют, осадок промывают водой до рН 10 промывных вод, сушат при 80 С и размалывают.

В результате суспендирования двуокиси кремния в 2-43-ном растворе едкого натра получают водную суспенэию, содержащую ионы натрия и очень мелкие частицы двуокиси кремния.

В ходе реакции с алюминатом натрия осаждается алюмосиликат натрия с размером вторичных частиц 0,3-0,5 мкм, т. е. качество синтезированного наполнителя аналогично получаемому по прототипу.

Получают продукт, содержащий,%:

Na 0 6-7; А1 0 7-9; S10 76-78; . и. и. 6, 5-7, О.

Для осаждения алюмосиликата в данном способе используют только материалы, содержащие натрий, кремний и алюминий. Фильтрат после отделения осадка и промывные воды содержат только указанные элементы, что позвоФ ляет организовать их утилизацию непосредственно в процессе синтеза наполнителя, которую осуществляют следующим образом.

Фильтрат после отделения осадка содержит,%: Иа 0 24-37; 810 1,8-2,3;

Al 0 0,23-0,38 и его применяют для суспендиронания двуокиси кремния и на приготовление раствора алюмината натрия. Промывные воды после 1-й промывки содержат 8,3-13,63 Ма О, 0,3-0,35% S10» 0,03-0,08% Al>0> и используют для суспендирования двуокиси кремния, а после концентрирования — для приготовления раствора алюмината натрия. Промывные воды после 2-4 промывок возвращают в процесс на прецыдущие стадии промыв ки. По мере насыщения промвод 4-й

1096213

65 стадии ионами натрия до концентрации

2 г/л Na<0 их направляют на нейтрализацию.

Оптимальные условия суспендирования двуокиси кремния, осаждение алюмосиликата натрия, необходимое качество наполнителя достигаются лишь при определенных концентрациях щелочи, молярном отношении двуокиси кремния и окиси алюминия и температуре осаждения. 10

При концентрации щелочи ниже 2Ъ не достигается высокая степень пептиэации двуокиси кремния, в результате чего не получаются мелкие частички, при концентрации щелочи выше 4% значительно увеличивается ее расход.

При температуре осаждения ниже

80 С снижается степень поглощения осадком ионов натрия и алюминия, а при температуре выше 95 С увеличивается процесс десорбции указанных ионов.

При болев низком молярном соотношении S10z /Alz О (ниже 14) снижается степень поглощения осадком ионов алюминия, а при их соотношении выше

l6 снижается дисперсность готового продукта.

Пример 1. Берут 950 мп.

2%-ного раствора едкого натрия (15,8 / ) Ha e a T o 80 C H ao- 30 дят при перемешивании 174 r двуокиси кремния (молярное отношение двуокиси кремния к окиси натрия 12). После выдержки в течение 2 ч при указанной температуре добавляют при перемешива-35 нии 105 мл раствора алюмината натрия (200 г/л AlZ O и 250 г/л NaZ0), нагретого до 60 С, молярное отношение

81.0 /Alz Оз 14. Реакционную массу выдерживают 4 ч при 80 С при непрерывном перемешивании. Затем осадок отфильтровывают, четырехкратно промывают водой (pH 10 промывных вод), высушивают при 80 C и размалывают.

Сухой продукт в количестве 215 г имеет состав,Ъ: Na О 6,61 А1 03 7,7; 45

SiOn 77,8, п.п.й. 7, основного вещес- тва 99,1. Получают 820 мл фильтрата, содержащего, г/л: Naz O 26,2; Alz O

0,3; S10 1,8. Промывные воды в коли- ° честве 0,5 л после первой промывки 5р содержат 8,3Ъ NazО, О;08 г/л Alz O и 0,08 810 . 00 мл фильтрата, 450 мл промывных вод от первой промывки смешивают и направляют íà суспендирование двуокиси кремния. Остав-55 шуюся часть фильтрата (420 мл) и промывных вод после первой промывки концентрируют и используют на приготовлении алюмината натрия. Фильтрат после второй промывки возвращают на первую промывку. Промывные во- ды в количестве 2 л с 3-й и 4-й промывки, содержащие О, 07 г/л Naz O, возвращают на промывку.

Пример 2. Берут 950 мл

2Ъ-ного раствора едкого натра (15,8 г/л), нагревают до 80 С и вводят при перемешивании 174 г двуокиси кремния (молярное отношение

SiOz/А1 О 12) . После выдержки в течение 2-х ч при указанной температуре добавляют 92 мл раствора алюмината натрия (200 г/л A1 0q и 250 г/л

Na> 0), нагретого до 60 С, молярное отношение SiOg /А1 О 14. Суспензию выдерживают при перемешивании при

80 С в течение 4 ч. Полученный осадок отфильтровывают, промывают водой до рН 10 промывной воды, высушивают при 80 С и раэмалывают. Сухой продукт в количестве 210 r имеет следующий состав, 3: NazO 6,2, Al< Oq 7,9, и S10< 77,9, п.п.п. 7,0, содержание основного вещества 99.

Получают 800 мл фильтрата, содержащего 24, 7 г/л Naz О; 1, 8 г/л S10z и 0,3 г/л Al> 01 и 0,5 л промывных вод, после первой промывки содержащих

8,1 г/л Na<0; 3,5 г/л S10< и 0,4 г7л

Al 01. Берут 540 мл фильтрата и

410 мл промывных вод от первой промывки и направляют на суспендирование двуокиси кремния. Оставшуюся часть фильтрата и промывных вод концентрируют и направляют на приготовление алюмината натрия. Фильтрат после второй промывки возвращают на 1 стадию промывки. Промывные воды в количестве 2 л с 3-й и 4-й промывки со-держат 0,07 г/л Na O и возвращаются на промывку.

Пример 3. Берут 925 мл 4%ного раствора едкого натра (32,4 г/л) нагревают до 80 C и вводят при перемешивании 290 г двуокиси кремния .(молярное отношение двуокиси кремния к окиси натрия 10) . После выдержки в течение 2 ч при указанной температуре добавляют при перемешивании

205 мл раствора алюмината натрия (150 г/л А1 О и 157,5 г/л Ма О, нагретого до 60 С, молярное отношение БiO< /Alz О 16. Реакционную массу выдерживают 6 ч при 80 С при непрерывном перемешивании. Затем осадок отфильтровывают, четЫрехкратно промывают водой (рн 10 промывных вод), высушивают при 80 С и размалывают. Сухой продукт в количестве 365 г имеет состав, %: Na< О 7; Alz 01 8, 2;

Бз. О 77,3; п.п.п. 6,5,,основного вещества 99.

Получают 930 мл фильтрата содержащего, г/л: Na<0 30,4; S10z 2, О;

Aló ОЗ 0 35

Фильтрат направляют на суспендирование двуокиси кремния. Промывные воды в коЛичестве 1 л после первой промывки с содержанием 9 8 г/л N 0, 0,3 г7л S10<, 0,03 г/л А1 0 . концентрируют, доукрепляют щелочью и направляют на приготовление алюмината натрия. Фильтрат после 2-й промывки возвращают на первую промывку.

1096213

Составитель Р. Пензин

Редактор М. Дылын Техред М.Тенер Корректор М Шароши

Заказ 3732/15 Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Промывные воды в количестве 2 л с

3-й и 4-й промывок содержат 0,07 г/л

Na О и возвращаются на промывку.

Пример 4. Берут 925 мл

4Ъ-ного раствора едкого натра (32,4 г/л), нагревают до 80 С и вводят при перемешивании 290 r двуокиси кремния (молярное отношение двуокиси кремния к окиси натрия 10) . После выдержки в течение 2 ч при указанной температуре добавляют при перемешива-10 нии 235 мл алюмината натрия (150 г/л

А1 0з . и 187,5 г/л На О), нагретогс до 60 С, молярное отношение

SiO /Al О 16. Реакционную массу выдерживают 6 ч при 80 С при непрерывном перемешивании. Затем осадок отфильтровывают, четырехкратно промывают водой (рй 10 промывных вод), высушивают при 80 С и раэмалывают.

Сухой продукт в количестве 370 г имеет состав,Ъ: Na 0 7; Al„ 0 8,4;

Si0< 76,5,, п.п.п. 7, основного вещества 99,1.

Получают 940 мл фильтрата, содержащего, г/л: Na< О 36,6;

Si0 2,3; Al< 0 0,38. 756 мл фильтрата разбавляют 169.мл промывных вод после первой промывки с концентрацией (13,6 г/л Na<0, 0,3 г/л Si0 и

0,03 г/л А1 0 ) и направляют на суспендирование двуокиси кремния. Остав- 30 шиеся 831 мл промывных вод после первой промывки концентрируют, укрепляют щелочью и направляют на приготовление алюмината натрия. Фильтрат после второй промывки возвращают 35 на первую промывку. Промывные воды в количестве 3 л с 3-й и 4-й .промывок содержат 0,07 г/л Na<0 и возвращаются на предыдущие стадии промывки.

Пример 5. Проводят получение, 40 алюмосиликатного наполнителя по способу-.прототипу.

Берут 1870 г кристаллического сульфата алюминия и растворяют в 3 л воды. Затем объем раствора доводят до 4,6 л. Приготавливают раствор дисиликата натрия, растворив 2290 r дисиликата натрия в 8 л воды и доба.. вив воды до увеличения объема раствора до 10 л.

В сосуд для реакции наливают 10 л воды, добавляют раствор дисиликата натрия, доводят раствор до рН 10,7 прибавлением 3 л воды. Затем приливают раствор сульфата алюминия.

Раствор приливают медленно, в течение 30 мин. После добавления всего раствора сульфата алюминия рН реакционной смеси 9,1. Перемешивают еще

15 мин. Осадок отделяют, затем его промывают, высушивают и раэмалывают.

Количество фильтрата 25,8 л, на промывку осадка от сульфат-ионов расходуют 40 л воды.

Состав .фильтрата, г/л: Na О 5,2;

4 4 S10< 1 46 На SO< 4

Состав алюмосиликата, полученного в количестве 1740 r, следующий,%:

Na 0 7,1; A1 0) 9, ","S10g76,5; п.п.п. 8,9.

Из-за наличия ионов БОЧ осаждение алюмосиликата натрия проводят из разбавленных растворов, в результате чего получают большое количество отходов, содержащих соединения алюминия

2, I натрия, кремния, ионы SO . Отмывка посадка от ионов БОЧ весьма трудоемка и требует многократной промывки большим количеством воды. На 1740 г алюмосиликата натрия получают .25,8 л жидких отходов и 40 л промывных вод, на 1000 г — 14,8 л и 22 9 л соответI

1 ственно, на 1 т наполнителя — 14,8 м жидких отходов и 22,9 м промвод.

В качестве базового объекта выбран процесс получения алюмосиликатного наполнителя по ТУ-38-0265-73. На 1 т алюмосиликата марки Пеосил получают до 5,8 м жидких отходов и

28 м промвод.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа по сравнению со способом-прототипом и базовым объектом заключается в полной утилизации жидких отходов и снижении в 7-9 раз промышленных стоков, объем которых при получении алюмосиликатного наполнителя по предлагаемому способу составляет около 3 м на 1 т готового продукта, что обеспечит соответствующий экономический эффект

50 руб, на 1 т,