Способ получения алюмосиликата натрия

 

Использование: технология неорганических веществ, способы получения низкокремнистых цеолитов, производство синтетических моющих средств. Сущность изобретения: готовят суспензию кремнегеля, отхода производства фторида алюминия, с раствором гидрата окиси натрия при мольном соотношении исходных компонентов (в пересчете на окислы), равном SiO₂:Na₂O:Al₂O₃= 1:(0,8-1,5):(0,1-0,18) Смесь нагревают до температуры кипения и выдерживают при этой температуре и перемешивании в течение 1,0 2,5 ч.

Изобретение относится к способам получения алюмосиликатных минеральных сорбентов, в частности низкокремнистых цеолитов для использования в качестве компонента синтетических моющих средств.

В настоящее время в промышленном масштабе освоен способ получения цеолитов типа NaА для нужд заводов синтетических моющих средств посредством смешения растворов силиката и алюмината натрия с последующим нагревом, кристаллизацией при 60-95^оС, фильтрацией, промывкой и сушкой осадка. При этом катионообменная способность получаемого алюмосиликата натрия по иону кальция в пересчете на сухое вещество составляет 70-85 мг/г.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения алюмосиликата натрия взаимодействием раствора натриевой щелочи с алюминий-кремнийсодержащим соединением при повышенной температуре, процесс ведут при мольном соотношении исходных компонентов SiO₂:Na₂O:Al₂O₃ равном 1:(1,6-2,8):(0,01-0,05).

Получаемый осадок отделяют, промывают и сушат. Комплексообразующая способность получаемого алюмосиликата натрия составляет 200-300 мг/г СаО в пересчете на сухое вещество (или 150-200 мг/г по иону Са²⁺).

В качестве алюминий-кремнийсодержащего соединения используют кремнегель, являющийся отходом производства фторида алюминия.

Недостатком данного способа является низкий выход двуокиси кремния и гидрата окиси натрия в готовый продукт, необходимая стадия отделения, промывки и сушки получаемого алюмосиликата натрия. Согласно приведенным в описании изобретения примерам до 70% гидрата окиси натрия и до 60% двуокиси кремния выводится с маточными растворами. В описании не указан метод использования маточников и способ нейтрализации промывных вод, содержащих значительные количества щелочи.

В настоящее время в качестве компонента синтетических моющих средств используется раствор натриевого жидкого стекла, а в качестве комплексообразователя, снижающего жесткость воды, используется цеолит типа NaA, представляющий собой по химическому составу алюмосиликат натрия. Возможность одновременного получения двух компонентов рецептуры синтетических моющих средств значительно упрощает стадию приготовления химрастворов в производстве моющих средств.

Цель изобретения сохранение комплексообразующей способности алюмосиликата натрия при одновременном получении раствора натриевого жидкого стекла.

Цель достигается тем, что предварительно готовят суспензию кремнегеля, являющегося отходом производства фторида алюминия, с раствором гидроокиси натрия при мольном соотношении исходных компонентов (в пересчете на окислы) равном SiO₂:Na₂O:Al₂O₃ 1:(0,8-1,5):(0,1-0,18).

При использовании щелочи менее чем 0,8 моль на моль двуокиси кремния, снижается комплексообразующая способность алюмосиликата натрия и одновременно получается натриевое жидкое стекло, образующее при хранении коллоидную двуокись кремния и теряющее потребительские свойства.

При использовании натриевой щелочи более, чем 1,5 моль на моль двуокиси кремния, получаемый алюмосиликат натрия обладает повышенной комплексообразующей способностью, однако, маточный раствор представляет собой раствор силиката натрия, содержащий избыточное количество щелочи.

При введении в исходную смесь алюминия в пересчете на окись алюминия менее 0,1 моль на моль двуокиси кремния, получаем алюмосиликат натрия, обладающий низкой комплексообразующей способностью по отношению к щелочноземельным металлам.

При увеличении содержания алюминия в пересчете на окись алюминия более чем 0,18 моль на моль двуокиси кремния, снижается качество жидкого стекла.

После приготовления суспензии проводят разогрев смеси до температуры кипения и выдерживают при этой температуре и постоянном перемешивании в течение 1,0-2,5 ч. После охлаждения полученной суспензии алюмосиликата натрия в растворе жидкого натриевого стекла до необходимой температуры начинают дозирование ее в производство синтетических моющих средств.

Предлагаемый способ характеризуется следующим: мольное соотношение исходных компонентов (в пересчете на окислы) составляет SiO₂:Na₂O:Al₂O₃= 1: (0,8-1,5): (0,1--0,18) и используется алюмосиликат натрия и жидкое натриевое стекло в виде суспензии без дополнительного разделения.

П р и м е р 1. В реактор из нержавеющей стали, снабженный мешалкой, заливают 1,0 м³ воды, добавляют 1,0 м³ раствора гидрата окиси натрия, содержащего 37,0 мас. основного вещества, включают мешалку и загружают при постоянном перемешивании 1,0 т кремнегеля. являющегося отходом производства фторида алюминия. Состав используемого кремнегеля, мас. SiO₂ 29,9; Al 3,8; H₂O 56,2. Мольное соотношение исходных компонентов (в пересчете на окислы) составляет SiO₂:Na₂O:Al₂O₃ 1:1,3:0,14.

Рабочую смесь нагревают до температуры кипения и выдеpживают при этой температуре и постоянном перемешивании в течение 1,5 ч. В течение этого времени происходит кристаллизация алюмосиликата натрия в растворе жидкого натриевого стекла. Полученная суспензия используется в технологии синтетических моющих средств без дополнительного разделения.

Для анализа полученной суспензии из реактора отбирают пробу, разделяют ее фильтрацией на твердую и жидкую фазы и анализируют отдельно.

Осадок промывают водой, сушат и определяют катионообменную способность полученного алюмосиликата натрия по иону кальция в пересчете на сухое вещество.

В жидкой фазе-растворе натриевого жидкого стекла определяют модуль, содержание Na₂O и SiO₂ согласно ГОСТ 13078-81.

По результатам анализа катионообменная способность полученного алюмосиликата натрия по иону кальция составила 150 мг/г в пересчете на сухое вещество, количество твердой фазы в суспензии составило 15 мас.

Раствор натриевого жидкого стекла имеет модуль 1,2 и содержит, мас. Na₂O 9,5; SiO₂ 11,0.

Полученная суспензия стабильна при хранении, транспортабельна и нормально дозируется.

П р и м е р 2. В реактор, содержащий 1,0 м³ 25%-ного раствора натриевой щелочи при работающей мешалке загружают 1 т кремнегеля, содержащего, мас. SiO₂ 29,9; Al 3,8; H₂O 56,2. Мольное соотношение исходных компонентов (в пересчете на окислы) составляет SiO₂:Na₂O:Al₂O₃= 1:0,8:0,14.

После загрузки кремнегеля смесь разогревают до температуры кипения и выдерживают при этой температуре в течение 1,5 ч.

Полученная суспензия представляет собой смесь высокомодульного жидкого стекла и алюмосиликата натрия, составляющего 17% от веса суспензии.

Катионообменная способность полученного алюмосиликата натрия по иону кальция составляет 120 мг/г в пересчете на сухое вещество.

Жидкая фаза раствор натриевого жидкого стекла с модулем 2, содержит, мас. SiO₂ 11,8; Na₂O 4,0.

П р и м е р 3. В реактор, содержащий 1,3 м³ воды заливают 1,15 м³раствора натриевой щелочи концентрацией 37% по основному веществу, и при работающей мешалке загружают 1,0 т кремнегеля, содержащего, мас. SiO₂29,9; Al 3,8; H₂O 56,2. Мольное соотношение исходных компонентов (в пересчете на окислы) составляет SiO₂ Na₂O Al₂O₃ 1:1,5:0,14.

После разогрева рабочей смеси до температуры кипения и выдержке при этой температуре в течение 1,5 ч получают суспензию алюмосиликата натрия в растворе силикатов натрия. Жидкая фаза представляет собой раствор силикатов натрия с модулем 0,9 и содержит, мас. SiO₂ 7,4; Na₂O 8,5.

Катионообменная способность получаемого алюмосиликата натрия по иону кальция составляет 200 мг/г.

П р и м е р 4, В реактор, содержащий 1,2 м³ воды заливают 0,9 м³раствора натриевой щелочи концентрацией 40% по основному веществу и при постоянно работающей мешалке загружают 1,0 т кремнегеля, содержащего, мас. SiO₂ 28,5; Al 2,56; H₂O 59,4. Мольное отношение исходных компонентов (в пересчете на окислы) составляет SiO₂ Na₂O Al₂O₃ 1:1,3:0,1.

После разогрева рабочей смеси до температуры кипения и выдержке при этой температуре в течение 1,5 ч получают суспензию алюмосиликата натрия в растворе жидкого стекла. Раствор жидкого натриевого стекла имеет модуль 1,1 и содержит, мас. SiO₂ 8,7; Na₂O 8,2. Катионообменная способность алюмосиликата натрия по иону кальция составляет 140 мг/г в пересчете на сухое вещество.

П р и м е р 5. В реактор, содержащий 1,2 м³ воды заливают 0,9 м³раствора натриевой щелочи концентрацией 40% по основному веществу. Далее при постоянно работающей мешалке загружают 1,0 т кремнегеля, содержащего, мас. SiO₂ 28,5; Al 4,61; H₂O 56,5.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМОСИЛИКАТА НАТРИЯ, включающий взаимодействие раствора гидроксида натрия с кремнегелем, являющимся отходом производства фторида алюминия, при повышенной температуре, отличающийся тем, что взаимодействие ведут при молярном соотношении исходных реагентов в пересчете на оксиды SiO₂ Na₂O Al₂O₃ 1 (0,8 ^oC 1,5) (0,1 ^oC 0,18).