Способ получения жидкого натриевого стекла

 

Использование: для производства жидкого натриевого стекла, предназначенного для литейного производства, применения в строительстве в качестве клеящего компонента. Способ включает обработку кремнийсодержащих отходов производства раствором едкого натра. Компоненты смешивают при температуре 20 80°С, а количество вводимой воды определяют по формуле, приведенной в описании изобретения. 1 табл.

Изобретение относится к области получения жидкого натриевого стекла, применяемого в литейном производстве, при изготовлении строительных материалов в качестве клея.

Наиболее близким является способ получения жидкого стекла мокрым способом. Он основан на растворении аморфного кремнезема в растворах едких щелочей под давлением в автоклавах-реакторах. Технологическая схема по приготовлению жидкого натриевого стекла представляет собой емкости для хранения компонентов, вибромельницу, бак-смеситель, автоклав-реактор и хранилище для приготовленного жидкого стекла.

Однако предложенный способ имеет ряд недостатков: приготовление жидкого стекла требует две стадии для его приготовления, а именно последовательное прохождение смеси через вибромельницу, бак-смеситель и автоклав-реактор; необходимость поддержания достаточно высоких давлений в автоклаве-реакторе. Это приводит к усложнению технологии приготовления жидкого натриевого стекла, увеличению расхода энергии, необходимости принятия дополнительных мер безопасности, которые необходимы при работе с оборудованием под давлением.

Цель изобретения снижение энергетических затрат на приготовление жидкого натриевого стекла.

Цель изобретения достигается тем, что по предлагаемому способу в качестве кремнийсодержащего материала берутся тонкодисперсные отходы производства кремния и ферросплавов и растворение их в растворе NaOH. При необходимости добавляют воду в соответствующей пропорции. Содержание компонентов, мас. SiO₂ 89-92; Fe₂O₃ 2-0,4; Al₂O₃ 2-0,5; CaO 1-2,3; MgO 0-1; K₂O+Na₂O 0-2; SO₃ 0-0,6; SiC 0-0,45; ппп 1-2.

Способ осуществляется следующим образом. В бак-реактор загружают расчетное количество тонкодисперсного отхода производства кремния, заливается вода и перемешивается. После получения однородной массы в реактор заливается раствор NaOH. Температура компонентов по предложенному способу должна быть в пределах 20-80^оС. При более низкой температуре скорость реакции резко замедляется, повышение температуры компонентов выше 80^оС приводит к увеличению температуры реакции свыше 100^оС, что приводит к кипению смеси (см. таблицу) и неизбежно ведет к усложнению технологии приготовления жидкого натриевого стекла.

Время перемешивания компонентов в реакторе продолжается в зависимости от температуры реакции, а по завершении ее жидкое стекло сливается в накопитель.

Существенным отличием предлагаемого способа является то, что необходимое количество добавляемой воды (Х) должно соответствовать зависимости: X +ηY (1) где Y количество отхода производства кремния, т; Z количество раствора NaOH, т; Y₁ истинный объем отхода производства кремния, м³; Z₁ объем NaOH, м³; γ необходимая плотность жидкого натриевого стекла, т/м³; η безразмерный коэффициент равный 0,55-0,65.

Пример расчета компонентов может быть следующий: необходимо получить жидкое натриевое стекло с силикатным модулем m 2,5 и плотностью 1,5 г/см³.

Исходные данные: плотность кремнийсодержащего отхода 2,2 г/см³; плотность раствора NaOH 1,5 г/см³.

Для получения жидкого силикатного стекла с модулем 2,5 необходимое количество раствора NaOH на 100 кг кремнийсодержащего отхода производства определяется по известной формуле: L · где L количество каустической соды, м³; Y количество кремнийсодержащего отхода производства, кг; m силикатный модуль;
n содержание окиси кремнезема в отходе производства кремния, доля единицы, принимаем равным 0,9;
1,29 коэффициент, учитывающий разницу молекулярных весов Na₂O и NaOH
С_м.о массовая концентрация, выражающая содержание массы растворенного вещества в единице объема раствора кг/м³
L 0,066м³ 66л т.е. необходимо 66 л раствора NaOH или по весу 66 х 1,50 99 кг.

Необходимое количество воды по формуле (1) равно
X + 0,6·0,1
+ 0,06 0,1236т
После проведенного расчета компоненты при необходимости подогревают и смешивают в следующей последовательности отход производства кремния вода раствор NaOH.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО НАТРИЕВОГО СТЕКЛА, включающий обработку кремнийсодержащих отходов производства раствором едкого натра, отличающийся тем, что смешивают компоненты, имеющие температуру 20 80^oС, при этом количество дополнительно вводимой на обработку воды определяют по формуле

где X количество воды, т;
V количество отхода производства кремния, т;
Z количество раствора NaOH, т;
Y₁ объем отхода производства кремния, м³;
Z₁ плотность получаемого жидкого натриевого стекла, т/м³;
γ объем NaOH, м³;
h 0,55 0,65 безразмерный коэффициент.

РИСУНКИ

Рисунок 1