Способ получения силикатов натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества

Изобретение относится к области производственных технологий, а именно к способам получения силикатов натрия. Способ получения силикатов натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества с содержанием воды менее 15 мас.% и силикатным модулем 1,3-4,0 осуществляют путем распылительной сушки водного препарата силиката натрия и отжига силиката натрия с содержанием воды равным, по меньшей мере, 15 мас.%. Водный препарат силиката натрия нагревают до температуры 35-90°С. Затем активируют до начала сушки путем пропускания его потока сквозь магнитное поле напряженностью 250-750 кА/м в любой точке охватываемой им части потока водного препарата силиката натрия. Время воздействия магнитного поля на любую точку охватываемой им части потока водного препарата силиката натрия составляет, по меньшей мере, 10-12 секунд. Затем осуществляют отжиг высушенного распылительной сушкой силиката натрия с использованием горячего газа, имеющего температуру не менее 200°С. Техническим результатом является получение силиката натрия, обладающего повышенной скоростью растворения в воде, по меньшей мере на 20% требующего меньше времени. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области производственных технологий, а именно к способам получения силикатов натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества, и найдет использование преимущественно в тех областях техники, в которых они в своем применении проходят стадию растворения в воде, например: в строительстве (силикатные вяжущие), в машиностроении (связующее при изготовлении форм и стержней), в целлюлозно-бумажной промышленности (для пропитки бумажной массы), в химической промышленности (для производства катализаторов, белой сажи, синтетических моющих средств), в лакокрасочной промышленности (пленкообразователи в составе силикатных красок) и др.

Известно получение силикатов натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества с содержанием воды менее 25 мас.%, с использованием распылительной сушки водного препарата силиката натрия (патент US №3838192, С 01 В 33/32, 1974 г.).

Известно получение силикатов натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества с содержанием воды не ниже 17 мас.%, с использованием распылительной сушки водного препарата силиката натрия (В.И.Корнеев, В.В.Данилов // "Производство и применение растворимого стекла". Л., "Стройиздат". - 1991 г. - С.146-147).

Известно получение силикатов натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества с содержанием воды менее 15 мас.%, силикатным модулем - молярным отношением SiO₂:Na₂O, равным 1,3-4,0, путем распылительной сушки водного препарата силиката натрия и отжига высушенного распылительной сушкой силиката натрия с содержанием воды, равным по меньшей мере 15 мас.%, в аппарате с мешалкой при температуре 40°С; определение концентрации с помощью электропроводности, имеющих скорость растворения в стандартных условиях (срок, необходимый для растворения 95 мас.% 5 г силиката натрия в 500 г деминерализованной воды), не превышающую 60 секунд (патент RU 2143998, С 01 В 33/32, C 11 D 3/08).

Этот способ получения силикатов натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества наиболее близок к заявляемому по совокупности существенных признаков и принят за прототип.

Недостатком способа-прототипа является то, что полученные с его использованием силикаты натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества не обладают повышенной скоростью растворения в воде, являющейся ценным технологическим свойством.

Задачей изобретения является разработка способа получения силикатов натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества с содержанием воды менее 15 мас.%, силикатным модулем, равным 1,3-4,0, обладающих повышенной скоростью растворения в воде, при которой время, необходимое для их растворения в стандартных условиях (95 мас.%/40°С), по меньшей мере на 20% меньше времени, требующегося для растворения силикатов натрия, полученных известными способами из одной и той же партии водного препарата силиката натрия, имеющих силикатный модуль и содержание воды одинаковые с предлагаемыми силикатами натрия.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом способе получения силикатов натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества с содержанием воды менее 15 мас.%, силикатным модулем - молярным отношением SiO₂:Na₂О, равным 1,3-4,0, путем распылительной сушки водного препарата силиката натрия и отжига высушенного распылительной сушкой силиката натрия с содержанием воды, равным по меньшей мере 15 мас.%, водный препарат силиката натрия предварительно нагревают до температуры 35-90°С и затем активируют до начала сушки путем пропускания его потока сквозь магнитное поле напряженностью 250-750 кА/м в любой точке охватываемой им части потока водного препарата силиката натрия, время воздействия магнитного поля на любую точку охватываемой им части потока водного препарата силиката натрия по меньшей мере 10-12 секунд, после чего осуществляют отжиг высушенного распылительной сушкой силиката натрия с использованием горячего газа, имеющего температуру не менее 200°С, причем водный препарат силиката натрия нагревают предпочтительно до температуры 60°С, а активацию водного препарата силиката натрия выполняют по меньшей мере за 1-6 мин до начала его сушки.

Технический результат, получаемый за счет использования заявляемого способа, состоит в том, что значительно улучшаются технологические свойства силикатов натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества, а именно не менее чем на 20% сокращается время их растворения в воде, что имеет важное значение в производственном процессе. Таким образом, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволила получить новые физико-химические характеристики силикатов натрия по сравнению с известными.

Работоспособность способа получения силикатов натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества демонстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Способ осуществляется следующим образом. В качестве водного препарата силиката натрия используют часть партии жидкого стекла, имеющего концентрацию силиката натрия 35 мас.% и силикатный модуль - молярное отношение SiO₂:Na₂O равным 2,5:1. Выполняют следующие операции:

- нагревают жидкое стекло до температуры 60°С;

- активируют нагретое жидкое стекло путем пропускания его потока сквозь магнитное поле напряженностью 250 кА/м в любой точке охватываемой им части потока водного препарата силиката натрия, с помощью омагничивающего устройства российской фирмы "ЭРГА", время его воздействия на поток жидкого стекла 10 секунд;

- спустя 1 минуту после активации жидкого стекла его сушат и отжигают в распылительной сушилке российской фирмы "ВНИИКП", используя горячий газ (воздух), имеющий температуру 250°С, в течение времени, обеспечивающего остаточное содержание воды в силикатах натрия 12,5 мас.%.

В результате получают предлагаемые силикаты натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества, имеющие силикатный модуль равным 2,5 и содержание воды 12,5 мас.%.

Определяют время, необходимое для растворения 95 мас.% 5 г предлагаемых силикатов натрия, полученных по заявляемому способу, в 500 г деминерализованной воды в аппарате с мешалкой при температуре 40°С (определение концентрации с помощью электропроводности). При этом срок растворения полученных силикатов натрия составил 23 секунды.

Пример 2.

Получение силикатов натрия по способу-прототипу. В качестве водного препарата силиката натрия используют часть той же самой партии жидкого стекла, которая использовалась в примере 1, имеющего концентрацию силиката натрия 35 мас.% и силикатный модуль - молярное отношение SiO₂:Na₂О равным 2,5:1. Жидкое стекло сушат и отжигают в распылительной сушилке российской фирмы "ВНИИКП", используя горячий газ (воздух), имеющий температуру 250°С, в течение времени, обеспечивающего остаточное содержание воды в силикате натрия 12,5 мас.%.

В результате получают известные силикаты натрия в виде мелкодисперсных гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества, имеющие силикатный модуль равным 2,5 и содержание воды 12,5 мас.%.

Определяют время, необходимое для растворения 95 мас.% 5 г силикатов натрия, полученных по известному способу, в 500 г деминерализованной воды в аппарате с мешалкой при температуре 40°С (определение концентрации с помощью электропроводности). При этом срок растворения данных силикатов натрия составил 30 секунд.

Из сравнения полученных результатов испытания можно видеть, что время растворения в одних и тех же стандартных условиях силикатов натрия, полученных по примеру 1, меньше времени растворения силикатов натрия, полученных по примеру 2, примерно на 23%.

Пример 3.

В качестве водного препарата силиката натрия используют часть партии жидкого стекла, имеющего концентрацию силиката натрия 55 мас.% и силикатный модуль - молярное отношение SiO₂:Na₂О равным 2,0:1.

Выполняют следующие операции:

- нагревают жидкое стекло до температуры 90°С;

- активируют нагретое жидкое стекло путем пропускания его потока сквозь омагничивающее устройство российской фирмы "ЭРГА", обеспечивающее напряженность магнитного поля 750 кА/м в любой точке охватываемой им части потока водного препарата силиката натрия и время его воздействия на поток жидкого стекла 12 секунд;

- спустя 6 минут после активации жидкого стекла его сушат и отжигают в распылительной сушилке российской фирмы "ВНИИКП", используя горячий газ (воздух), имеющий температуру 250°С, в течение времени, обеспечивающего остаточное содержание воды в силикатах натрия 7,6 мас.%.

В результате получают силикаты натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества, имеющие силикатный модуль равным 2,0 и содержание воды 7,6 мас.%. Определяют время, необходимое для растворения 95 мас.% 5 г предлагаемых силикатов натрия, полученных по заявляемому способу, в 500 г деминерализованной воды в аппарате с мешалкой при температуре 40°С (определение концентрации с помощью электропроводности). При этом срок растворения полученных силикатов натрия составил 19 секунд.

Пример 4.

Получение силикатов натрия по способу-прототипу. В качестве водного препарата силиката натрия используют часть той же самой партии жидкого стекла, которая использовалась в примере 3, имеющего концентрацию силиката натрия 55 мас.% и силикатный модуль - молярное отношение SiO₂:Na₂O равным 2,0:1. Жидкое стекло сушат и отжигают в распылительной сушилке российской фирмы "ВНИИКП", используя горячий газ (воздух), имеющий температуру 250°С, в течение времени, обеспечивающего остаточное содержание воды в силикатах натрия 7,6 мас.%.

В результате получают силикаты натрия в виде мелкодисперсных гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества, имеющие силикатный модуль равным 2,0 и содержание воды 7,6 мас.%.

Определяют время, необходимое для растворения 95 мас.% 5 г силикатов натрия, полученных по способу-прототипу, в 500 г деминерализованной воды в аппарате с мешалкой при температуре 40°С (определение концентрации с помощью электропроводности). При этом время растворения данных силикатов натрия составило 24 секунды.

Из сравнения результатов испытания можно видеть, что время растворения в одних и тех же стандартных условиях силикатов натрия, полученных по примеру 3, меньше времени растворения силикатов натрия, полученных по примеру 4, примерно на 21%.

Таким образом, силикаты натрия в виде мелкодисперсных гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества, полученные по заявляемой технологии, обладают повышенной скоростью растворения в воде, при которой время, необходимое для растворения 95 мас.% 5 г силиката натрия в 500 г деминерализованной воды в аппарате с мешалкой при температуре 40°С, по меньшей мере на 20% меньше времени, требующегося для растворения в тех же условиях силикатов натрия в виде мелкодисперсных гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества, полученных известным способом из одной и той же партии водного препарата силиката натрия и имеющих одинаковые силикатный модуль и содержание воды.

Заявляемая технология получения силикатов натрия в виде мелкодисперсных гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества прошла производственные испытания, показала высокую эффективность, надежность получаемых результатов и может широко использоваться в промышленном производстве.

1. Способ получения силикатов натрия в виде мелкодисперсных пористых гидратированных частиц твердого рентгеноаморфного вещества с содержанием воды менее 15 мас.%, силикатным модулем - молярным отношением SiO₂:Na₂O=1,3-4,0 путем распылительной сушки водного препарата силиката натрия и отжига высушенного распылительной сушкой силиката натрия с содержанием воды, равным, по меньшей мере, 15 мас.%, отличающийся тем, что водный препарат силиката натрия предварительно нагревают до температуры 35-90°С и затем активируют до начала сушки путем пропускания его потока сквозь магнитное поле напряженностью 250-750 кА/м в любой точке охватываемой им части потока водного препарата силиката натрия, время воздействия магнитного поля на любую точку охватываемой им части потока водного препарата силиката натрия, по меньшей мере, 10-12 с, после чего осуществляют отжиг высушенного распылительной сушкой силиката натрия с использованием горячего газа, имеющего температуру не менее 200°С.

2. Способ получения силикатов натрия по п.1, отличающийся тем, что водный препарат силиката натрия нагревают предпочтительно до температуры 60°С.

3. Способ получения силикатов натрия по п.1, отличающийся тем, что активацию водного препарата силиката натрия выполняют по большей мере за 1-6 мин до начала его сушки.