Способ получения сферических частиц двуокиси кремния

 

О П И С А Н И Е.

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<- 784751 (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 04 ° 11 ° 75 (21)2185806/23-26 (23) т(риоритет — (32) 0 3. 11. 74 (5()М. Кл.

С 01 В 33/12

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (33) Великобритания (31) 47991/74

Опубликовано30.1180. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 301180 (53) УДК 546. .284-31 (088.8) Иностранцы

Мартинус Ян Лодевиик Ван Бэм(Нидерланды) и Найджел Вагстафф(Великобритания) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б. В." (Нидерланды) (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ

ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ

Изобретение относится к области производства двуокиси кремния, в частности к способам получения ее в виде сферических частиц, применяемых в качестве катализаторов или их но- 5 сителей, адсорбентов, сушильных агентов и ионообменников.

Известно получение частиц двуокиси кремния из силиката щелочного металла путем его осаждения кислотой с fp последующей сушкой полученного осадка (1) .

Известный процесс позволяет получить порошкообразную двуокись кремния различной дисперсности благодаря ва- 15 риации температуры, времени, рН и других условий осаждения.

Известей способ полученкя сферических частиц двуокиси кремния путем смешивания растворов силиката щелоч- 20 ного металла и минеральной кислоты, превращения получаемого гидрозоля в капельный вид, желатиниэации капелек в несмешиваемои с водой жидкости с получением гидрогельных частиц, удаления из этих частиц щелочного металла, сушки их и прокаливания )„2 .

Известный способ однако,не позволяет получить продукт с высокой прочностью на раздавливание (более 30

12 кгс/см) и достаточной водостойкости

Целью изобретения является повышение водостойкости и прочности на раздавливание в насыпном виде сферических частиц двуокиси кремния.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения сферических частиц двуокиси кремния путем смешивания водных растворов силиката щелочного металла и минеральной кислоты, превращения полученного гидрозоля в капельный вид, желатинизации капелек в несмешиваемой с водой жидкости, выпаривания из полученных частиц гидрозоля по меньшей мере 25% воды, удаления из высушенных частиц гидрогеля щелочного металла и с последующей их дополнительной сушкой и прокаливанием. Отличие данного способа состоит в том, что частицы гидрогеля перед удалением из них щелочного металла подвергают дополнительной сушке.

Технология осуществления способа по изобретению состоит в следующем.

Смешивают водный раствор силиката щелочного металла, например натрия, с водным раствором минеральной кисло784751 ты, например серной, путем подачи их порознь в смесительную камеру. "месь перемешивают и образовавшийся гидро- золь желатинизируют в жидкости, которая не смешивается с водой. Этот процесс осуществляют, например, путем выпускания гидрозоля через маленькое отверстие в дне смесительной камеры в верхнюю часть вертикальной трубки, наполненной минеральным масдом. Желатиниэация при этом происходит при опускании капелек гидроэоля вниз через масло. На дне трубки сфе4 рические частицы гидрогеля попадают в воду, отделяются от. воды, например, фильтрованием, промываются, а затем подвергаются стадии удаления воды, которую можно проводить в том же масле, где происходит желатиниэация.

Удаление воды из сферических частиц возможно различными способами, например: 20 а) нагревом частиц гидрогеля до

100 С при пониженном давлении; б) нагревом частиц гидрогеля до температуры выше 100 С в потоке воздуха, 25 в) нагревом частиц гидрогеля до температуры около 100 С при пониженном давлении с последующим нагревом о ,частиц до температуры около 500 С н потоке воздуха, 30

r) нагревом частиц гидрогеля до температуры ныл:е 100 >С в автоклаве под давлением, е) нагревом частиц гидрогеля н потоке воздуха или пара.

После удаления путем испарения по меньшей мере 25Ъ воды, содержащейся в частицах гидрогеля, уменьшают содержание щелочного металла в частицах гидрогеля в воднои среде до значений менее 1 вес.Ъ,в расчете на сухое ве- 4О щество. Удаление щелочного металла может быть легко осуществлено путем обработки частиц гидрогеля водным раствором нитрата аммония до достижения требуемого содер>кания щелочного металла.

В заключении частицы гидрогеля высушивают и прокаливают, например, путем нагрева частиц в течение определенного времени до темпеРатУРы 100200 и 450-550 С сЬответственно.

Согласно изобретению возможно введение в частицы двуокиси кремния наполнителя, например глинозема, с целью увеличения пористости конечных частиц двуокиси кремнияу а также для снижения их стоимости. Введение наполнителя н частицы двуокиси кремния может быть легко осуществлено путем добавления наполнителя к водному раствору силиката щелочного металла и/или к Я) водному раствору кислоты, смешением которых получен гидрозоль. Примерами пригодных наполнителей являются каолин, монтмориллонит, бенто ит, осажденные кремнеэемистые наполнители, глины, цеолиты и аморфные осажденные алюмосиликаты..

Поскольку присутствие наполнителя в конечных частицах двуокиси кремния мо;кет в определенной мере снижать их прочность на раздавливание в насыпном ниде, то его количество нецелесообразно увеличивать более 25Ъ в гидрозоле от содержания в нем двуокиси кремния.

Данный способ позволяет таким образом повысить водостойкость сферических частиц двуокиси кремния в 2-3 раза по сравнению с известным продуктом и увеличить прочность их на раздавливание до максимального значения, которое может быть измерено существующими методами определения этой характеристики.

Пример 1. Водный раствор натриевого жидкого стекла, содержащий

12 вес. Ъ S 0, с молярным соотношением Na20/SiO<0,3 длительно перемешивают в смесительной камере с водным

1,2 н. раствором серной кислоты при объемном отношении раствор кислоты: раствор жидкого стекла 0,75. Смесь оставляют на несколько секунд в смесительной камере, после чего полученный гидрозоль превращают в капельки, которые подают в вертикальную цилиндрическую трубку длиной 1,8 м, наполщ:иную парафиновым маслом с температурой 25ОC и осуществляют при падении в трубке их желатиниэацию. Образующиеся сферические частицы гидрогеля на дне трубки подают при падении их в воду с температурой 25 >С из которой их отделяют фильтрованием, затем промывают водой.

Полученные частицы гидрогеля анализируют на содер>кание влаги путем их нагревания в течение 3 ч от комD натной температуры до 600 С.

Часть полученных частиц с содержа,нием влаги 90 вес.Ъ далее сушат в течение 2 ч при 100ОС и пониженном давлении до снижения в них влаги до

18 вес.Ъ, после этого частицы обрабатывают водным раствором нитрата аммония, высушивают их в течение 2 ч при 100 >С и прокаливают при 500 >С в течение 3 ч.

Полученные сферические частицы имеют водостойкость 95Ъ и прочность на раэдавливание в насыпном виде более 16,7 кгс/см.

Пример 2. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, но при условии сушки частиц перед обработкой их нитратом аммония при 120 С в токе воздуха в течение 3 ч.

Полученные сферические частицы имеют водостойкость 93Ъ и прочность на раэдавливание более 16,7 кгс/см

Пример 3. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, но при условии их нермообработки перед обра784751

Формула изобретения

Составитель Л. Романцева

Редактор 3. Ходакова Техред H.Ковалева КорректорС. шекмар

Заказ 8590/66 Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент" r. Ужгород, ул. Проектная, 4 боткой нитратом аммония путем сушки в течение 2 ч при 100 С и пониженном давлении с последующим прокаливанием о в течение 3 ч при 500 С в потоке воздуха до снижения н них влаги до

3 вес.Ъ. S

Свойства получаемых частиц аналогичны описанным н примере 1.

Пример 4, Процесс осуществляют по примеру 1, Но при условии удаления из частиц воды путем их кон- g тактирования с парафиноным углеводным маслом в течение 6 ч при 150 С до содержания 12 нес.Ъ влаги.

Полученные сферические частицы имеют водостойкость 96% и прочность на разданливание более 16,7 кгс/см

Пример 5. Процесс осуществляют по примеру 1, но при нагревании частиц в течение 4 ч в антоклаве при

120 С под давлением до снижения н них воды до 60 вес.Ъ с последующей 20 их обработкой гидратом окиси алюминия..

Водостойкость полученных сферических частиц — 98Ъ и прочность на раздавлинание в насыпном виде — более 25

16, 7 к гс/см

Процесс осуществляют по примеру

1, но при условии введения в водный раствор натриеного жидкого стекла

12 r порошкового каолиноного наполнителя в расчете на 1 л раствора.

Конечные сферические частицы имеют нодостойкость 91% и прочность на разданливание более 15 кгс/см

Оптимальность предлагаемых условий получения сферических частиц днуокимы кремния определяется следующим обоснонанием.

При удалении воды из частиц гидрогеля перед снижением н них щелочного металла по изобретению,например, ро 67%, но не путем выпаривания, или при удалении воды выпариванием, но до величины меньшей (20о-),чем по изобретению, показатели водостойкости, и прочности полученных "ферических частиц значительно ниже, чем частиц, полученных по изобретению и описанных в примерах,и составляет 43 3 и 5кгс/c4;..

50% и 8 кгс/см соответственно.

Высокая нодостойкость и прочность на разданливание в насыпном виде предложенных сферических частиц двуокиси кремния значительно расширяют область ее применения в каталитической технике. Они могут применяться в качестве катализаторов в различных процессах химической и нефтеперерабатывающей промышленности, особенно в качестве носителей катализаторов при гидроде" металлизации тяжелых минеральных масел и при эпоксидировании органической гидроперекисью ненасыщенных соединений с этиленовой связью.

Способ получения сферических частиц двуокиси кремния, включающий смешивание водных растворов силиката щелочного металла и минеральной кислоты, превращение полученного гидрозоля и капельный нид, желатиниэацию капелек в несмешинаемой с водой жидкости, удаление из полученных частиц гидрогеля щелочного металла, сушку их и прокаливание, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения водостойкости и прочности на раэданлинание н насыпном виде целеного продукта, иэ частиц гидрогеля перед удалением иэ них щелочного металла выпаривают по меньшей мере 25% воды.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

1. Айлер P.Ê. Коллоидная химия кремнезема и силикатон. М., Госстройиздат, 1959, с. 137-141.

2. Патент США 9 2386810, кл. 252-451, опублик. 1915.