Способ получения кремнезоля
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС е ВУ
Союз Соеетскнк
Социалистических
Республик
С 01 И ЗЗ/142 с присоединением заявки М— ГасударственныМ квмктет СССР ва делам нзабретенкн н вткрытнй (23) Приоритет— Опубликовано 23.03,81. Бюллетень Ж 11 (53) УДК -546.284-31(088.8) Дата опубликования описания 25.03.81 В, Г. Чухланцев, Д. С, Рутман, А, А. Поспело 85. М. Гадкий и И. E. Скороходова (72) Авторы изобретения Уральский ордена Tpyaoaoro Красного Знамени институт им. С, М, Кирова и Восточный научн и проектный институт огнеупорной промыш (7!) Заявители (.54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНЕЗОЛЯ Изобретение относится к технологии . олучения водных кремнезолей, применяемых в производстве бумаги, в мастиках для полов, в текстильной промышленности, в органических полимерах, в качестве коагулянта при очистке воды и промпродукта 5 при получении цеолитов. Известен способ получения кремнезоля, основанный ю удалении ионов щелочных металлов из растворов силикатов с помо о щью KQtHoHHTB в Н -форме и последующей регенерацией смолы растворами кислот (1) Недостатком известного способа является многообразие и большие объемы аппаратуры, энергоемкость, использование дорогих и дефицитных реагентов, кроме того, при использовании ионообменного способа образуются большие объемы жидких отходов, содержащих остаточное жидкое стекло, взвешенный кремнезем, серную кислоту и сульфат натрия (до 50-80 г/л), после ионообменных колонн получаются слабокислые кремнезоли, склонные к гелированию. Для стабилизации в них вводят 2 едкие щелочи, многоатомные спирты, эфиры и т.д. С введением добавок обычно ухудшаются показатели кремнезолей (уве-личение размера коллоидных частиц, уменьшение клеящей способности), ограничиваются области их примейения (например, введение ионо щелочных металлов снижает термостойкость изделий). Наиболее близким к предлагаемому является способ получения кремнезоля путем обработки спликатсодержашего соешшения (силиката натрия) разбавленной серной кислотой. при перемешивании введсние в смесь спирта или ацетона, выдерживание смеси при пониженной температуре для высаливания кристаллов сульфата натрия, отделения их фильтрацией, разбавления раствора кремнезоля водой и удаления из него органического соединения отгонкой при пониженном давлении(." . К недостаткам известного способа относится: использование дорогостоящих легколетучих огне- и взрыгоопаспых растворителей, необходимость- прове;юнпч проJLBcca при пониженных температурах, а также невысокая устойчивость кремнезолы (несколько часов). Цель изобретения — упрошение процесса и увеличение устойчивости кремнезоля. Поставленная цель достигается тем, что в качестве силикатсодержашего соединения используют силикат кальция или материалы На его основе при мольном соот.ношении серной кислоты к СаО 0,8-1,4:1,, а обработку ведут при температуре -5-70"С в течение 3-100 мин. В качестве сырья используют волластонит, ранкинит, ларнит, Са Б» О Са Ь» О, Ca> Б» 04, доменные шлаки и шлаки производств ферросплавов, отходы мегасиликата кальция и им подобные материалы. Их измельчают or 0,1 мм до . 0,1 мкм (например, иэмельчение в вибромельницах) и дозируют в виде попошков или водных суспензий в реактор с серной кислотой с концентрацией от 40 до 150 г/л. Потребное количество серной кислоты рассчитывается, исходя из содержания в исходном сырье оксида кальция, и может составлять от 0,8 до 1,4 молей на моль СаО. В случае недостатка серной кислоты получаются наиболее чистые кремнезоли с рН 3,5-5,2, но требуется более строгий контроль рН суспенэии для исключения гелирования золя. При избытке кислоты получение кремнезолей можно вести при повышенных температурах 40-70 С. Наиболее целесообразно 0 процесс проводить в интервале температур -5-35 С. Продолжительность кислотного выщелачивания и кристаллизации гипса зависит .от многих факторов: концентрации Н Я>04 и суспензии, зернения материала, интен° сивности перемешивания, температурного режима, кристаллохимических особенностей ре нетки кальциевого силиката, необходимого значения рН кремнезоля и т.п .. Кремнезоль и осадок на основе гипса разделяют отстойным центрифугированием или быстрым фильтрованием. Получаемые кремнеэоли в зависимости от условий организации технологии характеризуются следующими параметрами: выход оксида кремния в золь or.20 до 75%; 1 концентрация 5» Og в кремнезоле 1280 г/л (возможно увеличение концентрации с 12-50 до 80-120 г/л упариванием при рН менее 3,2); рН от 0,8 до 5,2 (определяется соотношением Н Я04 .СаО и условиямь выщелачивания)„. при рН выло 0,8 золь практически не содержит калыдг ; устойчивость кремнезолей — ог 8) 48 9 4 нескольких часов до 20-25 суток. Гипсосодер>кашне шламы содержат 42-67 масс.% Ca+.04. 2Н,>0, 12-7 Q» 02 и 46-26 воды. Их рекомендуется использовать в качестве строительного гипса после термообработки при 3. 15-125 С. Пример 1 . .Измельченный до 0,1 мм спек метасиликата кальция, содержащий 49,4 массЛ CaG и 50,6% с>» О, 0 смешивают с 10 -ным раствором серной кислоты в соотношении: 100 вес. частей спека и 950 вес. части раствора кислоты. Температуру смеси поддерживают не выше 18-25 С. Полученную суспенэию о перемешивают 45 мин, затем разделяют твердую и жидкую фазы фильтрованием при разрежении 680 700 мм рт,ст. В результате получают 607 вес.ч. кислого кремнезоля и 335 вес.ч. шлама. Кремр0 незоль содержит 57 г/л двуокиси кремния, его плотность 1,053 г/см, кальций, практически не обнаруживается. Выход кремния из метасиликата кальция в кремнеэоль составил 64,7 . Часть воды испарилась во время реакции и при фильтровании. Шлам содержит 151 вес. часть гипса (Ca504 2Н20) и 17,8 вес,ч. 5»0g, остальное вода. Пример 2 ° 100 вес.частей спека З0 состава прим. 1 и 900 вес.частей 9%-ной серной кислоты перемешивают в течение 20-30 мин, не допуская увеличения рН выше 1,8-2,0 и температуры выше 1825 С. После отделения шлама фильтрова 35 нием получают 690-720 вес.ч. кремнезоля с рН от 1,65 до 1,95 и концентрацией 6< 02 or 27 до 46 г/л, кальций практически отсутствует. Выход кремния в кремнезоль составляет 35-49%. Устой-. чивость кремнезоля от 3-х до 26 сут. Кроме того, получают 300-310 вес.ч. белого шлама, содержащего 43-45% гипса, 7-9% 5» 0, 15-2% Ca5»03 и остальное — вода. Пример 3. Шлам производства 45 ферросплавов, содержащий: СаО 44,5» О 51 5, АР О 2 2, FeO 1 8 и МфО 0,2 массЛ, измельчают до 0,1 мм, 2 кг измельченного материала всыпают на холоду при перемешивании в 18,5 кг 50 9,1 7%-ного раствора Н 50, Смесь пе7 ремешивают 30 мин, затем твердую и жидкую фазы разделяют отстойным ценгрифугированием. Получают 15,7 л .кремнезоля с концентрацией 49,4 г/л оксида кремния, рН 1,54, его плотность 1,046 г/см . Выход кремния в золь равен 75,2%. Кроме того, получают 3,8 кг гипсового шлама. 5 81 Пример 4. 2 кг измельченного до 0,1 мм доменного шлака, содержащего Са0 48,5, 5< 0 33,9,;.И 0 9,2 M(O 3,5, М tq 0 0,36 Fe 0-1,3 и 1,5 масс,%, смешивают с 12,7 л 12,4%-ной Н<504. В процессе смешения и выщелачивания температуру поддерживают 3-5 С. Через 90 мин суспензию раэО деляют фильтрованием и получают 8,5 л кремнезоля с концентрацией 47,7 г/л, pH=O,76. Выход кремния в эоль 59,7%. Кремнеэоль практически не содержит кальция, магния, алюминия, железа, марганца. Устойчив в течение 5-7 сут при 18-25ОС. Также получают 6,8 кг влажного шлама. Пример 5. 2 кг доменного шлака (прим.4) смешивают с 12,7 л 12,4%-ной Н 904. Выщелачивание ведут 10 мин при 70 С.. Кремнезоль и шлам разделяют фильтрованием и получают 9,3 л кремнеэоля, содержащего 41,08г/л 51 0, pH=O 95. Выход кремния в крем485- с d незоль 56,4%. Кремнвзоль устойчив более 100 ч при 20-25 С. Формула изобретения Способ получения кремнезоля путем S обработки силикатсодержащего соединения разбавленной серной кислотой при перемешивании с последующим отделением целе вого продукта, о r л и ч а ю щ и и с s тем, что, с целью упрощения процесса и и увеличения устойчивости кремнеэоля, в качестве силикатсодержащего соединения используют силикат кальция или материалы на его основе при.мольном соотношении серной кислоты с Са0 0,8-1,4:1, 1 а обработку ведут при температуре -570 в течение 3-100 мин. . о Источники - информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США No..3655578, 20 кл. 252-313, 1971. 2. Патент CILIA N 2285477, . кл. 252-313, 1942. Составитель Л. Андруцкая Редактор Л. Белоусова Техред М. Лоя Корректор В. Бутяга Заказ 043/32 Тираж 50 5 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий I 13035, Москва,. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "1Ьтент", г. У:кгород, ул. Проектная, 4
