Способ получения растворимых силикатов щелочных металлов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

«ii988767 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22).Заявлено 26.02.81 (21)3281102/23-26 (у )М g+ з

С 01 В 33/32 с присоединением заявки МГосударствеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет— Опубликовано 1501я 3. Бюллетень М2

РЗ) УДК 546.286 (088.8) Дата опубликования описания 15.01.83 (72) Авторы изобретения

М.А.Сафарян, М.С.Манучарян и ANÑàôàðÿí окоФ,ССР. (71) Заявитель Институт общей и неорганической химии AH (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ PACTBOPHMblX CHJIHKATOB

ЩЕЛОЧНЫХ METAJIJIOB

Изобретение относится к неорганической химии, к технологии получения растворимых силикатов, а именно к способам получения растворимых полисиликатов щелочных металлов или водных растворимых стеклообраэных силикатов натрий-калия, и может быть применено в литейной промваяенности, электродуговой сварке металлов, силикатных красках, теплоизоляционных материалах, клеющих и уплотняющих веществах, моющих средствах, .как депрессор пустой породы при флотации медно-молибденовых руд и др °

Известен способ получения силикатов щелочных металлов путем обработки песка (диоксида кремния) содовым раствором. Смесь из песка (диоксида кремния.)и водного раствора карбоната натрия готовят при соотношении S102.Nap (1:1)(26,:1), концентрации содового раст. вора 120 г/л йаоО ц S или 200 г/л

Na< CQ, давлении 65-270 фунт/дм и с = 155-213оC. Получают растворимые силикаты натрия с кремниевмм модулем 810е

Мае Ок кто (1: 1 ) — (2, 8: 1), и происходит полное растворение диоксида кремния в течение 62 ч и выше. При протекании реакции между карбонатом натрия и диоксидом кремния непрерывно удаляется диоксид углерода для поддержания необходимого давления и обеспечения успешного протекания реакции (1 ).

1р Недостатками известного способа являются низкая концентрация содового раствора (200 г/л НаоСОЗ) и полученного силикатного натриевого раствора, низкий кремниевый модуль (до SiO ..ЙаоОк ст= 2,8:1 ) полученного растворимого силиката.

Наиболее близким йо технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения силикатов щелочных металлов, заключающийся в обработке кварца или песка:водным раствором гидроокиси щелочного металла, в частности, гидроокиси натрия или калия, который смешивают с кварцем, 25 песком Н кр .Ниевой кислотой в смесительном устройстве при 200400оС, преимущественно при 200-270 С, до образования сухой сыпучей реакцион« ной смеси с молярным соотношением

_#_agO:810 т,0,5:1, а полученный из нее

988767,сухой продукт отводят из смесительного устройства С2 Х

Недостатками известного способа являются высокая температура процесса (до 400 С), большие теплознергетичЕские расходы, связанные с получены- 5 еМ сухой реакционной смеси, низкий, кремниевый модуль = 1:2, необходимость использования только каустической щелочи, прерывность процесса, объясняющаяся необходимостью и . Я трудностью отвода продукта иэ. смесительного устройства, и сложность процесса, связанная с необходимостью растворения полученного продукта для дальнейшего его использования, и связанные с этим тепловые расходы.

Цель изобретения — интенсификация процесса и повышение кремниевого модуля целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения . растворимых еиликатов щелочных металлов, включающему гидротермальную обработку высококремнеэемнистых пород щелочным раствором, содержащим карбонат натрия, при молярном соотношении На О„аэ т /Иа20ка 6 равным 0,43-0,46 для получения сМликата натрия, и при молярном соотношении На Ока, т/Иа20каб, равным

0,24-0,38 (К20 в пересчете на 30

Иа2Ока «), ДлЯ полУчениЯ силиката калия.

При одинаковых концентрациях щелочей в растворе, принимая щелочное соотношение Иа20к жт /О 43 Наб1 1

Иа20, арф людается уменьшение натриевой каустической щелочи и увеличение нат« риевого карбоната; Это приводит не 4О только к растворению одинаково, взятого количества диоксида кремнйя, но и к снижению кремниевого модуля, что объясляется увеличением аниона СО и равновесием 810>

Известно, что катион Na+ может соединять анион 81 02Ь . Кроме того, наблюдается и выделение в системе карбона,та натрия.

При .повышении щелочного соотношения Иа20кау «

>. 0,46 уменьшает2 каго ся содержание карбоната натрия, но увеличивается содержание натриевого каустика, что при равных условиях взятого диоксида кремния приводит к снижению кремниевого модуля. С увеличением же концентрации раствора натриевого карбоната и каустика по щелочному отношению начинает- g} ся осаждение карбоната натрия согласно системы равновесия.

Те же результаты получают и при

:использовании содосодержащего калиевого каустического раствора, где Я

ЩЕЛОЧНОЕ СООТНОШЕНИЕ Иа20яаж«

Иааок4РБ 0,24 - 0,38 (К О„; s пересчете на Йа20 каур« °

Снижение щелочного соотношения ниже 0,24 приводит к уменьшению калиевой каустической щелочи в растворе и увеличению натриевого карбоната (при одинаковых концентрациях общей щелочи и взятого диоксида кремния), Наблюдается снижение кремниевого модуля при увеличении аниона СО катион,К+ более щелочной может соединять анион 81 Э 02з . При увеличении аниона С02 снижается его з способность соединяться с анионом

si o$

С повышением щелочного соотношения Na20 кауст

> 0,38 при одинакоИа20кар6 во взятых количествах диоксида кремния, получаем раствор с низким кремниевым модулем. Увеличение общей концентрации щелочи при этом же соотношении приводит к осаждению карбоната натрия.

Таким образом, щелочное соотношение содосодержащего натриевого каустического раствора1Иа20 кают

Иа29„а х

= 0,43 — 0,46 обеспечивает получение силиката натрия с кремниевым мо дулем Бз.02

Иа20Ка уст соотношение Иа20кау «

НадО ка 6 при калиевом каустическом растворе силиката калия с кремниевым модулем

$10

КО

О ..20

ПредлаГаемый способ обеспечивает воэможность увеличивать растворимость кремнезема иэ зысококремнеэемсодержащего сырья. Его осаждение из щелочно-кремнеземистых растворов облегчается за счет присутствия CO иона.

Для исследования используется кварцевый песок месторождения со следующим химическим составом,В:

8102 ПО2 Ге20э ЬЕ20

98,48 0,059 0,19 0,95 п.п.п.

0i33 и диатомит с содержанием,%: 810 А20з Т102 Fe>O СаО На О+п.п.п+

+К 20 вл.

86 4 53 0 22 1 40 1 68 0 27 5,01

Hp и м е р 1 . 130 r кварцевого песка укаэанного химического состава смешивают с 330 мл щелочного раствора с концеитрацней 93,9 г/ Ê20 < « и 150,2 г/л Иа,Ош,,э в автоклаве при

240 С 2 ч. 9 результате получают

375 мл раствора силиката щелочного металла с содержанием 420 г/л S102, 90 3 г/л.-Ky+, 152,3 г/л Мф а,э

988767

Формула изобретения

Составитель Т. Беренштейн

Редактор Т. Митровкч Техред Л.Пекарь Корректор О. Билак

Заказ 10977/29 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,: Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 кремниевым модулем S10@

7,2 и молярным соотношением S102

Na2Oo6

2,2.

П риме р 2 . 90 г кварцевого песка указанного химического состава смешивают с 330 мл щелочного раствора с концентрацией 75,8 г/л K 0 и 130,2 г/л Na20« 6 в автоклаве с поднятием температуры до 240 С.

2,5 ч. B результате получают 365 мл раствора силиката щелочного метапла с содержанием 290,1 г/л S102, 74,.95 г/л K20xg gg 131,4 г/л Ма20юзр с кремниевым моду ем 8102 .

К 20 << Уст и молярным соотношением S102

Иа 06„„

1,88.

Пример 3 . 90 r кварцевого песка того же химического состава .смешивают с 330 мп щелочного раствора с концентрацией 65 г/л Иа О ц и 150 г/л Иа20 6 в автоклаве lIps

240оС 2,5 ч. В результате получают

360 мл .раствора силиката щелочного металла с содержанием 250,5 г/л

SiO<, 60,3 г/л йазо ц„с и 153,4 г/л

Na20Kap5 с кремниевым модулем

= 4,28. яп 0 : имолярным соотношением

2 ка ст

8502 1 2

Иа20оЬщ

Пример 4 . 90 г диатомита указанного состава смешивают с 330 мл щелочного раствора с концентрацией

63,2 г/л На20„ - к 150,1 г/л Ма о„ в автоклаве при 100 С 2,0 ч. В результате получают 360 мя раствора силиката щелочного металла с содержанием 250,-5 r/ë S10@, 60,3 r/ë

Na>OKcaNcY и 153, 4 г/л Майо ущрб с кремниевым модулем Si02

Na>O к „

= 4,28 и молярным соотношением

--1,2.

SiO2

На2О к„рб

Пример 5 . 110 г диатомита того же химического состава смешивают с 330 мл щелочного раствора с содержанием 94,3 г/л К20«за и 149,7 г/л Яа20„ РБ в автоклаве при 100 С 2,0 ч. В результате получают 380 мп раствора силиката

:щелочного металла, с содержанием

318 г/л Si02 93,8 г/л K20 и

:150,9 г/л На20„рб с кремниевым мо5 %02 дулем 0 = 5;5 . и молярным соотно2 КОЗС> S iO2 шением, Na О 1,7. 6щ !

О

Подобным образом можно получать растворимые силикаты щелочных металлов из таких высококремнеземсодер-1

;жащих пород, как трепел, .кварциты й. т.д.

Предлагаемый способ интенсиФицирует процесс получения растворкмас силикатов щелочных металлов с вы- . соким кремииеимм модулем 8 0

1 К20к

2О = 5 †. 7,2 н получают концентрирован:ный раствор, содержащий 285 S102., который можно испольэовать в проЬййФ

-.ленности.

1. Способ получения раотворимых силикатов щелочных металлов, включающий гидротермальную обработку

30 высококремнеземнистых пород щелоч» ным раствором при повышенной тем« пературе, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и повышения кремниевого

35 модуля целевого продукта, обработку ведут щелочным- раствором, содержащим карбонат натрия.

2. Способ по п. 1, о т л кч а ю шийся тем, что, с целью

4О получения силиката натрия, молярно4 соотношение Na20„o /На окыР6 берут равным 0,43-0,46.

3. Способ по и. 1, о т л к ч а -, ю шийся тем, что, с целью полу чения силиката калия, молярное соотношение Na20qaq Na20qyps берут рав ным О, 24-0,38 (K<0+ z в пересчете на Нагло кауст

Источники инФормацииу принятые во внимание при экспертизе

1. Патент C2IA N 2988423, кл. 23-110, 1961.

2. Патент ФРГ Р 2014674, кл. С 01 В 33/32, 1971.