Способ получения кремнезоля

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоеетскннСоциалистическихРеспублик ии 814859) 2793773/23-26 1 В ЗЗ/142 присоединением заявк 3) Приоритет - Опубликовано 23,0 Гасударственный квмнтв СССР ва делам нзабретеннй н вткрытнйсного Знамени осточный научн порной промыш Уральский ордена Трудового Краинститут им, С, М, Кирова и Ви проектный институт огнеу(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНЕЗОЛЯ пар дор Изобретение относится к технологии ,получения водных кремнезолей, применяемых в производстве бумаги, в мастиках для полов, в текстильной промышленности, в органических полимерах, в качестве коагулянта при очистке воды и промпродукта5 при получении цеолитов.Известен способ получения кремнезоля, основанный ю удалении ионов щелочных металлов из раствсов силикатов с помо 1 О щью катионита в Н -форме и последующей регенерацией смолы растворами кислот 1Недостатком известного способа является многообразие и большие объемы апатуры, энергоемкость, использованиеогих и дефицитных реагентов, кроме того, при использовании ионообменного способа образуются большие объемы жидких отходов, содержащих остаточное жидкое стекло, взвешенный кремнезем, сернуто кислоту и сульфат натрия (до 50-80 г/л), после ионообменных колонн получаются слабокислые кремнезоли, склонные к гелированию, Для стабилизации в них вводят 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 ионе щелочных металлов снижает термостойкость изделий).Наиболее близким к предлагаемому является способ получения кремнезоля путем обработки силикатсодержашего соединения (силиката натрия) разбавленной серной кислотой. при перемешивании введение 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 взрывоопасных растворителей, необходимость проведения процесса при пониженных тедпературах, атакже невысокая устойчивость кремнезолы (несколько часов).Цель изобретения - упрощение 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 5 ОЗ,СаЫО, Са Б ОА, доменные шлаки ишлаки производств ферросплавов, отходыметасиликата кальция и им подобные материалы. Их измельчают от 0,1 мм до. 0,1 мкм (например, иэмельчение в вибромельницах) и дозируют в виде попошковили водных суспензий в реактор с сернойкислотой с концентрацией от 40 до150 г/л, Потребное количество сернойкислоты рассчитывается, исходя из содержания в исходном сырье оксида кальция, и может составлять от 0,8 до 1,4молей на моль СаО, В случае недостаткасерной кислоты получаются наиболее чистые кремнезоли с рН 3,5-5,2, но требуется более строгий контроль рН суспенэии для исключения гелирования золя, Приизбытке кислоты получение кремнезолейможно вести при повышенных температурах 40-70 С, Наиболее целесообразноОпроцесс проводить в интервале температур -5 35 С,Продолжительность кислотного вышелачивания и кристаллизации гипса зависит.от многих факторов: концентрации Н 5 04и суспензии, зернения материала, интен сивности перемешивания, температурногорежима, кристаллохимических особенностей ре.детки кальциевого силиката, необходимого значения рН кремнезоля и т.пКремнезоль и осадок на основе гипсаразделяют отстойным центрифугированиемили быстрым фильтрованием.Получаемые кремнеэоли в зависимостиот условий организации технологии характеризуются следующими параметрами: выход оксида кремния в золь от,20 до 75%;концентрация 5 О в кремнезоле 1280 г/л (возможно увеличение концентрации с 12-50 до 80-120 г/л упариваниемпри рН менее 3,2); рН от 0,8 до 5,2(определяется соотношением Н 50.СаОи условиямь выщелачивания)при рН выдд 0,8 золь практически не содержиткалыпгъ устойчивость кремнезолей - от 848.9 4нескольких часов до 20-25 суток. Гипсосодержашие шламы содержат 42-67 масс.о/оСа 5.04, 2 НО, 12-7% 5 0 и 46-26 воды. Их рекомендуется использовать в качестве строительного гипса после термообработки при 115-125 С.П р и м е р 3, Измельченный до0,1 мм спек метасиликата кальция, содержащий 49,4 массЛ СаО и 50,6% Б 0,О смешивают с 10%-ным раствором сернойкислоты в соотношении: 100 вес. частейспека и 950 вес. части раствора кислоты. Температуру смеси поддерживают невыше 18-25 С, Полученную суспенэиюо5 перемешивают 45 мин, затем разделяюттвердую и жидкую фазы фильтрованиемпри разрежении 680 700 мм рт,ст, В результате получают 607 вес.ч. кислогокремнезоля и 335 вес.ч. длама, Крем 20 незоль содержит 57 г/л двуокиси кремния,его плотность 1,053 г/см, кальций,практически не обнаруживается: Выходкремния из метасиликата кальция в кремнеэоль составил 64,7 . Часть воды испарилась во время реакции и при фильтровании. Шлам содержит 151 вес. частьгипса (Са 504 2 Н 20) и 17,8 вес,ч,50, остальное вода.П р и м е р 2. 100 вес,частей спекасостава прим. 1 и 900 вес.частей 9%-нойсерной кислоты перемешивают в течение20-30 мин, не допуская увеличения рНвьпде 1,8-2,0 и температуры выше 1825 С, После отделения шлама фильтроваО35нием получают 690-720 вес,ч, кремнезоля с рН от 1,65 до 1,95 и концентрацией б 02 от 27 до 46 г/л, кальцийпрактически отсутствует, Выход кремнияв кремнезоль составляет 35-49%. Устойчивость кремнезоля от 3-х до 26 сут.40Кроме того, получают 300-310 вес.ч,белого шлама, содержащего 43-45% гипса, 7-9% 5 0, 15-2% Са 503 и остальное - вода,П р и м е р 3. Шлам производства45ферросплавов, содержащий: СаО 44,5 0251,5, АРО 2,2, РеО 1,8 и МфО0,2 массЛ, измельчают до 0,1 мм, 2 кгизмельченного материала всыпают на холоду при перемешивании в 18,5 кг9, 17 -ного раствора Н 50, Смесь пе 2ремешивают 30 мин, затем твердую ижидкую фазы разделяют отстойным центрифугированием. Получают 15,7 л,кремнезоля с концентрацией 49,4 г/л оксида55 кремния, рН 1,54, его плотность1,046 г/см . Выход кремния в золь равен 75,2%, Кроме того, получают 3,8 кггипсового шлама.5 81П р и м е р 4. 2 кг измельченного до 0,1 мм доменного шлака, содержащего СаО 48,5, б О 33,9, Р.020 9,2 МО 3,5, М 11 0 0,36 Ге 0-1,3 и 1,5 масс,/о, смешивают с 12,7 л 12,4%-ной Н 504, В процессе смешения и выщелачивания температуру поддерживают 3-5 С. Через 90 мин суспензию раэОделяют фильтрованием и получают 8,5 л кремнезоля с концентрацией 47,7 г/л, рН=0,76. Выход кремния в эоль 59,7%. Кремнеэоль практически не содержит кальция, магния, алюминия, железа, марганца. Устойчив в течение 5-7 сут при 18-25"С, Также получают 6,8 кг влажного шлама.П р и м е р 5, 2 кг доменного шлака (прим.4) смешивают с 12,7 л 12,4%-ной Н 504, Выщелачивание ведут 10 мин при 70 С,. Кремнезоль и шлам разделяют фильтрованием и получают 9,3 л кремнеэоля, содержащего 41,08 г/л 51 О, рН=0,95, Выход кремния в крем 48 с 6незоль 56,4%. Кремнезоль устойчив более100 ч при 20-25 С,формула изобретенияСпособ получения кремнезоля путем3 обработки силикатсодержащего соединенияразбавленной серной кислотой при перемешивании с последующим отделением целе;вого продукта, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения процесса и1 й увеличения устойчивости кремнеэодя, в качестве силикатсодержашего соединенияиспользуют силикат кальция или материалы на его основе при мольном соотношении серной кислоты с СаО 0,8-1,4;1,1 а обработку ведут при температуре -570 в течение 3-100 мин.,оИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США % 3655578,2 О кл, 252-313, 1971.2. Патент США % 2285477,. кл. 252-313, 1942, Составитель Л, АндруцкаяРедактор Л, Белоусова Техред М, Лоя Корректор В. БутяаЗаказ 043/32 Тираж 50 5ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва,. Ж, Раушская набд, 4/5Фили:л ППП "Натснт", г, У:игород, ул. Проектная, 1