Способ получения растворимых силикатов щелочных металлов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик о 1988767(22). Заявлено 26, 02. 81 (21)3281102/23-26 РМ К 3 С 01 В 33/32 с присоединением заявки МГосударствеииый комитет СССР по дедам изобретений и открытийДата опубликования описания 15.01.83.Сафарян, М.С,Манучаря окой;: ССР. Заявите титут общей и неорганической химии АН ОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРИМЫХ СИЛИКАТНОЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ О 2,8: 1) 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 проьвваяенности, электродуговой сварке металлов, силикатных красках, теплоизоляционных материалах, клеющих и уплотняющих веществах, моющих средствах, как депрессор пустой породы при флотации медно-молибденовых руд и дрИзвестен 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 8102.йа) (1:1) " (26,:1), концентрации содового раствора 120 г/л йазО о В или 200 г/л масОз, давлении 61470 фунт/дм 2 и с = 155-213 оС. Получают растворимые силикаты натрия с кремниевмм модулем ИоеНаеак . (1:1) - ( ходит полное растворение ди а кремния в течение 62 ч ири протекании реакции междутом натрия и диоксидом креирерывно удаляется диоксида для поддержания необходид вления и обеспечения успешного протекания реакции 1).Недостатками известного способа являются низкая концентрация содового раствора (,200 г/л НадСОЗ) и по" лученного силикатного натриевого раствора, низкий кремниевый модуль (до 8102 Юа 20 ке,ст= 2,8: 1 ) полученного растворимого силнката.Наиболее близким йотехнической 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, песком или кремниевой кислотой в смесительном устройстве при 200- 400 оС, преимущественно при 200-270 С, до образования сухой сыпучей реакцион ной смеси с молярным соотношением ЮаоО: 810 т,0, 5: 1, а полученный из нев у,сухой продукт отводят из смесительного устройства 2 3.Недостатками известного способаявляются высокая температура процесса ( до 400 ф С )большие теплознергетические расходы, связанные с получением сухой реакционной смеси, низкий,кремниевый модуль = 1;2, необходимость использования только каустической щелочи, прерывность процесса, объясняющаяся необходимостью и . Ятрудностью отвода продукта иэ. смесительного устройства, и сложностьпроцесса, связанная с необходимостьюрастворения полученного продукта длядальнейшего его использования, исвязанные с этим тепловые расходы.Цель изобретения - интенсификация процесса и повышение кремниевого модуля целевого продукта.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получениярастворимых еиликатов щелочных металлов, включающему гидротермальнуюобработку высококремнеземнистых пород щелочным раствором, содержащимкарбонат натрия, при молярном соотношении ИаОа /ИаОа Ьравным 0,43-0,46 для получения силиката натрия, и при молярном соотношении Иаокат/Иаъокарк, равным0,24-0,38 КО в пересчете на 30ИаОкат) для получения силикатакалия.Приодинаковых концентрациях щелочей в растворе, принимая щелочноесоотношение ИаОкаст 0 43УИаО, арфлюдается уменьшение натриевой каустической щелочи и увеличение натриевого карбоната; Это приводит не 4 ртолько к растворению одинаково,взятого количества диоксида кремнйя но и к снижению кремниевогомодуля, что объясляется увеличениеманиона СО и равновесием 810 йИзвестно, что катион Иа+ может соединять анион 81 Оф . Кроме того,наблюдается и выделение в системекарбона,та натрия.При,повышении щелочного соотношения ИаОкауст0,46 уменьшаетаа кар 8.ся содержание карбоната натрия, ноувеличивается содержание натриевогокаустика, что при равных условиях фвзятого диоксида кремния приводитк снижению кремниевого модуля. Сувеличением же концентрации раствора натриевого карбоната и каустика по щелочному отношению начинается осаждение карбоната натрия согласно системы равновесия,Те же результаты получают и при:использовании содосодержащего калиевого каустического раствора, где ф 5= 0,24 - 0,38 1 К Ока; в пересчетена ЙаОк,дСнижение щелочного соотношенияниже 0,24 приводит к уменьшению калиевой каустической щелочи в растворе и увеличению натриевого карбонатапри одинаковых концентрациях общейщелочи и взятого диоксида кремния),Наблюдается снижение кремниевого модуля при увеличении аниова СОфкатион,К+ более щелочной может соединять анион 81 Оз . При увеличении аниона СО 2- снижается егозспособность соединяться с анионом81, 0 С повышением щелочного соотношения Иа 20 ка-,ст0,38 при одинакоИа 10 карьво взятых количествах диоксида кремния, получаем раствор с низким кремниевым модулем. Увеличение общейконцентрации щелочи при этом жесоотношении приводит к осаждениюкарбоната натрия,Таким образом, щелочное соотношение содосодержащего натриевого каустического раствораИаОкаъот Иа Ока х = 0,43 - 0,46 обеспечивает получение силиката натрия с кремниевым модулем Бз.ОИа Окастсоотношение ИаОксюстИадО карбпри калиевом каустическом растворесиликата калия с кремниевым модулем810КО0ПредлаГаемый способ обеспечиваетвоэможность увеличивать растворимостькремнезема из зысококремнеземсодержащего сырья. Его осаждение из щелочно-кремнеземистых растворов облегчается за счет присутствия СО ф иона,Для исследования используется кварцевый песок месторождения со следующим химическим составом,: 810 Т 3.02 РеО АФ О98,48 0,059 0,19 0,95 п.п,п.0,33 и диатомит с содержанием%: 8102 АОз Т 10 Ре 20 З СаО Иа Оп.п.п++КО вл.86 4,53 0.,22 1,40 1,68 0,27 5,01П р и м е р 1 . 130 г кварцевого песка укаэанного химического состава смешивают с 330 мл щелочного раствора с концеитрацней 93,9 г/л КОКттт и 150,2 г/л ИакО б в автоклаве при 240 фС 2 ч. 9 результате получают 375 мл раствора силиката щелочного металла с содержанием 420 г/л 81090 г 3 г/л"КйО,габт, 152,3 г/л Мфц,д988767 лярным соотношением 810 дИа у 06,2,2.5П р и м е р 2 . 90 г кварцевого песка указанного химического состава смешивают с 330 мл щелочного раствора с концентрацией 75,8 г/л КОат и 130,2 г/л Иа ОР 6 в автоклаве с поднятием температуры до 240 фС.2,5 ч, В результате получают 365 мл раствора силиката щелочного метапла с содержанием 290,1 г/л 810 у 74,.95 г/л К 20 оечст 131,4 г/л ИауО р с кремниевым модулем ЯЮаК 0 круст и молярным соотношением 810 дИа 0,6 1, 88.П р и м е р 3 . 90 г кварцевого песка того же химического состава .смешивают с 330 мп щелочного раствора с концентрацией 65 г/л ИаОа и 150 г/л ИаО 6 в автоклаве при 240 фС 2,5 ч, В результате получают 360 мл .раствора силиката щелочного металла с содержанием 250,5 г/л 810 я, 60,3 г/л ИазО цстд и 153,4 г/л ИаОкрь с кремниевйм модулем:4,8.Ип 0имолярным соотношением2 кауст810 гИаОоЬщП р и м е р 4 . 90 г диатомита указанного состава смешиваютс 330 мл щелочного раствора с концентрацией 63,2 г/л ИаОк 150,1 г/л Яа 0 в автоклаве при 100 фС 2,0 ч. В результате получают 360 мя раствора силиката щелочного металла с содержанием 250,5 г/л 810 е, 60,3 г/л ЯауОсдт.и 153,4 г/л ЯаОкцб с кремниевым модулем 810 аИа 20 ка зст = 4,28 и молярным соотношением1 2,ЯаО к,Р 6 ОПодобным образом можно получатьрастворимые силикаты щелочных металлов из таким высококремнеземсодер-;жащих пород, как трепел,.кварциты й.т.д.Предлагаемый способ кнтенсиицирует процесс получения растворкмассиликатов щелочных металлов с вы- .соким кремииеимм модулем Б320 = 5 в . 7,2 и получают концентрирован:ный раствор, содержащий 28% ЯХО.,который можно испольэовать в проЬЙЙ-ленности.формула изобретения 1. Способ получения раотворимыхсиликатон щелочных металлов, включающий гидротермальную обработку30 высококремнеземнистых пород щелочным раствором при повышенной температуре, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью интенсификациипроцесса и повышения кремниевого35 модуля целевого продукта, обработкуведут щелочным. раствором, содержащим карбонат натрия,2. Способ по п. 1, о т л кч а ю щ и й с я тем, что, с целью4 Ополучения силиката натрия молярно 4соотношение Яа,уО е/ЯаО,ы а берут равным 0,43-0,46.3, Способ по п. 1, о т л к ч а - ,ю щ и й с я тем, что, с целью получения силиката калия, молярное соотношение ИаеОказт/ЯазОкерб берут равным 0,24-0,38 (КО , т в пересчете на ИаО каустИсточники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СШЪ В 2988423,кл. 23-110 у 1961.2. Патент ФРГ Р 2014674,кл. С 01 В 33/32, 1971. ур 5 . 110 г диатомита еского состава смемл щелочного раствора94,3 г/л КОкеуата ОРБ в автоклаве ч. В результате химич 330 анием г/л Ятого жешиваютс содержи 149,7при 100 Составитель Т. Беренштейнедактор Т. Митровкч Техред Л.Пекарь Корректор ак 0977/29 Тираж 469 Подп ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035 у: Москва, Ж, Раушская наб., д, Заказ н Р.Филиал ППП "Патентф, г. ужгород, ул, Проектная, 4 кремниевым модулем 8107,2 и получают 380 мп раствора силиката щелочного металла,с содержанием 318 г/л 810 у 93,8 г/л К Ок :150,9 г/л ИаОрб с кремниевым мо%0 удулем"Х 5 и молярным соотноВОа,810 ушением, Иа 0 1,7.ад бщ