Способ получения наполнителя на основе алюмосиликата натрия

(56) 1, Авторс9 382666, кл.2. Патент Скл. С 01 В 33 ОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ Бюл, Р 21кман, И.П. Добровольановнова2(088.8)кое свидетельство СССР С 01 В 33/26., 1971.ША Р 2848346,26, 1959.(54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПОЛНИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ АЛЮМОСИЛИКАТА НАТРИЯ.включающий взаимодействие еуспензиитонкодисперсной двуокиси кремния вщелочной среде с соединениями натрияи алюминия с последующей Фильтрацией,промывкой и сушкой осадка алюмосиликата натрия, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения процесса,за счет снижения объемов промывок и утилизации жидких отходов, в качестве соединений натрия и алюминия используют соответственно. растворы едкого натра и алюмината натрия, а нх взаимодействие с суспензией тонкодисперсной.двуокиси кремния ведут при повышенной температуре путем суспендирования последней в растзоре едкого натра, а затем добавления в полученную смесь алюмината натрия.2, Способ по п. 1, о т л и ч а.ю - . щ и й с я тем, что используют 2-4- ные растворы едкого натра, а алюминат натрия добавляют в количестве, обеспе чивающем молярное отношение двуокиси кремния к окиси алюминия 14-16.3. Способ по пп.1 и 2, о т л и - с ч а ю щ и й с я тем, что взаимодей ствие суспензии тонкодисперсной дву фу окиси кремния с растворами едкого натра и алюмината натрия ведут при 80-95 С.Изобретение относится к химической технологии, конкретно к получению тонкодисперсного алюмосиликатанатрия, применяемого в качестве наполнителя в производстве красок ирезин. 5Известен способ получения активного наполнителя, включающий осаждение алюмосиликата натрия путемвзаимодействия силиката натрия исульфата алюминия с последющей обра Оботкой промытого алюмосиликата раствором алюмината натрия 1).Недостатком данного способа является большое количество сульфатсодержащих сточных вод, образующихся при промывке готового продукта,которые практически невозможно утилизовать в технологической схеме получения наполнителя.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемоОму результату является способ полу"чения наполнителя на основе алюмосиликата натрия, включающий приготовление суспенэии тонкодисперсной двуокиси кремния, ее взаимодействие вщелочной среде с соединениями натрияи алюминия с последующей фильтрацией,промывкой и сушкой алюмосиликатанатрия. По данному способу тонкодиспер"сные цеолитовые пигменты или наполнители получают путем смешения раз"бавленного раствора силиката щелоч.-.- ного металла с водной суспензией, со.держащей тонкодисперсную двуокиськремния, сульфат алюминия и сеРную 35кислоту, с последующим выделениемаморфного осадка, Фильтрацией, отмывкой, сушкой и размолом (2.Недостатком известного способаявляется образование большого количества жидких отходов и стоков, которые наряду с полезными компонентами (натрий, алюминий, кремний) содержат ионы сульфатов. Утилизация их практически невозможна.Бель изобретения - упрощение про; б 5цесса эа счет снижения объемов промывок и утилизации жйдких отходов, образующихся в процессе получения наполнителя на основе алюмосиликата натрия. 50Поставленная цель достигается тем,очто согласно способу получения наполнителя на основе алюмосиликата натрия, включающему взаимодействие суспензии тонкодисперсной двуокиси кремния,в щелочной среде с соединениями натрия алюминия с последующей Фильтрацией, промывкой и сушкой осадка алюмосиликата натрия, в качестве соединений натрия и алюминия используют соответственно растворы едкого натра и алюмината натрия и ведут их взаимодействие с суспенэией тонкодисперсной двуокиси кремния при повышенной температуре путем суспендирования последней в растворе ед кого натра, а затем добавления в полученную смесь алюмината натрия,Согласно известному способу используют 2-4-ные растворы едкогонатра, алюминат натрия добавляютв количестве, обеспечивающем молярное отношение двуокиси кремния кокиси алюминия 14-16.Взаимодействие суспензии тонкодисперсной двуокиси кремния с растворами едкого натра и алюмината натрияведут при 80-95 фс,Технология получения наполнителязаключается в следующем.К 2-4-ному водному растворукого натра, нагретому до 80-95 С,прибавляют при перемешивании двуокись кремния (молярное отношение310 /ИаО 10-12) . После выдержки втечение двух часов к суспензии приливают расчетное количество нагретогодо 60 ОС раствора алюмината натрия,содержащего 150- 200 г/л А 1, 0,187,5-250 л/л Иа О, молярное отноше-.ние двуокиси кремния к окиси алюминия 14-16, Длительность взаимодействия компонентов при 80-95 С 4-6 ч.Затем пульпу фильтруют, осадок промывают водой до РН 10 промывныхвод, сушат при 80 С и размалывают.В результате суспендирования двуокиси кремния в 2-4-ном раствореедкого натра получают водную суспенэию, содержащую ионы натрия и оченьмелкие частицы двуокиси кремния,В ходе реакции с алюминатом натрияосаждается алюмосиликат натрия с раэ.мером вторичных частиц 0,3-0,5 мкм,т. е. качество синтезированного наполнителя аналогично получаемомупо прототипу.Получают продукт, содержащий,%:Иа 0 6-7; А 1 0 7-9; 810 76-78;н.п.п. 6,5-7,0,Для осаждения алюмосиликата вданном способе используют толькоматериалы, содержащие натрий, кремнийи алюминий. Фильтрат после отделенияосадка и промывные воды содержаттолько указанные элементы, что позвоеляет организовать их утилизацию непосредственно в процессе синтезанаполнителя, которую осуществляютследующим образом.Фильтрат после отделения осадкасодержит,: Иа 0 24-37; 810 1,8-2,3;А 1 0 0,23-0,38 и его применяют длясуспендирования двуокиси кремния ина приготовление раствора алюминатанатрия. Промывные воды после 1-йпромывки содержат 8,3-13,6 ИаО,0,3-0,35 ЯЮ, 0,03-0,08 А 10и используют для суспендирования двуокиси кремния, а после концентрирования - для приготовления раствораалюмината натрия. Промывные водыпосле 2-4 промывок возвращают впроцесс на прецыдущие стадии промывки. По мере насыщения промвод 4-йстадии ионами натрия до концентрации2 г/л МаО их направляют на нейтрализацию.Оптимальные условия суспендирования двуокиси кремния, осаждение алюмосиликата натрия, необходимое качество наполнителя достигаются лишь приопределенных концентрациях щелочи,молярном отношении двуокиси кремнияи окиси алюминия и температуре осаждения, 10При концентрации щелочи ниже 2не достигается высокая степень пептиэации двуокиси кремния, в результате чего не получаются мелкие частички, при концентрации щелочи выше 4значительно увеличивается ее расход.При температуре осаждения ниже80 фС снижается степень поглощенияосадком ионов натрия и алюминия, апри температуре выше 95 С увеличивается процесс десорбции указанных ионов.При болев низком молярном соотношении 810 /А 1 0 (ниже 14) снижаетсястепень поглощения осадком ионовалюминия, а при их соотношении выше16 снижается дисперсность готовогопродукта.П р и м е р 1. Берут 950 мп.2-ного раствора едкого натрия(15,8 г/л) нагревают до 80 С и вводят при перемешивании 174 г двуокисикремния (молярное отношение двуокисикремния к окиси натрия 12). Послевыдержки в течение 2 ч при указаннойтемпературе добавляют при перемешива-З 5нии 105 мл раствора алюмината натрия(200 г/л А 1 0 и 250 г/л НаО), нагретого до 60 С, молярное отношение83.0 /А 1 Оз 14. Реакционную массу выдерживают 4 ч при 80 С при непрерывном перемешивании, Затем осадокотфильтровывают, четырехкратно промывают водой (рН 10 промывных вод),высушивают при 80 С и размалывают.Сухой продукт в количестве 215 г имеет состав,: Ма О 6,6; А 1 0 7,7; 45810 р 77,8, п.п.й. 7, основного вещес-тва 99,1. Получают 820 мл фильтрата,содержащего, г/л: БаО 26,2; А 1 00,3; 810 1,8. Промывные воды в коли-.честве 0,5 л после первой промывки 5содержат 8, 3 Иа О, 0; 08 г/л А 1 Ои 0,08 810 . 00 мл фильтрата,450 мл промывных вод от первой промывки смешивают и направляют на суспендирование двуокиси кремния. Остав шуюся часть фильтрата (420 мл) ипромывных вод после первой промывкиконцентрируют и используют на приготовлении алюмината натрия. Фильтрат после второй промывки возвращают на первую промывку. Промывные во-ды в количестве 2 л с 3-й и 4-й промывки, содержащие 0,07 г/л Иа 10,возвращают на промывку.П р и м е р 2. Берут 950 мл2-ного раствора едкого натра65(15,8 г/л), нагревают до 80 С и вводят при перемешивании 174 г двуокиси кремния (молярное отношение 810/А 1 012) . После выдержки в течение 2-х ч при указанной температуре добавляют 92 мл раствора алюмината натрия (200 г/л А 10 и 250 г/л Иа 1 0), нагретого до 60 С, молярное отношение 810/А 1 Оз 14. Суспензию выдерживают при перемешивании при 80 С в течение 4 ч. Полученный осадок отфильтровывают, промывают водой до рН 10 промывной воды, высушивают при 80 С и раэмалывают, Сухой продукт в количестве 210 г имеет следующий состав,: ИарО 6,2, А 10 7,9, и 810 77,9, п.п.п. 7,0, содержание основного вещества 99.Получают 800 мл фильтрата, содержащего 24,7 г/л НаО; 1,8 г/л 810 и 0,3 г/л А 10 и 0,5 л промывных вод, после первой промывки содержащих 8,1 г/л НаО; 3,5 г/л 810 и 0,4 г 1 л А 10. Берут 540 мл фильтрата и 410 мл промывных вод от первой промывки и направляют на суспендирование двуокиси кремния. Оставшуюся часть фильтрата и промывных вод концентрируют и направляют на приготовление алюмината натрия. Фильтрат после второй промывки возвращают на 1 стадию промывки. Промывные воды в количестве 2 л с 3-й и 4-й промывки со- . держат 0,07 г/л НаО и возвращаются на промывку.П р и м е р 3. Берут 925 мл 4- ного раствора едкого натра (32,4 г/л), нагревают до 8 ЮС и вводят при rеремешивании 290 г двуокиси кремния ,(молярное отношение двуокиси кремния к окиси натрия 10) . После выдержки в течение 2 ч при указанной температуре добавляют при перемешивании 205 мл раствора алюмината натрия (150 г/л А 1 0 и 157,5 г/л МаО, нагретого до 60 С, молярноеотношение Я 10 /А 1 0 16. Реакционную массу выдерживают 6 ч при 80 С при непрерывном перемешивании. Затем осадок отфильтровывают, четЬрехкратно промывают водой (рн 10 промывных вод), высушивают при 80 С и размалывают. Сухой продукт в количестве 365 г имеет состав, : Юа 0 7; А 1 0 8, 2; Яз. 0 77,3; п.п.п. 6,5 основного вещества 99. Получают 930 мл фильтрата, содержащего, г/л: МаО 30,4; Я 10 2,0; А 1 у ОЗ Оф 35Фильтрат направляют на суспендирование двуокиси кремния. Промывные воды в коЛичестве 1 л после первой промывки с содержанием 9,8 г/л Иа,О, 0,3 гул 810 0,03 г/л А 1,0,. концентрируют, доукрепляют щелочью и направляют на приготовление алюмината натрия. Фильтрат после 2-й промывки возвращают на первую промывку.1096213 Составитель Р. ПензинРедактор М. Дылын Техред М.Тенер Корректор М. Шароши,Заказ 3732/15 Тираж 464 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Промывные воды в количестве 2 л с 3-й и 4-й промынок содерЖат 0,07 г/л Иа О и возвращаются на промывку.П р и м е р 4, Берут 925 мл 4-ного раствора едкого натра (32,4 г/л), нагревают до 80"С и вводят при перемешивании 290 г двуокиси кремния (молярное отношение двуокиси кремния к окиси натрия 10) . После выдержки в течение 2 ч при указанной температуре добавляют при перемешивании 235 мл алюмината натрия (150 г/л А 1 ОЗ и 187,5 г/л БаО), нагретогс до 60 С, молярное отношение Б 10 /А 1 О 16. Реакционную массу выдерживают 6 ч при 80 С при непрерывном перемешивании. Затем осадок отфильтровывают, четырехкратно промывают водой (рй 10 промывных вод), высушивают при 80"С и раэмалынают. Сухой продукт н количестве 370 г имеет состав,Ъ: Иа О 7; Л 1 О 8,4; Б 10 76,5 п.п.п. 1, основного вещества 99,1.Получают 940 мл фильтрата, содержащего, г/л: Ма О 36,6; Б 10 2, 3; А 1 О О, 38. 756 мл фильтрата разбавляют 169.мл промывных нод после первой промывки с концентрацией (13,6 г/л БаО, 0,3 г/л Бз.О и 0,03 г/л А 17 07) и направляют на суспендиронание двуокиси кремния, Остав шиеся 831 мл промывных вод после первой промывки концентрируют, укрепляют щелочью и направляют на приготовление алюмината натрия. Фильтрат после второй промывки возвращают 35 на первую промывку. Промывные воды в количестве 3 л с 3-й и 4-й,промывок содержат 0,07 г/л НаО и возвращаются на предыдущие стадии промывки.П р и м е р 5,Проводят получение, 40 алюмосиликатного наполнителя по спо" собу-.прототипу.Берут 1870 г кристаллического сульфата алюминия и растворяют в 3 л воды. Затем объем раствора доводят до 4,6 л. Приготавливают раствор дисиликата натрия, растворив 2290 г дисиликата натрия в 8 л воды и доба. вив воды до увеличения объема раствора до 10 л. В сосуд для реакции наливают 10 лводы, добавляют растнор дисиликатанатрия, доводят раствор до рН 10,7прибавлением 3 л воды. Затем приливают раствор сульфата алюминия,Раствор приливают медленно, в течение 30 мин, После добавления всегораствора сульфата алюминия рН реакционной смеси 9,1. Перемешивают еще15 мин. Осадок отделяют, затем егопромывают, высушивают и раэмалывают,Количество фильтрата 25,8 л, на промывку осадка от сульфат-ионов расходуют 40 л воды.Состав .фильтрата, г/л: Ма О 5,2;4 4 Б 1 О 7 1 ф 46 Ма БОЦ 4Состав алюмосиликата, полученного вколичестве 1740 г, следующий,%:аф О 7 1 А 1 О 7 9" ,Б 1 Оп.п.п. 8,9.Из-за наличия ионов БОЧ осаждениеалюмосиликата натрия проводят из разбавленных растворов, в результате чего получают большое количество отходон, содержащих соединения алюминия7 гРнатрия, кремния, ионы БОЧ. Отмывкаосадка от ионов БОЧ весьма трудоемкаи требует многократной промывки большим количеством воды. На 1740 г алюмосиликата натрия получают .25,8 лжидких отходов и 40 л промынных вод,на 1000 г - 14,8 л и 22 9 л соответ 9стненно, на 1 т наполнителя - 14,8 мжидких отходов и 22,9 м промнод.В качестве базового объекта выбранпроцесс получения алюмосиликатногонаполнителя по ТУ-0265-73. На 1 талюмосиликата марки Пеосил получают до 5,8 м жидких отходов и28 м промнод,Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа по сравнению со способом-прототипом и базовым объектом заключается н полнойутилизации жидких отходов и снижениив 7-9 раз промышленных стоков, объемкоторых при получении алюмосиликатного наполнителя по предлагаемомуспособу составляет около 3 м на 1 тготового продукта, что обеспечитсоответствующий экономический эффект50 руб, на 1 т,