Способ получения гидратированных силикатов кальция

О П И С А Н И Е (и) 925244ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоеетсюаСфциаиистииесиикРеспублик ПАТЕНТУ 61) Дополнительный патенту -(331 яо делаю нзабретенн н открытнй(72) Авторы изобретения Иностранная фириода Кемикап ИндастриИЯ ГИДРАТИРОВАННЫВ КАЛЬБИЯ хнологиичастноскоторые зготовпеизделий. гидросилия кремне- звесткокислов -100 ения гидчто ратированных силиквтов кальция путем . взаимодействия кремнеземсодержащего сырья, например диатомита, и извести в водной сМспенэии при Ж:Т= 8:50 при 100-260 фС в автоклаве в течение от 20 мин до 2 ч. Исходные компоненты по данному способу берут в соотношении окислов СаО: 51 0 = 0,1;2,0 21.Однако известные способы хврактери зМются неМдовлетворительныии свойствами формованных керамических изделий на основе указанных гидросиликатов кальция й длительностью их формования 5 Изобретение относится к те получения силикатов кальция, в ти, в гидратированной форме,могут быть использованы дпя и йия формованных керамических Известен способ получения ката кальция путем смешивани земсодержвшего материала с и вым молоком в соотношении о Ь 0: СаО = 1,4: 1,75 при 80 в течение 1,5 ч Ц. Известен также способ полу3 мин и высМшивания - 7 ч. Формоввнные при этом изделия имеют, в частности, прочность при изгибе не более 5,9- 6,3 кг/см и достаточную степень Мсадки при высМшивании -2,02,4%.Бель изобретения - улучшение физико- механических свойств формованных керамических изделий на основе гидратироввнных силикатов кальция и интенсификация процесса их формования. Поставленная цель достигается тем,в способе получения гидрвтироваиных сипикатов кальция, взаимодействие исходного сырья проводят в присутствии материала, содержвшего окись магния, до образования 50-90% желвтинированного продукта реакции, который затем подвергают дополнительному нагреванию до 160-213 Св течение не более 30 мин путем непрерывного смешивания его с подаваемым под давлением потоком горячей воды и полМченнМю сМспенэию выдерживают при этой темпервтМре в течение; (0,02-0,07 ). 5Кроме того, процесс взаимодействияисходного сырья осуществляют при 50100 С и Ж:Т = 2,5;20 в течение 1-5 ч.При этом жепатинированный продуктреакции и горячую воду смешивают в весовом соотношении 1:(3,5-4,0).В качестве кремнеземсодержащегосырья по предлагаемому способу предусматривается использование тонко иэмепьченных до аморфных силикатных материалов, например, природного происхождения типа кремнистого туфа, кремниевойнакипи, гейзерита, диатомитовой землии мягкой кремнеземсодержашей породы,или синтетических материалов типа бепой сажи", коллоидальной ,двуокисикремния, кремневой киспоты в виде продукта производства криолита из кремнефтористого натрия.В качестве известного сырья применяют гашеную или негашеную известьи/ипи остаток после попучения карбидакальция,Необходимость и достаточность предлагаемых условий получения гидратирован- З 0ных силикатов кальция определяе 1 гся спедующим.Использование дополнительно в составе исходной сырьевой смеси магния необходимо для повышения устойчивости силикатов кальция при нагревании и самопроизвольном отверждении,Продукт желатинирования означает весовое соотношение между прореагировав 40шими количествами исходных материаловкремнезема и извести. Предлагаемая степень желатинирования 50-90% опредепяется оптимальностью физико-механическихсвойств целевого продукта и, в частности,искарчением его потерь за счет возмож 45ных отложений продуктов реакции на стенках аппаратуры,В частности, при степени желатинирования меньше чем 50% имеют место ука занные отложения, препятствующие свободному транспортированию реакционного- продукта и осуществлению процесса непрерывно.Чрезмерно большое количество жепати нированного продукта - геля (свыше 90%) приводит к уменьшению кристаплов целевого продукта, Степень желатинирования 4450% гарантирует непрерывное проведе;ние процесса эа срок свыше 50 ч,При этом для ускорения процесса желатинирования предусматривается добавление в исходную реакционную суспензиющелочного материала из группы соединеоний, випочающей гидроокись натрия и капия и сяликат натрия и калия,. в копичестве 0,01-0,2 вес,% в расчете на окиселшепочного металле к общему содержаниюводы.Вариация температуры, до которой нагревают желатинированный продукт, впределах указанных значений определяется характером и разновидностью целевыхгидросиликатов кальция. При этом температура нагревания свыше 197 С предпочтительна при поцучении ксонопита, адля получения тобермопита предпочтительна температура 180-197 С,Нагревание до указанных температуржелатинированной суспензии проводят повозможности очень быстро, эа время небопее 30 мин, так как увеличение указанного времени приводит к образованиюустойчивых промежуточных продуктов типа С 5 Н ( Ц) и СН (1), которые препятствуют росту кристалпов цепевых гидросиликатов каш,ция.Нагревание жедатинированной суспензии водой, находящейся под давлением, и последующую выдержку осуществпяют, например, по одному. из следующих способов;нагнетание находящейся под давпением воды в находящийся под высоким давпением трубопровод для транспортировани я желатинироваиной суспензии ипи нагнетание желатинированной суспензии в находящийся под высоким давлением транспортирующий трубопровод, содержащий сжатую воду с высокой температурой, выдерживание содержимого трубопровода при заданной температуре в течение указанного промежутка времени, а затем непрерывная выгрузка суспенэии;нагнетание воды, находящейся под давпением и при высокой температуре в транспортирующий трубопровод, в котором поддерживают высокое давление и нахо. дится жепатинированная суспензия, или в который нагнетают жепатинированную суспензию, имеющую высокую температуру; выгрузка нагретой жепатинированной суспензия в резервуар большой емкости, находщийся под давлением, выдерживание содержимого резервуара при опредепенной температуре в течение заданного промежутка времени и непрерывная выгрузка полученной указанным образом суспензии;одновременное нагнетание кепатинированной суспенэии и воды, находящейся 5 под давлением и при повышенной температуре, в резервуар большой емкости, находяпшйся под давлением, выдерживание содержимого резервуара при определенной температуре в течение заданного 0 промежутка времени и непрерывная выгрузка суспензия.Предпочтительно смесь жепатинированной суспензия и воды, находящейся под давлением при пОвышенной температуре, 15 оставлять стоять беэ перемешивания,или при весьма медпенном перемешивании после образования смеси, При этом суспенэию выгружают благодаря давлению в рабочей емкости. 20При проведении процесса в вертикальном автоклаве предпочтительно нагнетать желатинированную суспенэию и находящуюся под давлением воду с высокой темпера;гурой в нижнюю часть автоклава, 25 а выгрузку сусиензии производить через верхнюю часть автоклава.Возможное время дпя непрерывного проведения процесса определяется соотношением жепатинирования исходных мате риалов. П р и м е р 1. Порошкообраэную аморфную кремневую кислоту, содержащей ЯО - 55,9%; РО - следы; йа 0 - 0,07%, имеющей потери при прокапивании 43,8% и средний размер частиц 15 мкм,и гашеную известь, содержащей СаО - 73,5%; МоО - 0,4%;К 0 - 0,3%, имеющей потери цри про- ,2 Ькапивании 24,4%Э смешивают в молярном соотношении СаО: ЙО - - 1;00:1,00 и добавляют четырехкратное количество воды по отношению к общему весовому, ко" пичеству СаО и ЫО, содержащемуся в исходных материалах. Подученную водную суспенэию оставляют дпя обеспечения реакции, приводящей к жепатинированной суспенэии, при температуре 90 С на 3 ч, Жепатинированную суспензию со степенью жепатинизации 70% и находящуюся под50 давлением воду (20 кг/см ), нагретую до температуры 213 С, нагнетают непрерывно в проводящий трубопровод при весовом соотношении 1:3,5, поспе чего ее направляют в нижнюю ча ть автоклава и суспензию ксонотлита выдерживают Ь автоклаве при 213 С 1,5 ч, после чего продукт реакции непрерывно выгружают. В табл, 1 приведены данные по размеру кристаллов полученного гидросиликата кальция в сопоставлении с аналогичными продуктами при других, чем по примеру 1, условиях желатинирования.Йпя определения свойств формованных иэделий на основе подученных продуктов к суспензии последних добавляют 6% амоэитовых асбестовых волокон, считая несухой вес ксонотпита, Из полученной массы с насыпным весом 0,25 г/см формируют пластины шириной более 20 сми толщиной менее 5 см по методу фильтрования под давлением, формованныеизделия высушивают при 150 С,В табл. 2 представлены сравнительные данные физико-механических свойств формованных иэделий на основе гидратированных силикатов кальция, полученныхпо предлагаемому способу при температуре желатнрования 60, 80 и 90 С (опыты 1, 2 и 3) с двумя вариантами получения аналогичных продуктов по известному процессу.П р и м е р 2. Из материала, содержащего магний (содержание окиси магния 68,3%), порошкообразной кремневой кислоты и гашеной извести, готовят смесь, имеющую молярное соотношение СаО;5 О;МО = 1,00:1,00;0,03. К смеси добавляют четырехкратное копичество воды, считая на суммарное весовоеколичество исходных материалов, дпя поцучения суспенэии, которую делят на 3части, Каждую часть нагревают дпя получения желатинированной суспенэииОпри температуре соответственно 70 ,80 и 90 С. Каждую иэ нопученных желатинированных суспенэнй совместно снаходящейся под давлением 20 кг/смводой, нагретой до 213 С, непрерывнонагнетают в подающий трубопровод присоотношении 1:3,5 с помощью насоса,затем непрерывно подают в нижнюю частьавтоклава, содержащего суспензию ксонотлита. Содержание автоклава выдерживают при 213 С 2 ч при медленном перемеаиванин в нижней части автоклава,после чего продукт реакции выгружаютнепрерывно,Прилипания отложений на внутреннихповерхностях стенок трубопроводов и автоклава не обнаруживается. Полученныйксонотлнт имеет кристаллы с размерами,показанными в табл. 3,П р и м е р 3, Смешивают 456 час тей порошкообраэной аморфной кремневой кислоты, 515 частей гашеной извести,7 925244 Ь 9 частей гидрата окиси магния, 11750 по предлагаемому способу по сравнению частей воды и гидрат окиси натрия в ко- с аналогичными изделиями на основе изличестве в пределах 0,5-10 вес.%. Сус- вестных продуктов, пензию нагревают для получения желати- Повышается прочность формованных нированной суспенэии при 90 С в тече- ю изделий при изгибе почти в 2 раза. Онн ние 3 ч.,далее процесс приготовления имеют меньшую степень усвдки при сушпродукта ведут по примеру 2, с выдерж- ке и термообработке,кой в автоклаве в течение 1,5 ч при мед- Кроме того, интенсифицируется процесс ленном перемешивании в нижней части формования изделий за счет сокращения автоклава, Продукт реакции выгружают 10 его длительности порядка в 3 раза и непрерывно, длительности сушки фф В 2 раза.Свойства полученных кристаллов ксо- Дополнительное технико-экономическое нотлита показаны в табл, 4. преимущество предлагаемого изобретенияопределяется снижением потерь целевогоТаким образом, вышеописанные дан- з продукта за счет исключения отложений ные указывают на существенное улучше- продуктов реакционной смеси и воэможние свойств формованных иэделий на ос- ность осуществления процесса непрерывнове гидратированных силикатов кальция . ным путем.Таблица 1 Ксонотли 55 64/объемная плотность 195 6 10 9 50 5 я формоваиия 5 Степень усадки при гревании,% 9 0,9 8) х (0,03-0,олокн 0 форму обрете отли чаюходное кремнезем- сырье и материал,берут в мокислов Ы 0 .СаО;5): (0,02-0,07),ия,отли чаюроцесс вэаимодей осуществляют= 2,5:20 в течеотли ча ю- елатинированный 3 щи ствия при 5 ние Способ по и. 1, с я тем, чтоп исходного сырья0-100 С и Ж:Т 5 ч.Способ по п, 1, ся тем, чтож 4. щий1, Способ получения гидратированных силикатов кальция, включающий вэаимо 4 действие кремнезем- и известьсодержащего сырья в водной среде при нагревании, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уцучшения физико-механических свойств формованных керамических иэде30 лий на его основе и интенсификации процесса их формования, взаимодействие ис-ходного сырья проводят в присутствии материала, содержащего окись магния, до образования 50-90% желатинированного/ И продукта реакции, который зачтем подвергают дополнительному нагреванию до 160-213 С в течение не более 30 мин путеМ непрерывного смешиванйя его с 5) х (0,03-0,05) 14,6 подаваемым подчей воды и полуживают при это0,5-4 ч,2. Способ по и. 1,щ и й с я тем, что ии иэвестьсодержащеесодержащий окись маг:кО = 1,00;(0,6-1,3 давлением потоком горяченную суспензию выдер,-, й температуре в течение11 925244 12продукт реакции и горячую воду смешива- . 1. Авторское свидетельство СССРют в весовом соотношении 1;(3,5-4,0), М 223072, кл. С 01 В 33/24, 1968.Источники информации,2. Патент США М 3033648,принятые во внимание при зкспертиэе кл. 23-110, опублик, 1962, Составитеиь Л. Раманцева Редактор И. Тыкай Техред А,Бабинец Корректор М, Демчик,Заказ 2848/79 Тираж 514 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4.