способ получения жидкого стекла

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА, включающий обработку мелкодисперсного алюмосиликатного сырья щелочным реагентом при нагревании, отличающийся тем, что, с целью снижения себестоимости продукта, в качестве алюмосиликатного сырья используют трепел, в качестве реагента - твердый отход производства перманганата калия, обработку ведут при 100 - 105^oС в течение 12 - 14 ч при массовом соотношении трепел : отход 1 : 3 в присутствии воды, взятой в количестве, обеспечивающем Т : Ж = 1 : 14.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла, которое широко применяется во многих отраслях промышленности, в частности в промышленности строительных материалов для повышения водонепроницаемости и прочности бетонов, для получения шлакощелочного вяжущего, регулирования свойств глинистых суспензий и других целей.

Известен способ [1] получения силиката натрия путем обработки щелочью низкокальциевых зол уноса ТЭС при атмосферном давлении алюмосиликатного сырья при 95-98^оС при концентрации до 100 кг/м³ Na₂O и соотношении SiO₂:Na₂O в исходной смеси 0,9-1,1. Однако зола-унос ТЭС разлагается горячими растворами достаточно полно только в мелкодисперсном состоянии с размером частиц 0,2 мм, что резко ограничивает возможности указанного способа. Кроме того технологический процесс в известном способе ведется с использованием щелочи, что удорожает производство.

Целью изобретения является расширение сырьевой базы получения жидкого стекла и охране окружающей среды за счет использования отходов перманганата калия.

Цель достигается тем, что в качестве алюмосиликатного сырья используют трепел, а в качестве щелочного компонента - отходы производства перманганата калия, запасы которых в отвалах только г. Саки Крымской области превысили 100 тыс.т. Отходы производства перманганата калия представляют собой тонкодисперсный материал с удельной поверхностью 400-500 м²/кг. Состав их следующий, мас. %: КМnO₄ 0,9-2,3; MnO₄ 1,0-12,0; KОН 10,0-21,0; SiO₂ 1,0-6,2; K₂CO₃ 0,8-12,0; Ca_общ 6,0-7,4; H₂O остальное. Химический состав трепела, мас.%: SiO₂ 47,4-61,4%, Al₂O₃ 15,5-24,7; Fe₂O₃ 3,1-6,4; CaO 4,1-10,0; SO₃ 0,1-5,6, вода остальное.

Для проведения экспериментальных исследований использовали трепел и отходы Сакского химического завода (отходы производства перманганата калия). При этом соотношение между алюмосиликатным сырьем и указанными отходами было принято следующее: 1:2; 1:3 и 1:4. Процесс упаривания проводили при 100-105^оС в течение 12-14 ч.

Опыт 1: трепел:отходы 1:2; время упаривания 10 ч; SiO₂ 62,0; M 0,68

Опыт 2: То же 1:3 То же 10 ч То же 74,2 М 1,04

Опыт 3: - " - 1:4 - " - 10 ч - " - 89,8 М 0,67

Опыт 4: То же 1:2 То же 12 ч То же 66,0 М 0,71

Опыт 5: - " - 1:3 - " - 12 ч - " - 85,3 М 1,18

Опыт 6: - " - 1:4 - " - 12 ч - " - 92,6 М 0,69

Опыт 7: - " - 1:2 - " - 14 ч - " - 67,0 М 0,78

Опыт 8: - " - 1:3 - " - 14 ч - " - 87,2 М 1,19

Опыт 9: - " - 1:4 - " - 14 ч - " - 95,8 М 0,76

Опыт 10: - " - 1:2 - " - 16 ч - " - 69,1 М 0,80

Опыт 11: - " - 1:3 - " - 16 ч - " - 87,2 М 1,19

Опыт 12: - " - 1:4 - " - 16 ч - " - 95,9 М 0,77

Результаты проведенных исследований представлены в таблице.

Анализ проведенных результатов показывает, что избыток щелочного компонента (опыты N 3, 6, 9 и 12) повышает выход SiO₂ (соответственно: 89,8; 92,6; 95,8; 95,9 мас.%), но одновременно снижает силикатный модуль получаемого жидкого стекла (опыт N 3 0,67; опыт N 6 0,69; опыт N 9 0,76; опыт N 12 0,77) следовательно, нежелателен.

Недостаток щелочного компонента (опыты N 1, 4, 7 и 10) также нежелателен, так как снижается и выход SiO₂ и силикатный модуль стекла (например, в опыте N 4 выход SO₂ 66,0 и М 0,71).

Данные таблицы свидетельствуют о том, что оптимальным соотношением алюмосиликатного сырья к щелочному компоненту является 1:3 (опыты N 2, 5, 8 и 11). При этих условиях получено жидкое стекло с наилучшими показателями выхода SiO₂ и силикатного модуля М (например, в опыте N 5 выход SiO₂ 85,3% и силикатный модуль 1,18).

В процессе проведения экспериментов изменялось и время упаривания. Анализ полученных результатов показывает, что оптимальное упаривание составляет 12-14 ч. Упаривание менее 12 ч (в нашем случае 10 ч) дает заниженные показатели жидкого стекла по выходу SiO₂ и силикатному модулю (опыт N 2). Превышение времени упаривания более 14 ч существенных положительных результатов (по сравнению с 14 ч) не дает (опыт N 11). Поэтому оптимальным временем упаривания является 12-14 ч. Химический состав получаемого жидкого стекла, мас. %: SiO₂ 62,1; Al₂O₃ 3,2; Fe₂O₃ 0,43; CaO 1,74; MnO 0,33; Na₂O 20,1; K₂O 0,5; SO₃ 0,16.