способ получения жидкого натриевого стекла

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО НАТРИЕВОГО СТЕКЛА, включающий обработку кремнийсодержащих отходов производства раствором едкого натра, отличающийся тем, что смешивают компоненты, имеющие температуру 20 80^oС, при этом количество дополнительно вводимой на обработку воды определяют по формуле



где X количество воды, т;

V количество отхода производства кремния, т;

Z количество раствора NaOH, т;

Y₁ объем отхода производства кремния, м³;

Z₁ плотность получаемого жидкого натриевого стекла, т/м³;

объем NaOH, м³;

h 0,55 0,65 безразмерный коэффициент.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения жидкого натриевого стекла, применяемого в литейном производстве, при изготовлении строительных материалов в качестве клея.

Наиболее близким является способ получения жидкого стекла мокрым способом. Он основан на растворении аморфного кремнезема в растворах едких щелочей под давлением в автоклавах-реакторах. Технологическая схема по приготовлению жидкого натриевого стекла представляет собой емкости для хранения компонентов, вибромельницу, бак-смеситель, автоклав-реактор и хранилище для приготовленного жидкого стекла.

Однако предложенный способ имеет ряд недостатков: приготовление жидкого стекла требует две стадии для его приготовления, а именно последовательное прохождение смеси через вибромельницу, бак-смеситель и автоклав-реактор; необходимость поддержания достаточно высоких давлений в автоклаве-реакторе. Это приводит к усложнению технологии приготовления жидкого натриевого стекла, увеличению расхода энергии, необходимости принятия дополнительных мер безопасности, которые необходимы при работе с оборудованием под давлением.

Цель изобретения снижение энергетических затрат на приготовление жидкого натриевого стекла.

Цель изобретения достигается тем, что по предлагаемому способу в качестве кремнийсодержащего материала берутся тонкодисперсные отходы производства кремния и ферросплавов и растворение их в растворе NaOH. При необходимости добавляют воду в соответствующей пропорции. Содержание компонентов, мас. SiO₂ 89-92; Fe₂O₃ 2-0,4; Al₂O₃ 2-0,5; CaO 1-2,3; MgO 0-1; K₂O+Na₂O 0-2; SO₃ 0-0,6; SiC 0-0,45; ппп 1-2.

Способ осуществляется следующим образом. В бак-реактор загружают расчетное количество тонкодисперсного отхода производства кремния, заливается вода и перемешивается. После получения однородной массы в реактор заливается раствор NaOH. Температура компонентов по предложенному способу должна быть в пределах 20-80^оС. При более низкой температуре скорость реакции резко замедляется, повышение температуры компонентов выше 80^оС приводит к увеличению температуры реакции свыше 100^оС, что приводит к кипению смеси (см. таблицу) и неизбежно ведет к усложнению технологии приготовления жидкого натриевого стекла.

Время перемешивания компонентов в реакторе продолжается в зависимости от температуры реакции, а по завершении ее жидкое стекло сливается в накопитель.

Существенным отличием предлагаемого способа является то, что необходимое количество добавляемой воды (Х) должно соответствовать зависимости:

X +Y (1) где Y количество отхода производства кремния, т;

Z количество раствора NaOH, т;

Y₁ истинный объем отхода производства кремния, м³;

Z₁ объем NaOH, м³;

необходимая плотность жидкого натриевого стекла, т/м³;

безразмерный коэффициент равный 0,55-0,65.

Пример расчета компонентов может быть следующий: необходимо получить жидкое натриевое стекло с силикатным модулем m 2,5 и плотностью 1,5 г/см³.

Исходные данные: плотность кремнийсодержащего отхода 2,2 г/см³; плотность раствора NaOH 1,5 г/см³.

Для получения жидкого силикатного стекла с модулем 2,5 необходимое количество раствора NaOH на 100 кг кремнийсодержащего отхода производства определяется по известной формуле:

L где L количество каустической соды, м³;

Y количество кремнийсодержащего отхода производства, кг;

m силикатный модуль;

n содержание окиси кремнезема в отходе производства кремния, доля единицы, принимаем равным 0,9;

1,29 коэффициент, учитывающий разницу молекулярных весов Na₂O и NaOH

С_м.о массовая концентрация, выражающая содержание массы растворенного вещества в единице объема раствора кг/м³

L 0,066м³ 66л т.е. необходимо 66 л раствора NaOH или по весу 66 х 1,50 99 кг.

Необходимое количество воды по формуле (1) равно

X + 0,60,1

+ 0,06 0,1236т

После проведенного расчета компоненты при необходимости подогревают и смешивают в следующей последовательности отход производства кремния вода раствор NaOH.