Способ получения жидкого стекла

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Кузьменков Михаил Иванович Заранский Валерий Вячеславович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Способ получения жидкого стекла, включающий обработку фторсодержащего кремнегеля 40 -ным раствором гидроксида натрия при нагревании в течение 35-60 мин, охлаждение и отделение продукта от выпавшего осадка, отличающийся тем, что в качестве фторсодержащего кремнегеля используют отход производства фтористого алюминия, обработку ведут при соотношении твердой и жидкой фаз 1(2,0-2,6), температуре 92-98 С и атмосферном давлении. Изобретение относится к промышленности строительных материалов, производству жидкого стекла, используемого для изготовления кислотоупоров, жаростойких бетонов,силикатных красок и др. Известен способ получения жидкого стекла 1, заключающийся в сплавлении щелочесодержащих компонентов (кальцинированная сода, поташ, сульфат натрия) и молотого кварцевого песка в силикат-глыбу при температуре 1300-1400 С и дальнейшего ее растворения в автоклавах при температуре 150-175 С и давлении 0,4-0,8 МПа в течение 4-6 ч. Недостатком этого способа является большой расход тепловой и электрической энергии и необходимость использования сложного технологического оборудования. Известен способ получения жидкого стекла 2, по которому зола рисовой шелухи, содержащая 50-99 аморфного диоксида кремния, растворяется в растворе щелочи при температуре 90-250 С, процесс ведут в непрерывном режиме в реакторе прямоточного типа с подачей в реактор исходных реагентов, взятых в определенном соотношении, причем исходные реагенты вводят в реактор раздельными потоками или предварительно перемешивая их перед вводом в реактор. Недостатком этого способа является высокая температура проведения процесса и непостоянное количество диоксида кремния в исходном сырье (золе рисовой шелухи). Наиболее близким к предлагаемому является способ получения жидкого стекла 3,включающий приготовление суспензии из кремнеземсодержащего материала в щелочном 11706 1 2009.04.30 растворе и гидротермальную обработку этой суспензии. В качестве кремнеземсодержащего аморфного материала используют кремнеземсодержащие отходы переработки кремнефтористоводородной кислоты. Способ состоит из следующих операций. В заданных количествах дозируются исходные материалы отходы переработки кремнефтористоводородной кислоты, содержащей в своем составе 62,1 мас.2,5,2 мас. , 2 О 28,5 мас. , смешиваются с водой в массовом соотношении 11. Суспензию нагревают при перемешивании,добавляют необходимое количество 40 -ного раствора гидроксида натрия доводят до кипения, что соответствует 101-105 С и в этом режиме осуществляют варку в течение 3060 мин. Полученную пульпу охлаждают до 30 С со скоростью 0,25-1,2 град/мин, и отделяют осевший шлам. Этот способ позволяет получать жидкое стекло с силикатным модулем 2,3-3,1. Недостатки известного метода - невысокий выход готового продукта 94,3-95,0 , относительно высокая температура варки 101-105 С, низкая концентрация силиката натрия в жидком стекле. Кроме того, способ позволяет получать жидкое стекло с силикатными модулями только в диапазоне 2,3-3,1, что ограничивает области применения получаемого продукта. Задача изобретения - снижение температуры варки жидкого стекла, увеличение выхода целевого продукта, расширение диапазона силикатного модуля жидкого стекла до 3,5. Задача достигается тем, что фторсодержащий кремнегель обрабатывают 40 -ным раствором гидроксида натрия при нагревании в течение 35-60 мин, охлаждают и отделяют продукт от выпавшего осадка. В качестве фторсодержащего кремнегеля используют отход производства фтористого алюминия. Обработку ведут при соотношении твердой и жидкой фаз 1(2,0-2,6), температуре 92-98 С и атмосферном давлении. Способ осуществляют следующим образом. В реактор с механическим перемешиванием, обогреваемый глухим паром, подаются отдозированные в заданных количествах исходные материалы фторсодержащий кремнегель,вода, 40 -ный раствор гидроксида натрия. При постоянном перемешивании реакционную смесь нагревают до 92-98 С в течение 35-60 мин. О готовности жидкого стекла судят по тому, что раствор из мутного становится прозрачным (это свидетельствует о полном растворении диоксида кремния) и на поверхности появляется тонкая пленка. Полученное жидкое стекло фильтруется с целью отделения осадка. В качестве кремнеземистого компонента используют отход производства фтористого алюминия - кремнегель, содержащий в сухом веществе 2 60-95 мас. . В качестве щелочного компонента используется раствор гидроксида натрия с массовой концентрацией 40 . Количество воды дозируют с учетом заданного соотношения между твердой и жидкой фазами. Изобретение поясняется примерами. Пример 1. В качестве исходного компонента берут кремнегель - отход производства фтористого алюминия состава, мас.2 56,58 3 3,42 2 О 40,0 в количестве 500 г, который смешивают с 638 г воды. В полученную суспензию добавляют 462,5 г 40 -ного раствора гидроксида натрия и при непрерывном перемешивании нагревают до температуры 92 С синтез ведется в течение 35 мин. Полученную пульпу охлаждают и отделяют осевший шлам. Состав полученного жидкого стекла, мас.2 25,74 2 13,2 силикатный модуль 2,0. Выход продукта в расчете на 2 составляет 97,4 . Аналогичным образом приготовили еще 3 состава жидкого стекла. В таблице приведены основные показатели, характеризующие свойства полученного жидкого стекла. ТемператуСоотношения СилиВремя варВыход (по ра варки,твердой и катный ки, мин 2),С жидкой фаз модуль 92 92 95 98 Предлагаемый способ позволяет повысить выход готового продукта с 94,7-95,0 до 97,2-98,2 , снизить температуру технологического процесса получения жидкого стекла с 101-105 С до 92-98 С, расширить области применения жидкого стекла за счет получения жидкого стекла с силикатными модулями 2-3,5 вместо 2,3-3,1. Использование в качестве кремнеземсодержащего компонента отхода промышленности - кремнегеля, который в настоящем направляется в отвал, позволяет организовать его утилизацию и тем самым способствовать решению экологических задач. Источники информации 1. Корнеев В.И., Данилов В.В. Жидкое и растворимое стекло. - СПб., 1996. - С. 131,132. 2. Патент РФ 2106304, МПК С 01 В 33/32, 1998. 3. А.с. СССР 1813712, МПК С 01 В 33/32, 1993 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3