СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА
METHOD OF PRODUCING LIQUID GLASS

Изобретение относится к технологии получения жидкого стекла для производства строительных материалов и может быть использовано при изготовлении теплоизоляционных и других изделий.
2
2
2
2
2
Химический состав натриевого растворимого стекла может быть выражен формулой: NaO×nSiO+mHO, где NaO - гидроксид натрия, SiO - диоксид кремния.
2
2
Из нее видно, что оно (растворимое стекло) не имеет постоянного состава, и соотношение между отдельными составными частями может меняться. Отношение: SiO:NaO=М, показывающее, сколько кремнекислоты приходится на единицу оксида натрия, называется силикатным модулем стекла. Чаще всего производится и встречается стекло с модулем 2.6-2.8. Количество воды может быть самым неопределенным.
2
2
Известен способ получения жидкого стекла (патент РФ RU 2285665) путем гидротермальной обработки кремнеземсодержащего вещества с водным раствором гидроксида натрия. В качестве исходного кремнеземсодержащего вещества используют остаток, полученный после обработки серпентинита (серпентиниты - породы, состоящие в основном из минерала серпентина состава 3MgO·2SiO·2HO, затем магнетита, хромита и остатков первичных минералов [Словарь по геологии нефти. Гостоптехиздат, Ленинград, 1958 г., с. 600] соляной кислотой - аморфный диоксид кремния. Полученную суспензию фильтруют для удаления непрореагировавшего остатка, раствор концентрируют для получения жидкого стекла с заданными модулем и плотностью.
Недостатком данного способа является использование исходного материала (серпентинита) сложного химического состава с невысоким процентом содержания диоксида кремния, необходимостью применения соляной кислоты и не широкое распространение месторождений серпентинита.
-6
Известен способ получения жидкого стекла для производства строительных материалов (патент RU №2171223, прототип), включающий приготовление суспензии из кремнеземсодержащего аморфного материала в растворе гидроксида натрия с последующей гидротермальной обработкой, причем приготовление суспензии осуществляют из кремнеземсодержащего аморфного материала - микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния с размером частиц (80-200 и более)·10 м при соотношении твердой и жидкой фаз в суспензии Т:Ж=1:(1,9-5,65), а гидротермальную обработку суспензии проводят при давлении 0,3 МПа и температуре 130-150°C в течение 35-240 мин.
-6
Недостатком способа является использование кремнеземсодержащего аморфного материала - микрокремнезема с повышенным размером частиц (80-200 и более)·10 м, что влечет необходимость проводить гидротермальную обработку суспензии при повышенных давлениях (0,3 МПа) и температурах (130-150°C) в течение длительного времени (35-240 мин).
Техническим результатом изобретения является получение высокомодульного жидкого стекла, расширение сырьевой базы за счет использования в качестве сырья отходов производства растительных масел, при одновременном решении вопросов улучшения экологии окружающей среды за счет утилизации отходов производства, снижение себестоимости производства жидкого стекла путем снижения расхода щелочи.
3
Технический результат достигается тем, что в способе получения жидкого стекла, включающем приготовление суспензии из кремнеземсодержащего аморфного материала в растворе гидроксида натрия с последующей гидротермальной обработкой полученной суспензии, согласно изобретению в качестве кремнеземсодержащего аморфного вещества используют отход производства растительного масла - фильтровальный диатомитовый порошок кизельгура, регенерированный путем прокаливания порошка до полного удаления органических остатков и свободной влаги, который растворяют в растворе гидроксида натрия с концентрацией 150-250 г/дм, причем раствор гидроксида натрия предварительно готовят на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12-13, после чего осуществляют гидротермальную обработку полученной суспензии паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10-11, затем полученное жидкое стекло фильтруют и концентрируют.
Благодаря использованию заявляемого способа расширяется область безотходного применения кизельгура и значительно снижаются экологические проблемы. В этих условиях уменьшается расход использования щелочи и увеличивается модульное число жидкого стекла. Получаемое при этом жидкое натриевое стекло имеет широкий диапазон плотности и может быть использовано для производства строительных материалов, а также при изготовлении теплоизоляционных и других изделий.
Проведенный анализ уровня техники по патентным и научно-техническим источникам информации позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем признакам заявленного способа получения жидкого стекла.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: для получения жидкого стекла в качестве кремнеземсодержащего вещества используют аморфный диоксид кремния, полученный после регенерации отработанного при производстве растительных масел порошка кизельгура.
3
Раствор гидроксида натрия с концентрацией 150-250 г/дм используется для получения жидкого стекла с различной плотностью, причем раствор гидроксида натрия предварительно готовят на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12-13, а последующую гидротермальную обработку паром осуществляют получаемым на электроактивированной воде - католите с pH 10-11, после чего полученное жидкое стекло фильтруют и концентрируют.
Предложенная совокупность признаков соответствует критерию «новизна», так как в качестве кремнеземсодержащего вещества при производстве жидкого стекла используется порошок кизельгура (аморфного диоксида кремния), полученного путем регенерации отработанного в производстве растительных масел кизельгура. Кроме того, раствор гидроксида натрия предварительно готовят на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12-13, с последующей гидротермальной обработкой паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10-11.
Способ осуществляют следующим образом.
3
Приготавливают суспензию из кремнеземсодержащего аморфного вещества в растворе гидроксида натрия с концентрацией 150-250 г/дм, причем раствор гидроксида натрия предварительно готовят на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12-13, при этом в качестве кремнеземсодержащего аморфного вещества используют отход производства растительного масла - фильтровальный диатомитовый порошок кизельгура, регенерированный путем прокаливания порошка до полного удаления органических остатков и свободной влаги.
После чего осуществляют гидротермальную обработку суспензии паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10-11. Затем полученное жидкое стекло фильтруют и концентрируют.
Предложенный способ промышленно применим.
Примеры осуществления данного способа.
3
3
3
3
3
3
2
2
Пример 1. Аморфный диоксид кремния, полученный путем регенерации отработанного в производстве подсолнечного масла кизельгура, взятый в количестве 165,0 г, смешали с 370 см раствора гидроксида натрия концентрацией 200 г/дм, при этом раствор гидроксида натрия предварительно приготовили на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12,6. Суспензию подвергли обработке при 95°C в течение 20 минут при перемешивании пульпы. Провели гидротермальную обработку паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10,7, при атмосферном давлении в течение 25 мин. Далее суспензию с плотностью 1,425 г/см и объемом 480 см фильтровали для отделения нерастворившегося остатка массой 15,7 г. Раствор, полученный после фильтрования, концентрировали при температуре 100°C. Получено 455 см жидкого стекла плотностью 1,415 г/см, содержащего, % мас: 28,10 SiO; 9,68 NaO; 0,17 водонерастворимых веществ. Силикатный модуль жидкого стекла 2,9.
3
3
3
3
3
3
2
2
Пример 2. Аморфный диоксид кремния, полученный путем регенерации отработанного в производстве подсолнечного масла кизельгура, взятый в количестве 180,0 г, смешали с 395 см раствора гидроксида натрия концентрацией 180 г/дм, причем раствор гидроксида натрия предварительно приготовили на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12,8. Суспензию подвергли обработке при 90°C в течение 25 минут при перемешивании пульпы. Провели гидротермальную обработку паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10,9, при атмосферном давлении в течение 15 мин. Образовавшуюся пульпу с плотностью 1,405 г/см и объемом 518 см фильтровали для отделения нерастворившегося остатка массой 16,3 г. Раствор, полученный после фильтрования, концентрировали при температуре 95°C. Получено 485 см жидкого стекла плотностью 1,39 г/см, содержащего, % мас: 29,10 SiO; 9,27 NaO; 0,19 водонерастворимых веществ. Силикатный модуль жидкого стекла 3,14.
3
3
3
3
3
3
2
2
Пример 3. Аморфный диоксид кремния, полученный путем регенерации отработанного в производстве подсолнечного масла кизельгура, взятый в количестве 200,0 г, смешали с 435 см раствора гидроксида натрия концентрацией 206 г/дм, причем раствор гидроксида натрия предварительно приготовили на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12,4. Суспензию подвергли обработке при 97°C в течение 28 минут при перемешивании пульпы. Провели гидротермальную обработку паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 11,0, при атмосферном давлении в течение 18 мин. Образовавшуюся пульпу с плотностью 1,395 г/см и объемом 578 см фильтровали для отделения нерастворившегося остатка массой 19,3 г. Раствор, полученный после фильтрования, концентрировали при температуре 96°C. Получено 512 смжидкого стекла плотностью 1,37 г/см, содержащего, % мас: 29,0 SiO; 9,43 NaO; 0,22 водонерастворимых веществ. Силикатный модуль жидкого стекла 3,07.
3
3
3
3
3
3
2
2
Пример 4. Аморфный диоксид кремния, полученный путем регенерации отработанного в производстве подсолнечного масла кизельгура, взятый в количестве 190,0 г, смешали с 415 см раствора гидроксида натрия концентрацией 150 г/дм, при этом раствор гидроксида натрия предварительно приготовили на электроактивированной воде - католите с параметром pH 12,0. Суспензию подвергли обработке при 93°C в течение 22 минут при перемешивании пульпы. Провели гидротермальную обработку паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10,0, при атмосферном давлении в течение 27 мин. Далее суспензию с плотностью 1,409 г/см и объемом 545 см фильтровали для отделения нерастворившегося остатка массой 17,4 г. Раствор, полученный после фильтрования, концентрировали при температуре 94°C. Получено 497 см жидкого стекла плотностью 1,38 г/см, содержащего, % мас: 28,80 SiO; 9,82 NaO; 0,18 водонерастворимых веществ. Силикатный модуль жидкого стекла 2,93.
3
3
3
3
3
3
2
2
Пример 5. Аморфный диоксид кремния, полученный путем регенерации отработанного в производстве подсолнечного масла кизельгура, взятый в количестве 205,0 г, смешали с 405 см раствора гидроксида натрия концентрацией 250 г/дм, причем раствор гидроксида натрия предварительно приготовили на электроактивированной воде - католите с параметром pH 13,0. Суспензию подвергли обработке при 95°C в течение 24 минут при перемешивании пульпы. Провели гидротермальную обработку паром, полученным из электроактивированной воды - католита с pH 10,4, при атмосферном давлении в течение 22 мин. Образовавшуюся пульпу с плотностью 1,415 г/см и объемом 560 см фильтровали для отделения нерастворившегося остатка массой 18,4 г. Раствор, полученный после фильтрования, концентрировали при температуре 97°C. Получено 498 смжидкого стекла плотностью 1,41 г/см, содержащего, % мас: 29,4 SiO; 9,45 NaO; 0,20 водонерастворимых веществ. Силикатный модуль жидкого стекла 3,11.
Результат применения способа: снижение расхода щелочи, сокращение длительности.
2
3
2
3
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать натриевое жидкое стекло высокого качества с заданными силикатным модулем и плотностью, а также с низким содержанием примесей (AlO, FeO, CaO) и водонерастворимых веществ (<0,20 мас. %), пригодное для производства строительных материалов, а также для изготовления теплоизоляционных и других изделий.
В производстве строительных материалов жидкое стекло, приготовленное предлагаемым способом, используют полностью, не отделяя от осадка. Осадок в виде тонкодисперсных частиц выполняет роль микронаполнителя, способствуя повышению механической прочности изделий.