DE1108193B

DE1108193B - Process for the production of alkali zirconium silicates

Info

Publication number: DE1108193B
Application number: DED31218A
Authority: DE
Inventors: Dr Harry Kloepfer; Dr Eugen Meyer-Simon; Dr Robert Schrauf
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1959-08-01
Filing date: 1959-08-01
Publication date: 1961-06-08
Also published as: GB924811A; NL254421A; BE593537A

Description

Verfahren zur Herstellung von Alkalizirkonsilicaten Es ist bekannt, Zirkonsilicat durch Behandeln mit Alkalihydroxyden oder Alkalicarbonaten im Schmelzverfahren aufzuschließen. Bei den hierbei angewendeten Temperaturen von etwa 1435°C und darüber entstehen Zirkondioxyd und Alkalisilicat.Process for the production of alkali zirconium silicates It is known Zirconium silicate by treating with alkali hydroxides or alkali carbonates in a melting process to unlock. At the temperatures used here of around 1435 ° C and above Zirconium dioxide and alkali silicate are formed.

Es wurde nun gefunden, daß man Zirkonsilicat durch Behandeln mit wäßrigen Alkalihydroxydlösungen bei erhöhten Temperaturen und Drücken zu Alkalizirkonsilicaten aufschließen kann. Besonders geeignet hierfür ist eine Ätznatronlösung.It has now been found that zirconium silicate by treating with aqueous Alkali hydroxide solutions at elevated temperatures and pressures to form alkali zirconium silicates can catch up. A caustic soda solution is particularly suitable for this.

Als Ausgangsstoff im Sinne der Erfindung kommt reines Zirkonsilicat der Formel ZrSi04 in Betracht. Dieses setzt sich mit dem Ätzalkali, z. B. dem Ätznatron, zuNatriumzirkonsilicatder FormelNa2 Zr Si 05 um. An Stelle des reinen Zirkonsilicats kann man auch in der Natur vorkommende silicatische Zirkonmineralien verwenden, bei denen Zirkon und Silicium nicht in genau äquimolekularen Mengen vorliegen. Derartige Mineralien können außerdem weitere Verunreinigungen enthalten.Pure zirconium silicate is used as the starting material for the purposes of the invention the formula ZrSi04 into consideration. This is with the caustic alkali, z. B. caustic soda, to sodium zirconium silicate of the formula Na2 Zr Si 05 um. Instead of the pure zirconium silicate you can also use naturally occurring silicate zirconium minerals, in which zirconium and silicon are not present in precisely equimolecular amounts. Such Minerals can also contain other impurities.

Es wurde ferner gefunden, daß die besten Erfolge erzielt werden, wenn man den Aufschluß bei Temperaturen von 170 bis 280° C vornimmt. Hierbei arbeitet man in einem Autoklav, da der Druck des Wasserdampfes bei diesen Temperaturen den Atmosphärendruck weit übersteigt. Als allgemeine Regel kann angegeben werden, daß Ausgangsstoffe von grobem Korn eine höhere Aufschlußtemperatur erfordern als feinteiliges Zirkonsilicat. Je nach der Temperatur und der Korngröße benötigt man für den Aufschluß verschiedene Zeiten. Im allgemeinen genügt ein Arbeiten von einigen Stunden im Autoklav.It has also been found that the best results are obtained when the digestion is carried out at temperatures of 170 to 280 ° C. This works one in an autoclave, since the pressure of the water vapor at these temperatures the Far exceeds atmospheric pressure. As a general rule it can be stated that Coarse-grained raw materials require a higher digestion temperature than fine-particle ones Zirconium silicate. Depending on the temperature and the grain size, one needs for the digestion different times. In general, working for a few hours in the autoclave is sufficient.

Ferner wurde gefunden, daß die besten Ergebnisse mit Ätzalkalilaugen von 30 bis 75 Gewichtsprozent erhalten werden. Zweckmäßigerweise verwendet man Atzalkalilaugen, die etwa 60 Gewichtsprozent Atzalkali, vorzugsweise Ätznatron, enthalten.It has also been found that the best results are obtained with caustic alkalis from 30 to 75 percent by weight can be obtained. It is advisable to use caustic alkali solutions, which contain about 60 percent by weight of caustic alkali, preferably caustic soda.

Um einen vollständigen Aufschluß zu erreichen, empfiehlt es sich, mit einem überschuß von Ätzalkali, vorzugsweise mit 4 bis 6 Mol Ätzalkali auf 1 Mol Zirkonsilicat, zu arbeiten.In order to obtain a complete explanation, it is advisable to with an excess of caustic alkali, preferably with 4 to 6 mol of caustic alkali to 1 Moles of zirconium silicate to work.

Nach dem Aufschluß wird das Umsetzungsgemisch zweckmäßig mit Wasser verdünnt. Das reine Alkalizirkonsilicat kann dann durch Filtrieren abgetrennt werden; es enthält praktisch keine Verunreinigungen. Die abfiltrierte Lösung kann ohne Bedenken eingedampft und im Kreislauf dem Verfahren wieder zugeführt werden, wobei verbrauchtes Alkali ergänzt werden kann.After the digestion, the reaction mixture is expediently mixed with water diluted. The pure alkali zirconium silicate can then be separated off by filtration; it contains practically no impurities. The filtered solution can be used without hesitation evaporated and recycled to the process again, with consumed Alkali can be added.

Es ist überraschend, daß bei dem Verfahren nach der Erfindung keine Nebenprodukte entstehen. Es bilden sich hierbei weder Zirkonoxyd, Natriumzirkonat noch Alkalisilicat.It is surprising that in the method according to the invention none By-products arise. Neither zirconium oxide nor sodium zirconate are formed nor alkali silicate.

Die nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen Alkalizirkonsilicate können in an sich bekannter Weise durch Behandeln mit anorganischen Säuren, wie Schwefelsäure, Salzsäure oder Salpetersäure, oder mit organischen Säuren, wie Weinsäure, in die entsprechenden Salze oder Verbindungen übergeführt werden.The alkali zirconium silicates obtained by the process of the invention can in a manner known per se by treating with inorganic acids, such as Sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid, or with organic acids such as tartaric acid, be converted into the corresponding salts or compounds.

Beispiel 1020 g Na O H werden zur Herstellung einer 60 gewichtsprozentigen Lauge in 680 ml Wasser gelöst, mit 750 g Zirkonsilicat (etwa 75 o/Q, Korngröße kleiner als 40 Et) versetzt und 5 Stunden im Autoklav (alkalibeständig) bei 275 bis 280°C unter Rühren erhitzt. Nach dem Abkühlen auf etwa 90° C wird mit wenig Wasser verdünnt, abfiltriert und gewaschen. 1000 g Natriumzirkonsihcat als weißer Rückstand in 98o/oiger Ausbeute.Example 1020 g of Na O H are used to produce a 60 percent by weight Lye dissolved in 680 ml of water, with 750 g of zirconium silicate (about 75 o / q, grain size smaller than 40 Et) and 5 hours in the autoclave (alkali-resistant) at 275 to 280 ° C heated with stirring. After cooling to about 90 ° C, it is diluted with a little water, filtered off and washed. 1000 g of sodium zirconia as a white residue in 98% Yield.

Formel: Naz O - Zr 02 - Si 02.Formula: Naz O - Zr 02 - Si 02.

Durch Eindampfung erhält man aus den verdünnten Waschlaugen wieder 60 gewichtsprozentige Natronlauge. Der Alkalianteil des Natriumzirkonsilicats muß natürlich ersetzt werden. Die Lauge ist beliebig oft verwendbar, da sich praktisch kein Wasserglas bildet.The diluted wash liquors are recovered by evaporation 60 percent by weight caustic soda. The alkali content of the sodium zirconium silicate must of course to be replaced. The lye can be used as often as you like, as it is practical does not form water glass.

Claims

PATENT CLAIMS-1. Process for the production of alkali zirconium silicates, characterized in that zirconium silicate with aqueous alkali hydroxide solution is used treated at elevated temperature under pressure. 2. The method according to claim 1, characterized in that a temperature of 170 to 280 ° C is used. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the aqueous Alkali hydroxide solution in a concentration of 30 to 75 percent by weight, preferably of about 60 weight percent is used. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that one with an excess of aqueous alkali metal hydroxide solution, preferably with about 4 to 6 moles of alkali metal hydroxide per 1 mole of zirconium silicate. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the After the reaction, the reaction mixture is diluted with water and then filtered separating the alkali zirconium silicate. Publications considered: Italian U.S. Patent No. 387,742; U.S. Patent No. 2696425.