DE968034C - Verfahren zur Herstellung von festem kristallwasserhaltigem Natriummetasilicat - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von festem kristallwasserhaltigem' Natriummetasilicat Es ist bekannt, daß sich wäßrige Natronlauge mit feinverteilter Kieselsäure unter Bildung von flüssigen Produkten umsetzen läßt, die Wasser und Natriumsilicate enthalten. Als feinverteilte Kieselsäure kommen für die technische Herstellung hauptsächlich Quarzsand. und Quarzmehl in. Frage. Man hat die Umsetzung von Quarzsand oder Quarzmehl mit Natronlauge bisher, schon chargenweise ausgeführt, wobei sie trotz der angewenäeten erhöhten Temperaturen i Stunde und länger dauert. Die dabei erhaltenen Silicatlösungen werden. entweder zur Trockne eingedampft, oder man läßt ' aus ihnen Natriummetasilicate auskrista-Ilisieren, die dann durch Filtrieren oder Zentrifugieren von der Mutterlauge getrennt werderL Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Gewinnung von festem, kristallwasserhaltigern Natriummetasilicat in besonders guter Raum-Zeit-Ausbeute und unter Vermeidung nachfolgender Eindampf-.oder Abtrennungsvorgänge durchzuführm Dabei sind unter Natriummetasilicaten nicht nur solche Produkte verstanden, die auf i Atom Silicium genau :2 Atome Natrium enthalten, sondern, entsprechend dem technischen Sprachgebrauch, auch solche, die einen gewissm Überschuß an"Si 0, oder NaOH über dieses Verhältnis hinaus aufweisen. Das vorstehend genannte Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein gegebenenfalls vorerwäxmtes Gemisch von feinverteilter Kieselsäure und wäßriger Natronlauge in einem Verhältnis, das der Zusammensetzung von Natriummetasilicat entspricht, kontinuierlich durchein. Reaktionsrohr gedrückt wird,' indem es auf der oberhalb etwa, 175" liegenden Reaktionstemperatur gehalten wird. Im Reaktionsrohr wählt man die lineare Strömungsgeschwindigkeit so groß, daß die Kieselsäure gleichmäßig verteilt bleibt und sich nicht absetzt. In dem Reaktionsraum steht das Gemisch unter einem Druck, der mindestens seinem Dampfdruck bei der gewählten. Temperatur entspricht. Aus dem Reaktionsrohr tritt das flüssige Reaktionsprodukt kontinuierlich unter Entspannung auf Atmosphärendruck aus, worauf es zur Erstatrung gebracht wird. Da. die spontane Keimbildung in wasserhaltigen Natriummeitasilicatschmelzen oft ausbleibt und die Wachstumsgeschwindigkeit der Keime gering ist, kann die Kristallisation durch Impfen und Rühren, gegebenenfalls auch unter Zuhilfenahme eines eingehlasenen Luftstroms, be- schleunigt werden.
• Die Abkühlung von der Reaktionstemperalur auf die Erstarrungstemperatur kann vor oder nach dein Entspannen erfolgen. Geschieht sie vor der Entspannung, dann. erhält man ein Produkt von dem gleichen Wassergehalt, den die Schmelze aufwies. Entspannt *man die. Schmelze jedoch bei der Reaktionstemperatur, so ist- diese Entspannung mit einer Wasserverdampfung verbunden, die man durch geeignete Maßnahmen (Feinverteilung der Schmelze mittels einer Sprühdüse, rasche Ab- führung des gebildeten Wasserdampfs) noch besonders wirksam machen kann. Diese Maßnahme, die zudem mit einer Ersparnis an Kühlwasger ver,-bunden ist, ist vor allem dann vorteilhaft, wenn, als Endprodukt ein Hydrat mit weniger als 9 Mol (z.B. 4 oder 5Mcol) Kristallwasser..gewünscht wird; denn da sowohl die Ausgangsgernische, die ohne- Wasserverdampfung Hydrate mit weniger als 9 Mol Kristallwasser liefern, als auch die daraus nach der Umsetzung entstandenen Schmelzen sehr zähflüssig sind und mit abnehmendem Wassergehalt immer zähflüssiger werden, kann ihre Förderung durch das Reaktionsrohr Schwierigkeiten machen. Diese Schwierigkeiten kann man umgehen, indem man mit relativ wasserreichen Ausgangsmischungen arbeitet und die überschüssige Wassermenge bei der Entspannung beseitigt; dabei ist es für den Fall, daß besonders wasseraxme Produkte gewünscht werden, vorteilhaft, die Schmelze vor der Entspannung noch über die für den Aufschluß notwendige- Temperatur zu erhitzen.
• Der besondere Vorteil des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung liegt in der außerordentlich kurzen, Verweilzeit bei praktisch vollkommenem Aufschluß, welche, eine sehr hohe Raum-Zeit-Ausbeute gewährleistet. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, aus ein und derselben Aufschlußmischung ohne zusätzliche Maßnahmen, lediglich durch Wahl einer geeigneten Temperatur bei der Entspannung, Metbsilicate mit verschiedenem Wassergehalt zu erzielen. Dabei ist es von. besonderer Bedeutung, daß aus wasserreichen, gut zu verarbeitenden Ausgangsmis#hungen was serarme Endprodukte erhalten werden können.
• Bdispiel Aus einem Mischgefäß wird eine durch einen. geeigneten Rührer dauernd in. gleichmäßiger Verteilung gehaltene Aufschwemmung von 3,5 Gewichtsteilen Quarzmehl und 13 Gewichtsteilen 35,7%iger Natronlauge kontinuierlich durch eine: Pumpe in ein. 16 m langes und etwa 6 bis 7- mm weites Reaktionsrohraus V2A-Stahl gegen einen Druck von 6o bis 7o Atm. eingedrückt. Der Durchsatz beträgt. 16,5 kg Gesamtmischung je Stunde. Die ersten 15 m des Reaktiorigrohxes befinden sich in einem 26o9 heißen Ölbad, die Verweilzeit der Mischung in diesem Abschnitt beträgt etwa 2,4 Minuten. Das letzte Rohrstück (i m) wiid durch Wasser gekühlt, an seinem Ende wird die entstandene und hier noch etwa 5o' warme Schmelze- durch ein Drosselventil kontinuierlich auf Atmosphärendruck entspannt unxl anschließemt durch Impfen zur Kristallisation gebracht. -Es. wird so ein, festes Natriummetasilicat mit 9 Mol Kristallwasser erhalten, das zu 99,9 OJo in Wasser klar löslich ist. Unterbleibt die Kühlung des letzten Rohrstückes, so nimmt die Schmelze bis zum Entspannungsventil eine Temperatur von etwa :22o' an und ergibt, bei dieser Temperatur entspannt, nach der Kristallisation ein Natriummetasilicat mit 5 bis 6 Mol Kristallwasser.

Claims (4)

1. PATENTANSPRüCHE-i. Verfahren zur Herstellung von, festern kristallwasserhaltigem Natriummetasilicat durch Druckaufschluß von feinverteilter Kieselsäur-,-mit wäßriger Natronlauge, dadurch gekenn.-zeichnet, daß man feinverteilte Kieselsäure und wäßrige Natronlauge in einem Verhältnis, das dem Verhältnis Alkalioxyd zu S i 02 in dem herzustellenden Produkt entspricht, homogen mischt, daß man das Gemisch kontinuierlich in ein Reaktionsrohr gegen de - n in diesem herrsehenden Druck einfördert und es bei Temperaturen oberhalb etwa 175' mit der Maßgabe durch das Reaktionsrohr führt, daß eine gleichmäßige Verteilung der Kieselsäure in dem Gemisch durch Regulierung der linearen Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet ist und daß man das heiße Reaktionsprodukt aus dem Reaktionsrohr durch ein Entspannungsventil austreten läßt, wobei der ursprünglich höhere Wassergehalt des gebildeten Reaktionsproduktes infolge der bei der Entspannung eintretenden Wasserverdampfung auf den gewünschten Wassergehalt des Endproduktes- herabgesetzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man da-s Reaktionsprodukt vor der Entspannung abkühlt, so daß bei der Entspannung kein oder nur wenig Wasser verdampft.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch ge'-kennzeichnet, daß man das Reaktionsprodukt vor der Entspannung auf eine ü#er der Aufschlußtemperatur liegende Temperatur erhitzt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i 'bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man. das aus dem Reaktionsrohr ausgetretene flüssige Reaktionsprodukt unter Vermeidung nachfolgender Eindampf- und Abtrennungsvorgänge, gegebenenfalls unter Impfen, zur Erstarrung bringt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 244 779, 249 222; Winnacker-Weingärtner, Chemische Technologie, Bd. i, S. 9 bis 16.