[go: up one dir, main page]

RU2187457C1 - Method of production of water glass - Google Patents

Method of production of water glass Download PDF

Info

Publication number
RU2187457C1
RU2187457C1 RU2001111000A RU2001111000A RU2187457C1 RU 2187457 C1 RU2187457 C1 RU 2187457C1 RU 2001111000 A RU2001111000 A RU 2001111000A RU 2001111000 A RU2001111000 A RU 2001111000A RU 2187457 C1 RU2187457 C1 RU 2187457C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silica
raw materials
containing raw
mixture
production
Prior art date
Application number
RU2001111000A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.А. Полубояров
З.А. Коротаева
А.Е. Лапин
Е.П. Ушакова
Н.З. Ляхов
В.В. Карпан
О.А. Эунап
Original Assignee
Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН
ОАО Инвестиционная компания "Ермак"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, ОАО Инвестиционная компания "Ермак" filed Critical Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН
Priority to RU2001111000A priority Critical patent/RU2187457C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2187457C1 publication Critical patent/RU2187457C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: technology of water glass production; applicable in production of acid-proof and heat-resistant materials, production of binding agents for wood-particle boards, etc. SUBSTANCE: method includes mechanochemical activation of dry mixture of silica-containing raw materials, and sodium hydroxide. Obtained mixture is treated with water at atmospheric pressure and temperature of 80-90 C. Silica raw materials are used in form of artificial silicon dioxides, wastes of metallurgical processes and natural silica-containing minerals. EFFECT: higher efficiency. 6 cl, 1 tbl, 21 ex

Description

Изобретение относится к низкотемпературной безавтоклавной технологии получения жидкого стекла и может быть использовано в стройиндустрии для получения кислотоупорных и жаростойких материалов, для получения вяжущего при изготовлении ДСП, силикатного кирпича, керамзита и т.п. The invention relates to low-temperature autoclave-free technology for producing liquid glass and can be used in the construction industry to obtain acid-resistant and heat-resistant materials, to obtain a binder in the manufacture of chipboard, silicate brick, expanded clay, etc.

Известен способ получения жидкого стекла из кремнеземсодержащего материала, содержащего 94-96% SiO2 - отход производства кристаллического кремния. Способ включает приготовление суспензии из вышеназванных отходов в щелочном растворе с концентрацией по Na2O 95-100 кг/м3 при Т:Ж=1:(2,3-5,1) и гидротермальную обработку при 80-85oС и атмосферном давлении в течение 2,5-3,2 ч (1. Пат. РФ 2056353, Кл.: С 01 В 33/32, опубл. 20.03.96 г.).A known method of producing liquid glass from a silica-containing material containing 94-96% SiO 2 is a waste product of the production of crystalline silicon. The method includes preparing a suspension of the above waste in an alkaline solution with a concentration of Na 2 O of 95-100 kg / m 3 at T: W = 1: (2.3-5.1) and hydrothermal treatment at 80-85 o C and atmospheric pressure for 2.5-3.2 hours (1. Pat. RF 2056353, Cl .: C 01 B 33/32, publ. 03.20.96).

Недостатком данного способа является ограниченная область применения. Он дает хорошие результаты только при использовании в качестве исходного сырья отходов производства кристаллического кремния, представляющих собою тонкодисперсный аморфный порошок с высоким содержанием SiO2. При использовании в качестве сырья отходов производства фтористого алюминия способ дает значительные колебания выхода готового продукта. При использовании отходов производства ферросилиция или природных кремнеземсодержащих материалов типа песка (маршалит, диатомит и др.), а также для переработки отходов стеклянного боя применять этот способ невозможно, поскольку взаимодействие со щелочью при нагревании идет очень медленно при атмосферном давлении.The disadvantage of this method is the limited scope. It gives good results only when crystalline silicon wastes are used as feedstock, which are a finely divided amorphous powder with a high SiO 2 content. When using aluminum fluoride production waste as a raw material, the method gives significant fluctuations in the yield of the finished product. When using wastes from the production of ferrosilicon or natural silica-containing materials such as sand (marshalite, diatomite, etc.), and also to process glass wastes, it is impossible to apply this method, since the interaction with alkali during heating is very slow at atmospheric pressure.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ получения жидкого стекла, предусматривающий предварительный размол кремнеземсодержащего сырья нагретыми неметаллическими шарами с последующим введением в мельницу порошкообразной щелочи и воды и размолом получившейся суспензии до коллоидно-дисперсного состояния (2. Пат. РФ 2039702, Кл. С 01 В 33/32, опубл. 20.07. 95 г. /прототип/). The closest technical solution chosen for the prototype is a method for producing liquid glass, which provides for preliminary grinding of silica-containing raw materials with heated non-metallic balls, followed by the introduction of powdered alkali and water into the mill and grinding the resulting suspension to a colloid-dispersed state (2. Pat. RF 2039702, Cl .S 01 B 33/32, publ. 20.07. 95 g / prototype /).

Недостатком известного способа является недостаточно широкий диапазон исходного сырья и большие энергозатраты. The disadvantage of this method is not a wide range of raw materials and high energy consumption.

Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в расширении диапазона используемого исходного кремнеземсодержащего сырья и снижении энергозатрат. The problem solved by the claimed technical solution is to expand the range of used source silica-containing raw materials and reduce energy consumption.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в заявляемом способе получения жидкого стекла, включающем механохимическую обработку кремнеземсодержащего сырья и едкого натра, механохимической обработке подвергают сухую смесь кремнеземсодержащего сырья и едкого натра, взятых в соотношении, соответствующем модулю приготавливаемого жидкого стекла М=1-4, при вводимой в исходный материал энергии 600-15000 Дж/г с последующей обработкой полученной смеси водой при атмосферном давлении и температуре 80-90oС при соотношении Т: Ж=1:(1-6), где Т - смесь кремнеземсодержащего сырья и едкого натра после механохимической обработки, а Ж - вода.The problem is solved due to the fact that in the inventive method for producing liquid glass, including mechanochemical processing of silica-containing raw materials and caustic soda, mechanically processing a dry mixture of silica-containing raw materials and caustic soda, taken in a ratio corresponding to the module of prepared liquid glass M = 1-4, when energy input into the source material 600-15000 J / g, followed by processing the resulting mixture with water at atmospheric pressure and a temperature of 80-90 o With a ratio of T: W = 1: (1-6), where T is a mixture of belt-containing raw materials and caustic soda after mechanochemical treatment, and W - water.

В качестве кремнеземсодержащего сырья используют искусственные диоксиды кремния, природные кремнеземсодержащие минералы - пески (пылевидный кварц, так называемый маршалит, диатомит и др.), бой битого стекла, а также силикат-глыбу. As silica-containing raw materials, artificial silicas, natural silica-containing minerals are used - sands (pulverized silica, the so-called marshalite, diatomite, etc.), broken glass breakdown, as well as silicate block.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, содержащим сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения. The analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information containing information about analogues of the claimed invention, allowed us to establish that the applicant has not found technical solutions characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения. The definition from the list of identified analogues of the prototype allowed us to identify a set of essential distinguishing features (in relation to the technical result perceived by the applicant) in the claimed object set forth in the claims.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "novelty" under the current law.

Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением того же результата, как у заявляемого, не имеется. На основании этого сделан вывод о соответствии заявляемого технического решения требованию "изобретательский уровень". Information about the fame of the distinguishing features in the totality of the features of known technical solutions with the achievement of the same result as the claimed, is not available. Based on this, it was concluded that the claimed technical solution meets the requirement of "inventive step".

Существенными отличиями заявляемого технического решения по отношению к выбранному прототипу являются:
- готовят сухую смесь кремнеземсодержащего сырья и едкого натра в соотношении, соответствующем модулю приготавливаемого жидкого стекла, М=1-4;
- подготовленную смесь подвергают механохимической обработке, при этом, энергия, вводимая в материал шарами, составляет 600-15000 Дж/г;
- полученную смесь подвергают обработке водой при атмосферном давлении и температуре 80-90oС при соотношении Т:Ж=1:(1-6), где Т - смесь кремнеземсодержащего сырья и едкого натра после механохимической обработки, а Ж - вода.
Significant differences of the proposed technical solution in relation to the selected prototype are:
- prepare a dry mixture of silica-containing raw materials and caustic soda in a ratio corresponding to the module of the prepared liquid glass, M = 1-4;
- the prepared mixture is subjected to mechanochemical treatment, while the energy introduced into the material by balls is 600-15000 J / g;
- the resulting mixture is subjected to water treatment at atmospheric pressure and a temperature of 80-90 o With a ratio of T: W = 1: (1-6), where T is a mixture of silica-containing raw materials and caustic soda after mechanochemical processing, and W is water.

В заявляемом техническом решении возможно использовать в качестве исходного кремнеземсодержащего сырья довольно широкий спектр материалов: природные и искусственные диоксиды кремния, включая аморфные микрокремнеземсодержащие отходы металлургических производств, бой битого стекла и силикат-глыбу и получать жидкое стекло с силикатным модулем от 1 до 4 и плотностью 1,2-1,7 г/см3.In the claimed technical solution, it is possible to use a fairly wide range of materials as starting silica-containing raw materials: natural and artificial silicas, including amorphous silica fume-containing wastes of metallurgical production, broken glass breakage and silicate block and to obtain liquid glass with a silicate module of 1 to 4 and density 1 , 2-1.7 g / cm 3 .

Получившаяся после механохимической обработки смесь исходных компонентов подвергалась гидротермальной обработке при атмосферном давлении и температуре 80-90oС и перемешивании при соотношении Т:Ж=1:(1-6), где Т - смесь кремнеземсодержащего сырья и едкого натра после механохимической обработки, а Ж - вода.The mixture of the starting components obtained after mechanochemical treatment was subjected to hydrothermal treatment at atmospheric pressure and a temperature of 80-90 o C and stirring at a ratio of T: W = 1: (1-6), where T is a mixture of silica-containing raw materials and caustic soda after mechanochemical treatment, and W is water.

Использование центробежно-планетарных мельниц в заявляемом техническом решении является предпочтительным, поскольку они обладают большей энергонапряженностью. Время помола смеси исходных компонентов в таких мельницах не превышает 3 мин, что объясняет низкие энергозатраты при получении жидкого стекла по заявляемому способу. The use of centrifugal planetary mills in the claimed technical solution is preferable, since they have a greater energy intensity. The grinding time of the mixture of the starting components in such mills does not exceed 3 minutes, which explains the low energy consumption in the production of liquid glass by the present method.

Для удобства составления таблицы в заявляемом способе используется термин "вводимая в материал энергия" W. Под ним понимают энергию, передаваемую мелющими телами активатора одному грамму обрабатываемой смеси. Расчет W, Дж/г проводили по следующей формуле
W=К•(М шаров / М смеси)•a•t,
где ускорение (характеристика энергонапряженности активатора) а=n•g;
n - число, равное 20, 40, 60;
К - коэффициент пропорциональности между мощностью и энергонапряженностью мельниц; для данного типа мельниц он равен 1/12g;
М шаров - масса шаров в активаторе, г;
М смеси - масса обрабатываемой в активаторе смеси, г;
g - ускорение свободного падения;
t - время обработки смеси в активаторе, с; тогда
W=1/12 • (М шаров/ М смеси)•n•t.
For the convenience of compiling a table, the claimed method uses the term "energy introduced into the material" W. By it is meant the energy transmitted by the grinding media of the activator to one gram of the processed mixture. The calculation of W, J / g was carried out according to the following formula
W = K • (M balls / M mixture) • a • t,
where is the acceleration (characteristic of the energy intensity of the activator) a = n • g;
n is a number equal to 20, 40, 60;
K is the coefficient of proportionality between the power and energy intensity of the mills; for this type of mills it is equal to 1 / 12g;
M balls - mass of balls in the activator, g;
M mixture - the mass of the mixture processed in the activator, g;
g is the acceleration of gravity;
t is the processing time of the mixture in the activator, s; then
W = 1/12 • (M balls / M mixture) • n • t.

Примеры конкретного выполнения способа. Examples of specific performance of the method.

Пример 1 (по прототипу)
Навеску шихты, состоящей из 200 г искусственного аморфного диоксида кремния, помещали в фарфоровую шаровую мельницу. В нее же загружали предварительно нагретые до 70-80oС фарфоровые шары и проводили помол шихты в течение 15 минут до полного прохождения через сито 008 измельчаемого материала. После этого добавляли 300 мл воды с температурой 70-80oС и 86 г едкого натра. Совместный помол проводили в течение 2 часов.
Example 1 (prototype)
A portion of the charge, consisting of 200 g of artificial amorphous silicon dioxide, was placed in a porcelain ball mill. Porcelain balls preheated to 70-80 ° C were loaded into it and the mixture was milled for 15 minutes until the crushed material passed through a 008 sieve. After this was added 300 ml of water with a temperature of 70-80 o C and 86 g of caustic soda. Joint grinding was carried out for 2 hours.

Энергозатраты в данном способе на сухой и мокрый помол компонентов в шаровой мельнице (более двух часов) значительно больше, чем в заявляемом способе (1-3 мин плюс обработка водой при температуре 80-90oС).The energy consumption in this method for dry and wet grinding of components in a ball mill (more than two hours) is significantly greater than in the claimed method (1-3 minutes plus treatment with water at a temperature of 80-90 o C).

Пример 2
Навеску шихты, состоящую из 22,3 г отходов производства ферросилиция (искусственного аморфного кремнезема), содержащего около 90% SiO2 и 8,9 г сухого едкого натра (в расчете на М=3), помещали в центробежно-планетарную мельницу АГО-2 (200 г шаров, 40 g) и подвергали механохимической обработке в течение 1,5 мин (≅ 1900 Дж/г). Полученную смесь далее подвергали обработке водой при соотношении Т:Ж=1:4, температуре 80-85oС и перемешивании в течение 3-3,5 часов. Получали жидкое стекло плотностью 1,4 г/см.3
Все примеры конкретного выполнения способа, а также пример по прототипу сведены в таблицу.
Example 2
A portion of the charge, consisting of 22.3 g of ferrosilicon waste (artificial amorphous silica) containing about 90% SiO 2 and 8.9 g of dry sodium hydroxide (calculated on M = 3), was placed in an AGO-2 centrifugal planetary mill (200 g of balls, 40 g) and subjected to mechanochemical treatment for 1.5 min (≅ 1900 J / g). The resulting mixture was further subjected to water treatment at a ratio of T: W = 1: 4, a temperature of 80-85 o C and stirring for 3-3.5 hours. Received water glass with a density of 1.4 g / cm 3
All examples of the specific implementation of the method, as well as an example of the prototype are summarized in table.

Увеличение энергетической нагрузки выше 15000 Дж/г не экономично, а снижение ее ниже 600 Дж/г нерационально увеличивает время гидротермальной обработки. An increase in the energy load above 15,000 J / g is not economical, and a decrease in it below 600 J / g irrationally increases the hydrothermal treatment time.

Увеличение Т: Ж выше 1: 6 увеличивает время варки жидкого стекла, а уменьшение ниже 1:1 - затрудняет перемешивание. An increase in T: W above 1: 6 increases the cooking time of liquid glass, and a decrease below 1: 1 makes mixing difficult.

Предварительная механохимическая обработка исходной смеси с заданным модулем (М=1-4) в центробежно-планетарной мельнице позволяет снизить время варки жидкого стекла в несколько раз, по сравнению с исходной смесью. Preliminary mechanochemical processing of the initial mixture with a given module (M = 1-4) in a centrifugal planetary mill can reduce the time of boiling liquid glass by several times, compared with the initial mixture.

По сравнению с прототипом, заявляемый способ менее энергоемок и позволяет варить жидкое стекло из более широкого спектра исходных кремнеземсодержащих веществ. Compared with the prototype, the inventive method is less energy intensive and allows you to cook liquid glass from a wider range of source silica-containing substances.

Claims (6)

1. Способ получения жидкого стекла, включающий механохимическую обработку кремнеземсодержащего сырья и едкого натра, отличающийся тем, что механохимической обработке подвергают сухую смесь кремнеземсодержащего сырья и едкого натра, взятых в соотношении, соответствующем модулю приготавливаемого жидкого стекла М= 1-4, при вводимой в исходный материал энергии 600-15000 Дж/г с последующей обработкой полученной смеси водой при атмосферном давлении и температуре 80-90oС при соотношении Т:Ж=1:(1-6), где Т - смесь кремнеземсодержащего сырья и едкого натра после механической обработки, а Ж - вода.1. A method of producing liquid glass, including the mechanochemical treatment of silica-containing raw materials and caustic soda, characterized in that a dry mixture of silica-containing raw materials and caustic soda, taken in a ratio corresponding to the module of prepared liquid glass M = 1-4, is introduced into the original energy material 600-15000 J / g, followed by processing the resulting mixture with water at atmospheric pressure and a temperature of 80-90 o C at a ratio of T: W = 1: (1-6), where T is a mixture of silica-containing raw materials and caustic soda and after machining, and W - water. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что механохимическую обработку сухой смеси исходных компонентов проводят в центробежно-планетарных активаторах. 2. The method according to claim 1, characterized in that the mechanochemical treatment of the dry mixture of the starting components is carried out in centrifugal planetary activators. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащего сырья используют искусственные диоксиды кремния, включая отходы металлургических производств. 3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that as the silica-containing raw materials use artificial silicon dioxide, including waste from metallurgical industries. 4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве исходного кремнеземсодержащего сырья используют природные минералы-пески. 4. The method according to PP.1 and 2, characterized in that as the source of silica-containing raw materials using natural minerals-sands. 5. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащего сырья используют бой стекла. 5. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that as the silica-containing raw materials use glass break. 6. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащего сырья используют силикат-глыбу. 6. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that as a silica-containing raw materials use a silicate block.
RU2001111000A 2001-04-20 2001-04-20 Method of production of water glass RU2187457C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001111000A RU2187457C1 (en) 2001-04-20 2001-04-20 Method of production of water glass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001111000A RU2187457C1 (en) 2001-04-20 2001-04-20 Method of production of water glass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2187457C1 true RU2187457C1 (en) 2002-08-20

Family

ID=20248809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001111000A RU2187457C1 (en) 2001-04-20 2001-04-20 Method of production of water glass

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2187457C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA029570B1 (en) * 2014-12-24 2018-04-30 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "СлаВикСа" Method for production of porous granulated building material
RU2682635C1 (en) * 2018-01-18 2019-03-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" Method of producing liquid glass
EA035446B1 (en) * 2017-11-16 2020-06-17 Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет" Liquid glass production method
RU2836941C1 (en) * 2024-03-14 2025-03-24 Общество с ограниченной ответственностью "Спадар" Method of producing porous granular construction material

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA029570B1 (en) * 2014-12-24 2018-04-30 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "СлаВикСа" Method for production of porous granulated building material
EA035446B1 (en) * 2017-11-16 2020-06-17 Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет" Liquid glass production method
RU2682635C1 (en) * 2018-01-18 2019-03-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" Method of producing liquid glass
RU2836941C1 (en) * 2024-03-14 2025-03-24 Общество с ограниченной ответственностью "Спадар" Method of producing porous granular construction material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110885203B (en) A kind of composite mineral admixture and preparation method thereof
RU2353578C1 (en) Method of quartz raw material enrichment
EP3992148B1 (en) Process for obtaining sodium silicate powder from sandy tailings from the process of concentrating iron ore
CN104402010B (en) A kind of preparation method of eakleite type calcium silicate material
CN107162010B (en) The hydrated calcium silicate for synthesizing the method for hydrated calcium silicate and being synthesized by this method
CN106925239A (en) A kind of novel drier and preparation method thereof
CN103641446A (en) Method for preparing ceramic tiles from calcium silicate slag
RU2187457C1 (en) Method of production of water glass
CN115893978B (en) Ceramic blank, ceramic brick and preparation method thereof
CN107082433A (en) A kind of eakleite and its preparation method and application
WO2001085614A1 (en) Method for production of silica gel
CN108910905A (en) A kind of the ultrasound centrifugation purification and sodium base method of low-grade bentonite
NO152040B (en) POLYMERIZED SILICATE MATERIAL AND PROCEDURES OF PRODUCING THEREOF
CN114212799A (en) Coal ash pretreatment method for molecular sieve preparation
CN103787341A (en) Method for producing white carbon black from obsidian
CN114315189B (en) Method for comprehensively utilizing aluminum ash resources
CN102173430B (en) Technique for preparing wollastonite ultrafine powder from calcium silicate hydrate
CN113173776B (en) Method for preparing ceramic tile by using domestic sludge
CN105523561A (en) Method for efficiently desilicating high alumina coal gangue
CN112939492A (en) Preparation method of coal gangue geopolymer
JP2023182465A (en) Method for producing modified recycled aggregate and modified recycled aggregate
CN108298555A (en) It is a kind of that the method for molecular sieve and molecular sieve obtained are manufactured using flyash
CN112374522A (en) Barite high-purity purification process
RU2397968C1 (en) Composition and method of making corundum refractory concrete
Rongsayamanont et al. Modification of synthetic zeolite pellets from lignite fly ash A: the pelletization

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20100422

QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20100616

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170421