Растворимое и жидкое стекло - Корнеев В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Едкие щелочи поставляют на заводы жидкого стекла как в виде твердых, так и жидких реагентов в соответствии с нормативно-технической документацией (например, по ГОСТ 2263—79). Едкие Щелочи могут использоваться в качестве основного сырьевого материала при производстве жидкого стекла методом прямого растворения кремнезема в щелочах, а также в качестве корректирующей добавки для снижения модуля жидкого стекла при использовании высокомодульной силикат-глыбы.
Кремнеземсодержащие компоненты и материалы являются сырьем для производства жидкого стекла прямым растворением кремнезема в щелочах. Основной критерий определения пригодности сырья для производства жидкого стекла таким способом — это содержание в нем S1O2. Присутствие значительных количеств "Римесей является источником загрязнения жидкого стекла и вызывает появление в нем значительного нерастворимого остатка 4заметного количества растворенных солей (электролитов), ухудшающих его свойства. Примеси в ЗЮг-содержащем компоненте приводят также к значительному перерасходу дефицитной щелочи, определенная часть примесных веществ после варки жидкого Стекла может быть выделена за счет его отстаивания и фильтра-
4
153
152
ции, однако этот прием не всегда обеспечивает требуемую очистку жидкого стекла и во многих случаях неоправдан с технико-эконо. мических позиций.
Исходя из требований чистоты кремнеземсодержащего сырья (содержание свыше 95%) и технико-экономических показа-телей, в большинстве случаев неприемлемым становится использование ряда природных разновидностей аморфного кремнезема-, трепела, опоки, диатомита, несмотря на хорошие показатели ско. рости растворения таких продуктов в щелочи при нагревании. Это относится также к получению жидкого стекла растворением в ще-лочах различных технических кремнеземсодержащих продуктов (попутных продуктов и отходов), представленных аморфными разновидностями 5Юг (таких, например, как кремнегель — отход производства фтористого алюминия, сиштоф — отход производства коагулянтов и т. д.). В подобных случаях при наличии примесных компонентов, даже при высоком содержании 5Юг необходима специальная очистка жидкого стекла, что может сделать его производство нерентабельным. Тем не менее, технология получения жидкого стекла из БЮг-содержащих промышленных отходов в тех случаях, когда примеси не ухудшают свойства готового продукта, вполне оправдана. Если предусмотрена комплексная переработка сырья, а осадок, выделенный после растворения аморфного кремнезема в щелочах, подвергается дальнейшей переработке, производство жидкого стекла из такого вида сырья может оказаться экономически целесообразным. Примером такой технологии является схема комплексной переработки перлитов (вулканического стекла) на жидкое стекло и другие технические продукты, предложенная Г. С. Мелконяном [17].
Более чистыми с фазово-минералогической точки зрения являются природные кристаллические разновидности 5Ю2 — кварцевые пески, маршаллит. Для кварцевых песков разработаны про-мышленно реализованные технологические схемы. Следует иметь в виду, что кристаллический кварц медленно растворяется в щелочах, и для организации практически применимой технологии требуются его тонкое измельчение и высокие параметры растворения в автоклаве (температура, давление).
Хорошим кремнеземсодержащим сырьем для получения жидкого стекла являются чистые разновидности аморфного кремнезема — аэросил, белая сажа, силикагель, однако применение таких продуктов с технико-экономических позиций может быть оправ' дано только в исключительных случаях, когда необходимо полУ' чить растворы высокой квалификации химической чистоты.
Факторы, определяющие кинетику растворения силикат-глыбы
Перечень факторов, определяющих кинетику растворения си-тикат-глы.бы в воде, является следствием рассмотрения механизма 3астворения щелочных силикатов (см. п. 2.4). К основным факторам, определяющим скорость растворения стекловидных щелочных силикатов, относятся: соотношение щелочных оксидов и SiC>2 (модуль), наличие и состав примесей в стекле, качество варки стекломассы, размер кусков, подаваемых на растворение, параметры варки (давление, температура), условия перемешивания силикат глыбы, водотвердое отношение (массовое соотношение воды и силиката — В:Т) при растворении. Стекловидные силикаты калия более гигроскопичны и растворяются быстрее, чем натриевые стекла при сопоставимых условиях растворения.
Основные примеси в щелочно-силикатном стекле, влияющие на скорость его растворения, — это полуторные (АЬОз+ЕегОз) и ще-лочно-земельные (CaO, MgO) оксиды. Содержание этих примесей нормируется. Характер зависимости скорости растворения стекла от содержания примесей рассмотрен в п. 2.2. Максимальная скорость растворения в воде соответствует чистому щелочно-силикат-ному стеклу, не содержащему примесных ионов.
Скорость растворения в воде силикат-глыбы определяется размером частиц, подаваемых на растворение, их суммарной удельной поверхностью. С уменьшением размера частиц (увеличением удельной поверхности) скорость растворения увеличивается. Зависимость времени растворения от размера частиц натриевой силикат-глыбы, по данным [28], показана на рис. 54. Приведенная кривая относится к безавтоклавному растворению при температуре кипения раствора. В соответствии с этой зависимостью оптимальным размером частиц для безавтоклавного растворения следует считать 0,5—0,6 мм, а повышение размера частиц до 3—5 мм приводит к резкому замедлению процесса растворения. Влияние размеров частиц на скорость автоклавного растворения также существенно, однако для обычно принятых параметров растворения (0,3—0,5 МПа) оптимальным размером частиц является 20—
