Растворимое и жидкое стекло

Основные технологические переделы производства жидкого стекла

Технология жидкого стекла в общем виде включает следующие технологические переделы: прием и подготовку исходных сырьевых материалов; растворение исходных сырьевых материалов в воде или в щелочных растворах; корректирование состава жидкого стекла в процессе варки или после ее завершения (при необхо­димости); отстаивание жидкого стекла в бассейне-отстойнике; фильтрация и концентрирование жидкого стекла упариванием; хранение и отгрузка жидкого стекла потребителю.

В ряде случаев требуемый уровень свойств жидкого стекла обеспечивается непосредственно при автоклавном растворении, и тогда технология упрощается за счет исключения таких операций, как фильтрация или упаривание.

Подготовка сырьевых материалов

Сырьевыми материалами для производства жидкого стекла в зависимости от принятой технологии являются: растворимые силикаты - - натриевый, калиевый или натриево-калиевый (сили- кат-глыба), едкие щелочи (каустическая сода) и кремнеземсодеР' жащие компоненты.

Силикат-глыба поставляется на завод-изготовитель жидког" стекла со стекольных заводов железнодорожным транспортом - как правило, в полувагонах и подается на склад силикат-глыбы-

Силикат-глыба, особенно калиевая, гигроскопична, поэтому она должна храниться в сухих крытых помещениях, предохраняю­щих ее от увлажнения. Хранение растворимых силикатов на откры - (ЫХ площадках приводит к их поверхностному растворению под действием, атмосферных осадков с последующим слеживанием в прочные конгломераты, затрудняющие дальнейшую переработку (дозирование, погрузку и растворение). Необходимо также при хранении силикат-глыбы исключить возможность ее загрязнения посторонними веществами. На заводы жидкого стекла силикат - глыба поставляется в виде бесформенных кусков (силикат-грану - лята) размером 20—150 мм, допускаются куски менее 20 и более 150 мм до 40% от общей массы.

Во многих случаях силикат-глыбу подвергают дроблению и даже размолу в крупку, что позволяет снизить параметры раство­рения (время растворения, давление и температуру) или осуще­ствить растворение безавтоклавным способом. Дробление силикат - глыбы производится до кусков размером до 25 мм, размол — до 1—3 мм.

Целесообразность измельчения силикат-глыбы определяется технологическими и технико-экономическими факторами, учиты­вающими необходимость снижения параметров пара, применяемо­го для растворения, и повышением производительности участка растворения за счет сокращения цикла автоклавирования. Сум­марные затраты на дробление и особенно тонкое измельчение (размол) силикат-глыбы с последующей классификацией продукта значительны и могут свести на нет экономию, получаемую от снижения параметров растворения. Дробление силикат-глыбы производится в молотковых дробилках.

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 сьірьем для производства жидкого стекла прямым растворением кремнезема в щелочах. Основной критерий определения пригод­ности сырья для производства жидкого стекла таким способом — 3то содержание в нем S1O2. Присутствие значительных количеств "Римесей является источником загрязнения жидкого стекла и вы­зывает появление в нем значительного нерастворимого остатка 11 заметного количества растворенных солей (электролитов), ухуд­шающих его свойства. Примеси в ЗіОг-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 фильтра­ции, 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 Si02 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 ско­рости 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 SiC>2 (таких, например, как кремнегель — отход производства фтористого алюминия, сиштоф — отход производ ства коагулянтов и т. д.). В подобных случаях при наличии при месных компонентов, даже при высоком содержании SiC>2 необхо дима специальная очистка жидкого стекла, что может сделать его производство нерентабельным. Тем не менее, технология получе ния жидкого стекла из БЮг-содержащих промышленных отходов тех случаях, когда примеси не ухудшают свойства готового про дукта, вполне оправдана. Если предусмотрена комплексная пере работка сырья, а осадок, выделенный после растворения аморф ного кремнезема в щелочах, подвергается дальнейшей переработ ке, производство жидкого стекла из такого вида сырья может ока­заться экономически целесообразным. Примером такой технологии[1]Является схема комплексной переработки перлитов (вулканическо го стекла) на жидкое стекло и другие технические продукты, пред ложенная Г. С. Мелконяном [17].

Более чистыми с фазово-минералогической точки зрения яв ляются природные кристаллические разновидности Si02 — квар цевые пески, маршаллит. Для кварцевых песков разработаны про мышленно реализованные технологические схемы. Следует иметь в виду, что кристаллический кварц медленно растворяется в щело чах, и для организации практически применимой технологии тре буются 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 таки* 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-глыбы в воде, является следствием рассмотрения механизма 5астворения 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+РегОз) 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 поверхностыр. 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— ЭД мм. Превышение этих размеров приводит к увеличению време - ни растворения. или требует повышения температуры (давления) в автоклаве.

Зависимость скорости растворения силикат-глыбы от первона - Чального массового соотношения вода — силикат, по данным тех ^ авторов [28], приведена на рис. 55. Опыт проводился для сили - Кат-глыбы состава ЫагО • 2,8Si02, измельченной до среднего разме - І13 частиц 0,84 мм при изменении массового соотношения сили - кат — вода в пределах 1—8. В соответствии с приведенными дан­ями время растворения силикат-глыбы возрастает при увеличе - '"'ч водотвердого отношения (В: 1). Наилучшие условия растворе - создаются, таким образом, при низких соотношениях вода —

І F 8

I6

Размер зерен, мм

Рис. 54

Рис. 54. Влияние дисперсности силикат-глыбы состава Na20 ■ 2,8SiC>2

Растворения

Основные технологические переделы производства жидкого стекла

Рнс 55. Заанснмость скорости растворения снликат-глыбы от первоиачаль массового соотношения силикат:вода (значения по оси абсцисс)

Основные технологические переделы производства жидкого стекла

^ 6 в Время, ч

Рнс. 56. Влияние модуля на скорость растворения натриево-силикатиого стекла

1 — л=1; 2 — п=2; 3 — п=3

Рис. 57. Вертикальный стационарный автоклав для растворения силикат - глыбы

Основные технологические переделы производства жидкого стекла

1 — люк; 2 — выход паровоздушной смеси; 3 — вход воды; 4 — решетка; 5 — вход пара на барботер; 6 — выход готового продукта; 7 —манометр; 8 — предохранительный клапан

Силикат — не более чем 3 части воды на 1 часть стекла. При боль­шем количестве воды щелочь выщелачивается и остается кремне­земистый осадок, который без дополнительного количества каусти­ческой щелочи растворяется с трудом. -

Скорость растворения щелочно-силикатных стекол в воде зави­сит от концентрации щелочного металла в стекле, т. е. величины силикатного модуля. Снижение скорости растворения стекла при своличении силикатного модуля иллюстрирует рис. 56, по дан­ным [13].

Растворение силикат-глыбы

Основными агрегатами для растворения силикат-глыбы явля­ются автоклавы (стационарные и вращающиеся) и аппараты для безавтоклавного растворения. Как в стационарных, так и во вра­щающихся автоклавах разогрев силикат-глыбы и поддержание требуемых температуры и давления осуществляется острым паром. Процесс растворения осуществляют при 0,3—0,7 МПа и темпера­туре 135—165 °С. Длительность варки в стационарных автоклавах составляет 5—6 ч и превышает длительность растворения силикат - глыбы во вращающихся автоклавах (1—2 ч). Кроме более дли­тельного цикла растворения, к недостаткам стационарных авто­клавов следует отнести возможность образования значительных нерастворимых остатков, которые требуют систематического уда­ления. Процесс варки включает засыпку в автоклав силикат-глы­бы, залив в автоклав части воды (обычно горячей), требуемой для получения раствора нужной концентрации, герметизацию автоклава, включение механизма вращения (для вращающихся автоклавов) и подачу острого пара до достижения необходимых параметров растворения. При этом вода, образовавшаяся во время прогрева автоклава за счет конденсации пара, участвует в про­цессе растворения силикат-глыбы. После прогрева всей системы до заданной температуры подачу пара прекращают, а процесс осу­ществляется за счет экзотермической реакции. Соотношение коли­чества воды, подаваемой непосредственно на силикат-глыбу, и во­ды, полученной при последующей конденсации острого пара, зави­сит от конструкции автоклава, температуры исходной воды, ве­личины загрузки, параметров растворения и т. д. Обычно массовое соотношение исходной воды и силикат-глыбы близко к 2:1.

После достижения требуемых параметров (плотности) раство­рение прекращают и жидкое стекло за счет давления в автоклаве передавливают в расширительную емкость (отстойник).

Пример конструкции стационарного автоклава для растворе­ния силикат-глыбы приведен на рис. 57.

Аппарат оборудован люками, манометром с трехходовым кра­хом, предохранительным клапаном мембранного типа. Мате­риал — сталь углеродистая. Наружная поверхность аппарата теп-

Техническая характеристика автоклава

Техническая характеристика автоклава (рис. 57)

Назначение — разварка силикатной глыбы с получением раствора жидкого

Объем.................................................. 10 м3 по ГОСТ 9931—85

Среда.................................................... жидкое стекло (плотность q= 1500 кг/V)

Силикат-глыба (концентрация SiOj—72% q=2400 кг/м3), вода, острый пар, не' взрывоопасная, непожароопасная (класс опасности 3-й, ПДК — 1 мг/м3 по SiOj)

Режим работы....................................... периодический

Температура....... +160—180 °С

Давление........................................... 0,8 МПа

Разварка силикатной глыбы острым паром давлением 0,6—0,8 МПа

Через барботер

Единовременная загрузка:

Силикат-глыбы............................................ 2500 кг

Воды........... 3500 л

Производительность за одиу опе­рацию.................. • 6000 кг раствора жидкого стекла

Лоизолирована минераловатными матами. Аппарат находится в помещении. По теплоизоляции аппарат имеет химзащитное по­крытие. Масса аппарата с заполнителем — 10300 кг. .

Принципиальная схема вращающегося автоклава приведена на рис. 58.

«75

Основные технологические переделы производства жидкого стекла

Рис. 58. Принципиальная схема вращающегося аатокліава 1 — загрузочный люк; 2 — корпус автоклаїґа; 3 — полая цапфа; 4 — сливной патрубок

Основные технологические переделы производства жидкого стекла

Рис; 59. Схема вращающегося шарового автоклава

Рабочее давление 1,0 МПа

Давление гидроиспытания..................................... 1,4 МПа

Пробное пневматическое давление.... 1,0 МПа

Рабочая температура............................................... +175 °С

Рабо. чая среда......................................................... раствор силиката

Натрия

Геометрическая еміфсть................................ • 4,9 м3

Масса загружаемой рабочей среды.... 6000 кг

Для варки жидкого стекла, кроме вращающегося цилиндри­ческого автоклава, применяют также шаровой вращающийся авто­клав. Схема такого автоклава диаметром 2,8 м приведена на рис. 59. Автоклав имеет объем 11,5 м3, вращается со скоростью 1,8 об/мин, его установочная мощность 7,5 кВт, рабочее давление пара 0,8 МПа, рабочая температура 170 °С.

Тепловой и материальный баланс процесса растворения силиката натрия (силикат-глыбы) в автоклаве (нагрев автоклава острым_ паром)

Расчет ведется на 1000 кг раствора жидкого стекла.

По ГОСТ 13079—81 жидкое стекло в зависимости от области применения характеризуется составом в пределах: Si02— 22,7—36,7%; Na20— 7,9—13,8% при значении силикатного модуля п = 2,3—3,6.

Для расчета в качестве примера принимаем состав жидкого стекла: Si02=31,4%; Na20= 11,5%; содержание воды и примесей — 57,1%; силикатный модуль л=31,4/11,5- 1,0323=2,8.

Тогда в 1000 кг раствора жидкого стекла содержится: Si02=314 кг; Na20 — 115 кг; воды и примесей — 571 кг, в дальнейшем примеси не учитываем.

Определяем потребный расход силиката натрия (силикат-глыбы). По ГОСТ 13078—81 силикат натрия имеет состав в пределах: Si02 — 69,7—76,2%; Na20 — 22,5—27,9%; примеси — 0,88—1,30%.

Для расчета принимаем состав силиката натрия растворимого: Si02 — 72,0%; Na20 — 26,5%; силикатный модуль « = 72,0/26,5-1,0323=2,8.

Считаем, для упрощения расчета, что при варке модуль ие изменяется. В промышленных условиях, как правило, силикатный модуль жидкого стекла несколько ниже силикатного модуля исходной глыбы, что связано с образованием кремнеземистых осадков в жидком стекле в процессе его варки и отстаивания. Степень разварки силиката натрия примем 95%. Таким образом, теоретический Расход силиката натрия: 314:0,72=436 кг; с учетом степени разварки: 436:0,95=459 кг.

Для расчета принимаем в качестве примера, что варка производится острым "аром с давлением 0,8 МПа, температура пара 169,6 °С, энтальпия пара — 2?71 кДж/кг.

Расходные статьи баланса

Qi — расход тепла иа нагрев силикат-глыбы;

— расход тепла на нагрев воды;

^з — теплопотери в окружающую среду.

Приходные статьи баланса

Qi __ теплота конденсации острого пара;

— теплота растворения силикат-глыбы.

Qi=mi-ci - (h—tlc),

Баланс тепла

Q.+ Q2+Q3=Q4 + Q5-

Где My f— масса силиката натрия, кг; С і — удельная теплоемкость силиката иатрия. h — температура острого пара[2]; — исходная температура силиката иатрия'

Q,=459-0,837-(169,6—20) = 57470 кДж

Q2= (M2-gK01u,+ W) • С2 ■ (h-tІв),

Где Ліг — масса воды в жидком стекле (571 кг); gK0HJ1. — масса сконденсировавши гося острого пара; W — потери воды на испарение при вскрытии автоклава Сг — удельная теплоемкость воды; t2 — температура острого пара; — исходная температура воды, подаваемой в автоклав (в расчете — 55 °С).

При выпуске из автоклава раствор жидкого стекла за счет снижения давле­ния вскипает, в результате испаряется вода W, кг:

W= 1 ООО ■ 2,420 • (169,6—101) /2260= 75,

Где 2,420 — удельная теплоемкость раствора жидкого стекла, кДж/кг; 101 - температура кипеиия раствора жидкого стекла, °С; 2260 — удельиая теплота испа­рения воды, кДж/кг.

Q2= (571 —£„онд.+75) -4,186- (169,6—55),

Q2=309900—480-gKO„.

Q4=g«OHA.-<7 .

Где £конд. — масса скоидеисировавшегося острого пара; Q — удельная теплота конденсации пара, которую принимаем «2260 кДж/кг.

Q4=2260 • GK

Q5=459-<7o,

Где Q0 — удельная теплота растворения силиката иатрия.

По данным Вейля [13], для силиката Na20-Si02 первая теплота растворения равна 28,1 кДж/моль, ее и принимаем для расчета (фактическая теплота растворе иия должна быть несколько ииже исходя из состава и механизма растворения силикат-глыбы).

<70=28,1 -1000/122=230,3 кДж/кг. где 122 — относительная молекулярная масса Na2Si03.

Qs= 459-230,3= 105710 кДж

Условно принимаем потери тепла в окружающую среду равными 10%, тогДа

Q3=0,l-(Q4+Q5)=226-gKO„J.+ 1057r|

57470+ 309900-480 • G,OM.+226 ■ gK0HA. + 10571 = 105710+ 2260 • gKOM, откуда gK0HA.= 108,3 кг.

Расход, кДж

Таким образом, статьи теплового баланса растворения силикат-глыбы с по - - учсиием 1 т жидкого стекла следующие:

Приход, кДж

Нагрев силикат-глыбы Qi = 57460 Теплота конденсации острого

Пара (0,8 МПа) Q4=294806 Нагрев воды Q2=257822 Теплота растворения силикат-

Теплопотери в окружающую сре - глыбы Q5= 105864 ду Q3= 35066

Материальный баланс

Расход пара (Д) иа 1 т жидкого стекла:

Д=£ісонд. + Ді,

Іде Д[ — расход пара на поддержание давления в автоклаве.

Д,= (4,9—2,5) -4,07/2,5-1,5=2,6,

Где 4,9 — объем автоклава (в примере — вращающийся автоклав Ижорского завода), м3; 2,5 — объем раствора в автоклаве, м3; 4,07 — плотность пара с давле­нием 0,8 МПа, кг/м3; 2,5-1,5 — съем раствора с одной операции варки (иа 1 т жидкого стекла), т; 1,5 — плотность раствора жидкого стекла, т/м3.

Д=г„о, д.+Д.= 108,3+2,6= 110,9 кг.

Количество воды при загрузке автоклава иа 1 т жидкого стекла:

£н20= 571—108+ 75= 538 кг.

Статьи материального баланса на 1 т жидкого стекла:

Расход, кг

TOC o "1-3" h z Силикат-глыба................................................................................................ 459

Силикат-глыба с учетом механических потерь, 5%........................................ 483

Вода ................................................................................................................ 538

Острый пар с давлением 0,8 МПа..................................................................... 110,9

Отстаивание, фильтрация и выпарка жидкого стекла

Отстаивание жидкого стекла является важной технологической грацией, обеспечивающей повышение качества свежеприготов-

Иного жидкого стекла за счет самопроизвольного выделения

Заказ 23 161

Из раствора нерастворившихся частиц силикат-глыбы, нерастворц. мого остатка, случайных механических примесей и примесных соединений, образовавшихся в ходе растворения. Химический состав осадка соответствует (в пересчете на прокаленное вещество) ориентировочно — 80—85% Si02, 4—6% Na20, 2—3% (РегОз+АЬОз), 2—3% СаО. Фазовый состав такого осадка вклю­чает водные формы аморфного кремнезема, остатки силикатного стекла, гидросиликаты кальция, гидроокись железа, гидроалюмо­силикаты натрия переменного состава, кристаллический кварц.

Образовавшийся при отстаивании жидкого стекла осадок (шлам) периодически удаляется из отстойника и вывозится в от­валы. Для уменьшения сброса в отвалы водорастворимых щелоч­ных соединений, которые могут быть источником загрязнения грунтовых вод, шлам целесообразно предварительно промыть во­дой из щелочного раствора, а затем отфильтровать.

Отстойники представляют собой металлические (стальные) вертикальные цилиндрические емкости с коническим днищем. Конструкция днища должна предусматривать возможность выгруз­ки шлама-отстоя. Объем отстойника 20—100 м3. Время отстаива­ния — 24—72 ч.

Для более глубокой очистки жидкого стекла от примесей, ко­торая не обеспечивается отстаиванием в отстойниках, жидкое стекло для некоторых областей применений подвергают фильтра­ции. Фильтрация обеспечивает получение практически прозрач­ного раствора за счет полного удаления из жидкого стекла при­месей, и прежде всего аморфного кремнезема. Высокая исходная вязкость растворов жидкого стекла и наличие в нем примесей кол­лоидного размера затрудняют фильтрацию жидкого стекла при атмосферном давлении и делают ее непроизводительной. Поэтому фильтрацию жидкого стекла осуществляют под давлением в обыч­ных рамных фильтр-прессах (рис. 60) или в фильтрах специальной конструкции.

Примером такой конструкции является фильтр для фильтра­ции жидкого стекла фирмы «Манса АТ» (рис. 61), который пред­ставляет собой цилиндрическую конструкцию специального много­слойного фильтра с горизонтально расположенными фильтрующи­ми элементами. Фильтр состоит из стационарного сосуда 1 с подни­мающейся и поворачивающейся крышкой 3. На крышке имеется патрубок 4 для продувки фильтра воздухом и манометр. Внутри фильтр снабжен наборным пакетным фильтром 2. Обогрев фильтра осуществляется горячей водой через кожух 5. Давление фильтр3' ции — 0,4 МПа. Жидкое стекло на фильтрацию поступает 6 фильтр через штуцер 6 и распределяется равномерно на поверх* ности фильтра. Фильтрат выходит через патрубок 7. Давление в фильтре создается с помощью насоса. Остаточный фильтрат вы­водится через патрубок 8 с помощью сжатого воздуха или газ3-

Если технологический процесс растворения силикат-глыбы обеспечивает требуемой высокой плотности жидкого стекла, раС'

Кого стекла

'///////////7Ш/////////WW///WW/,

Твор в отдельных случаях подвергают выпарке в выпарных аппа­ратах. Обязательным условием выпаривания жидкого стекла яв - .іяется его перемешивание как с целью усреднения тепловых потоков в вязкой жидкости, так и для обеспечения испарения воды [поверхности раствора. Выпарка жидкого стекла затруднена из-за образования на поверхности раствора пленки, которая разрушает - мпри перемешивании. Выпарные аппараты для выпарки жидкого текла представляют собой обогреваемые снаружи аппараты, снабженные механической мешалкой. В таких аппаратах невоз­можно обеспечить большую поверхность испарения, поэтому их производительность невелика, а тепловые затраты на испарение Рачительны. Применение аппаратов специальной конструкции высокой поверхностью испарения затруднительно из-за специфи­ческих свойств жидкого стекла, его тонких пленок. Выпарка жид­кого стекла является, таким образом, операцией непроизводитель­ной и энергоемкой.

Изменение состава жидкого стекла в процессе производства

Основные технологические переделы производства жидкого стекла

^рн-ЗГ

'не. 61. Фильтр для фильтрации жид­

Основные технологические переделы производства жидкого стекла

>ис. 60. Горизонтальный фильтр-пресс плиты; 2 — упорная плита; 3 — стяж - штанга; 4 — нажимная плита; 5 — за­жимное устройство; 6 — стойка

Химический состав жидкого стекла, получаемого растворением ^ликат-глыбы, близок по модульной характеристике исходной (Чликат-глыбе. Небольшое снижение модуля связано с образова­ли в ходе растворения кремнеземистых осадков. Примесный с°став жидкого стекла также, в основном, определяется концен - Рэцией примесных ионов в исходной силикат-глыбе. Однако в не - °торых случаях примесный состав может формироваться под влияйием загрязнений раствора при растворении — продуктами химической коррозии аппаратуры, составом воды (растворов) используемых для растворения силикат-глыбы, случайными меха­ническими загрязнениями силикат-глыбы при ее хранении и транс­портировании.

Состав жидкого стекла в технологическом цикле его произ­водства может изменяться целенаправленно с целью изменения модуля, а также при введении в состав стекла специальных моди - фицирующих добавок для улучшения тех или иных технологиче­ских характеристик жидкого стекла. В ряде случаев производство жидкого стекла связано с необходимостью снижения величины силикатного модуля, поскольку выпускаемая промышленностью силикат-глыба чаще всего характеризуется весьма высокими зна­чениями модуля (выше 2,8). Снижение модуля до требуемых зна­чений достигается введением едких щелочей как в емкости с гото­вым жидким стеклом, так и непосредственно в автоклав до начала растворения силикат-глыбы (снижение модуля совмещается с варкой).

Обратная задача — повышение модуля жидкого стекла по сравнению с модулем силикат-глыбы — может быть решена лишь в ограниченных пределах за счет небольшого увеличения модуля свыше 3,3 для растворов невысокой плотности при дополнительном растворении в жидком стекле активного кремнезема. По данным [29], жидкое стекло с модулем 4,0 можно получить дополнитель­ным растворением аэросила.

Одним из приемов создания жидкостекольных связующих за­данного уровня свойств является модифицирование жидкого стекла.

Производство модифицированного жидкого стекла предусмат­ривает введение в состав стекла добавок-модификаторов на одной из стадий технологического процесса производства жидкого стек­ла. В зависимости от природы добавки-модификатора и физико - химических процессов взаимодействия такой добавки с щелочным силикатным раствором добавка может вводиться непосредственно в автоклав при растворении силикат-глыбы, в свежеприготовлен­ный раствор при повышенной температуре или в уже готовое жидкое стекло. В последнем случае добавка-модификатор вводит­ся в состав стекла как при его производстве, так и непосредственно у потребителя перед применением жидкого стекла для тех ИЛИ иных целей. Модифицирование жидкого стекла различными добав­ками развивается в работах [30, 31]. В качестве модифицируй щих добавок используются алюминаты, цинкаты щелочных метал­лов, органические вещества, такие как мочевина, тиомочевин^ полиакриламид и др. При введении модификаторов в а'втоклз0 в процессе растворения силикат-глыбы необходимо учитывать и< сосуществование с реакционной средой при высоких давлений и температурах (130—160 °С) и собственную термическую устоИ' чивость, особенно добавок-модификаторов органической'прироД^

Так, например, процесс модифицирования жидкого стекла разработан применительно к так называемым алюмосиликатным связкам, предложенным в ЛТИ им. Ленсовета [32]. Такие связки представляют собой стабильные алюмосиликатные растворы, по­ручаемые путем смешения щелочного алюминатного раствора (алюминатов натрия или калия) с жидким стеклом при определен­ном соотношении R20:Si02:Al203. Примеры составов разработан­ных алюмосиликатных связующих и некоторые технические свой­ства представлены в табл. 34.

Таблица 34. Состав и свойства щелочных алюмосиликатных связок

Молярное отношение оксидов

Массовая доля оксидов, %

Плот­

Вяз­кость,

М 7

Стабиль­

SiOs

Si02

R20

R2o

Si02

АЬОз

Ность, г/см3

Ность,

R20

АЬОз

АЬОз

С Ю"6

Сут

Натриевая алюмосиликатная связка

1,65

21,8

13,2

36,5

60,5

3,0

1,48

209

> 180

1,25

8,5

6,8

41,7

52,2

6,1

1,49

332

> 180

0,87

4,2

4,4

45,6

43,6

10,8

1,49

433

30

0,96

8,2

8,7

48,6

46,0

5,4

1,49

390

40

0,95

5,5

5,8

47,1

44,8

8,1

1,49

412

15

Калиевая алюмосиликатная связка

0.9

23,3

25,9

61,8

35,6

2,6

1,35

10

60

1,49

36,1

24,3

50,1

47,6

23

1,34

8,7

> 180

1,16

23,0

19,9

55,7

41,2

3,1

134

8,9

60

0,9

11,8

13,1

60,3

34,6

5,1

1,35

12,2

80

Контроль

Производства

Жидкого

Стекла

Включает

Входной

Контроль химического состава силикат-глыбы и определение ха­рактеристик полученного раствора: химического состава, плотно­сти, в отдельных случаях массовой доли нерастворимых в воде веществ (нерастворимого остатка).

Определение содержания щелочных оксидов осуществляют методом ацидиметрического титрования с использованием 0,1 н Раствора соляной кислоты и индикатора (0,2% спиртового раство­ра метилового оранжевого). Навеску жидкого стекла («0,5 г) помещают на часовое стекло и взвешивают с погрешностью до 0,0002 г. Затем навеску смывают 75—100 мл горячей воды в кони­ческую колбу на 250 см3 и кипятят при помешивании в течение 20 мин. Раствор охлаждают и титруют раствором соляной кисло - ты в присутствии 3—4 капель индикатора до перехода желтой °краски в бледно-розовую.

Массовую долю щелочного оксида (%) вычисляют по формуле НгО= V • К-100/т, где V — объем 0,1 н раствора соляной кислоты, ^расходованной на титрование, см3; т — навеска жидкого стек-

К — количество щелочного оксида, соответствующее 1 см3 н раствора соляной кислоты, г:

Яыа! о=°.0°31; /СК1о=0,00471.


Содержание щелочных оксидов В ЖИДКОВІ стекле может быт определено также с помощью пламенного фртометра, а содержа ние двуокиси кремния в жидком стекле — весовым методом (ц. ГОСТ 13078—81).

Контроль ПЛОТНОСТИ ЖИДКОГО стекла осуществляют С ПОМОЩЬЮ ареометра или пикнометрическим методом. Нерастворимый оста - ток определяют как высушенный при 105 °С остаток на фильтре после фильтрации раствора жидкого стекла.

Растворимое и жидкое стекло

Отверждение жидкого стекла соединениями кальция и других двухвалентных металлов

Взаимодействие растворов силикатов с соединениями кальция занимает важное место в практической химии и заслуживает отдельного анализа. Чтобы разобраться в огромном количестве известных из практики фактов, подытожим общехимические све­дения, характеризующие их …

Лакокрасочные материалы и покрытия

В общем виде под силикатными красками следует понима1 суспензию наполнителей, отвердителей (силикатизаторов) и пиг­ментов в водных растворах водорастворимых силикатов, в част­ности жидких стекол. Применение жидкого стекла в качестве пленкообразователя для …

Золи

Наиболее высокомодульными щелочными силикатами являют­ся стабилизированные кремнезоли. Это дисперсные системы с низ­кой вязкостью и клейкостью. Раствор с содержанием Si02 более 10% при размерах частиц до 7 нм прозрачен, выше 50 …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.