Способ получения порошков гидратированных силикатов натрия или калия

Способ получения порошков гидратированных силикатов натрия или калия

Реферат

 

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов и может быть использовано при получении порошков гидратированных силикатов натрия или калия, применяемых в качестве вяжущего вещества в сырьевых смесях для производства строительных изделий. Готовят гранулят силиката натрия или калия. Проводят растворение в воде, обезвоживание раствора и измельчение продукта обезвоживания. Обезвоживание раствора осуществляют воздействием сверхвысокочастотного излучения в режиме: подъем температура до 70 - 105^oC, выдержка 6 - 25 мин. Технический результат: увеличение скорости растворения гранулята силиката натрия или калия, сокращение времени обезвоживания раствора и стабилизация свойств продукта обезвоживания.

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов и может быть использовано при получении порошков гидратированных силикатов натрия или калия, применяемых в качестве вяжущего вещества в сырьевых смесях для производства строительных изделий.

Известен способ получения порошков гидратированных силикатов щелочных металлов гидратацией безводных щелочных силикатных стекол (1).

Известен способ получения порошков гидратированных силикатов щелочных металлов, основанный на низкотемпературной сушке исходного продукта методом распыления или в тонких слоях (2).

Недостатками известных способов являются недостаточная скорость растворения получаемого продукта и образование значительного количества нерастворимого осадка.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения порошков гидратированных силикатов щелочных металлов, включающий приготовление гранулята силиката натрия или калия, растворение его в воде (гидратацию) в автоклаве, обезвоживание раствора при 40-110^oC до остаточного содержания гидратной воды в порошке 15-25 мас.%. Обезвоживание проводят в сушилке взвешенного слоя на инертном носителе (3).

Недостатками способа являются непрогнозируемое качество полученного продукта, нестабильность его свойств, длительность сушки и обезвоживания, вследствие чего возникает неодинаковая скорость растворения продуктов, полученных в разных партиях.

В изобретении решается задача увеличения скорости растворения в воде гранулята силиката натрия или калия, сокращения времени обезвоживания раствора и стабилизации свойств продуктов обезвоживания.

Задача решается тем, что в способе получения порошков гидратированных силикатов натрия или калия, включающем приготовление гранулята силиката натрия или калия, растворение в воде, обезвоживание раствора и измельчение продукта обезвоживания, согласно изобретению обезвоживание раствора осуществляют воздействием сверхвысокочастотного излучения в режиме: подъем температуры до 70 - 105^oC, выдержка 6 - 25 минут.

Признаками изобретения являются следующие: 1. приготовление гранулята силиката натрия или калия; 2. растворение в воде; 3. обезвоживание раствора; 4. измельчение продукта обезвоживания; 5. обезвоживание раствора воздействием сверхвысокочастотного излучения; 6. режим: подъем температуры до 70 - 105^oC, выдержка 6 - 25 минут.

Признаки 1-4 являются общими с прототипом, признаки 5, 6 являются существенными отличительными признаками изобретения.

Сущность изобретения.

Использование сверхвысокочастотного излучения обеспечивает равномерный по всему объему нагрев массы. Но не выявлены процессы, происходящие при воздействии сверхвысокочастотного излучения на составы на основе жидкого стекла, не изучено, как влияет сверхвысокочастотное излучение на процессы, происходящие в объеме массы. Результат термообработки в сверхвысокочастотном поле существенно отличается от известных и приводит к появлению ранее не фиксируемых результатов. То есть взаимосвязь конкретных технологических режимов с конкретными параметрами получаемого материала не является очевидной. Предложенный способ получения порошков гидратированных силикатов натрия и калия приводит к достижению стабилизации свойств продуктов обезвоживания и прогнозируемости их свойств.

Режим осуществления способа является оптимальным. При выходе за его границы не достигается технический результат, а именно стабильность свойств получаемого продукта, скорость растворения в воде, сокращение времени обезвоживания, остаточное содержание гидратной воды в порошке.

Осуществление способа показано в примерах конкретного выполнения.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Готовят натриевое жидкое стекло. Получают гранулят силиката натрия или калия сплавлением кварцевого песка и соды. Полученный продукт растворяют в воде в автоклаве до получения соответствующего раствора жидкого стекла: силиката натрия SiO₂/Na₂O с модулем 3,1 при плотности раствора 1,42 г/см³.

Обезвоживают растворы в реакционном сосуде в объемном резонаторе сверхвысокочастотной печи, где их подвергают сверхвысокочастотному облучению при частоте излучения 2450 МГц и удельной энергии 0,3 кДж/см³. При этом повышают температуру до 70^oC с выдержкой в течение 6 мин. Под действием сверхвысокочастотного излучения происходят испарение воды и частичная дегидратация продукта сушки до остаточного содержания гидратной воды 18 - 25%.

По окончании выдержки отключают сверхвысокочастотное излучение, извлекают полученный продукт из реакционного сосуда и охлаждают. Далее продукт обезвоживания измельчают до размера частиц 0 - 3 мм и подвергают тестированию на скорость растворения и стабильность свойств. Стабильность оценивают по скорости растворения продуктов разных партий. Скорость растворения определяют по времени полного растворения порошка с размером частиц 0 - 3 мм в дистиллированной воде при комнатной температуре и слабом перемешивании.

Пример 2. Выполняют как пример 1. При обезвоживании повышают температуру до 105^oC с выдержкой в течение 25 мин.

Пример 3. Готовят калиевое жидкое стекло. Получают гранулят силиката калия сплавлением кварцевого песка и поташа (калиевый гранулят). Полученный продукт растворяют в воде в автоклаве до получения соответствующего раствора жидкого стекла: силиката калия SiO₂/K₂O с модулем 3,4 при плотности раствора 1,38 г/см³.

Обезвоживают растворы в реакционном сосуде в объемном резонаторе сверхвысокочастотной печи, где их подвергают сверхвысокочастотному облучению при частоте излучения 2450 МГц и удельной энергии 0,3 кДж/см³. При этом повышают температуру до 90^oC с выдержкой в течение 15 мин. Под действием сверхвысокочастотного излучения происходят испарение воды и частичная дегидратация продукта сушки до достаточного содержания гидратной воды 18 - 25%.

По окончании выдержки отключают сверхвысокочастотное излучение, извлекают полученный продукт из реакционного сосуда и охлаждают. Далее продукт обезвоживания измельчают до размера частиц 0 - 3 мм и подвергают тестированию на скорость растворения и стабильность свойств. Стабильность оценивают по скорости растворения продуктов разных партий. Скорость растворения определяют по времени полного растворения порошка с размером частиц 0 - 3 мм в дистиллированной воде при комнатной температуре и слабом перемешивании.

Полученные порошки гидратированных силикатов натрия или калия обладают следующими свойствами: скорость растворения - 10-15 мин, содержание гидратной воды - 18-25%, стабильность - стабилен. Порошки гидратированных силикатов натрия или калия по прототипу имеют скорость растворения - 60 - 80 мин, содержание гидратной воды - 18-25%, стабильность - нестабилен.

Заявляемый способ получения порошков гидратированных силикатов натрия или калия путем воздействия сверхвысокочастотного излучения дает возможность получить продукт, обладающий стабильными свойствами, повышенной скоростью растворения в воде и сокращенным временем обезвоживания раствора силиката при остаточном содержании гидратной воды 18 - 25%.

Применение способа позволит увеличить скорость растворения в воде гранулята силиката натрия или калия, сократить время обезвоживания раствора и обеспечить стабилизацию свойств продуктов обезвоживания.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки 1. Григорьев П. Н. , Матвеев М.А. Растворимое стекло. М.: Стройиздат, 1956, с.281-287.

2. Корнеев В. И. и др. Жидкое и растворимое стекло. С-Пб.: Стройиздат, 1996, с.181.

3. Авторское свидетельство СССР N 1680625, опублик. 1991, прототип.

Формула изобретения

Способ получения гидратированных силикатов натрия или калия, включающий приготовление гранулята силиката натрия или калия, растворение в воде, обезвоживание раствора и измельчение продукта обезвоживания, отличающийся тем, что обезвоживание раствора осуществляют воздействием сверхвысокочастотного излучения в режиме: подъем температуры до 70 - 105^oC, выдержка 6 - 25 мин.