СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЖИДКОГО СТЕКЛА

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЖИДКОГО СТЕКЛА


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2291106 (13) C2

(51) МПК
C01B 33/32 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.01.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004136498/15 
(22) Дата подачи заявки: 2004.12.14 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.12.14 
(43) Дата публикации заявки: 2006.06.10 
(45) Опубликовано: 2007.01.10 
(56) Аналоги изобретения: RU 2187457 C1, 20.08.2002. КАСАТКИН А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973, с.693, 699-670, 712. RU 2078433 C1, 27.04.1997. RU 2188155 C1, 27.08.2002. GB 1518772 A, 26.07.1978. 
(72) Имя изобретателя: Арсентьев Василий Александрович (RU); Вайсберг Леонид Абрамович (RU); Кнатько Михаил Васильевич (RU); Кнатько Василий Михайлович (RU); Крапивский Евгений Исаакович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Арсентьев Василий Александрович (RU); Вайсберг Леонид Абрамович (RU); Кнатько Михаил Васильевич (RU); Кнатько Василий Михайлович (RU) 
(98) Адрес для переписки: 198264, Санкт-Петербург, пр-т Ветеранов, 139, кв. 373, В.М. Кнатько 

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЖИДКОГО СТЕКЛА

Изобретение относится к способам производства жидкого стекла и может быть использовано, в частности, при изготовлении строительных материалов различного назначения. Способ производства жидкого стекла включает размол смеси кремнесодержащего вещества с гидроксидом щелочного металла и последующее взаимодействие компонентов смеси в присутствии воды при температуре до 100°С. Размол смеси ведут в вибромельнице, а последующее взаимодействие компонентов смеси с водой осуществляют в течение 0,5-1,5 часов в вибросмесителе. Результат изобретения: упрощение технологии изготовления жидкого стекла, использование в качестве кремнеземсодержащего вещества отходов стекла (стеклобой) и сокращение энергозатрат.



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способам производства жидкого стекла и может быть использовано, в частности, при изготовлении строительных материалов различного назначения.
Известен способ производства жидкого стекла, заключающийся в сплавлении кремнеземсодержащего сырья, в качестве которого используют песок, и кальцинированной соды или сульфата натрия в стеклоплавильных печах при температуре 1350-1400°С и последующего охлаждения стеклянной массы - силикат-глыбы, которую для получения жидкого стекла растворяют в автоклаве под действием острого пара при давлении 4-6 атмосфер и температуре180-250°С. (Строительные материалы, Киев, 1957, Гос. Изд-во технической литературы УССР, стр.209-210).
Высокая энергоемкость производства силикат-глыбы, а также необходимость использования сложного автоклавного оборудования при ее растворении являются существенными недостатками известного способа.
Известен также способ производства жидкого стекла, включающий размол силикат-глыбы, дозирование, смешивание и растворение в воде в смесителе при соотношении компонентов в соответствии с требованиями, предъявляемыми к жидкому стеклу при поддержании температуры воды в пределах 85-100°С, причем смешивание и барботаж выполняется в вибрационном смесителе. (Патент РФ № 2229438, МПК7 С 01 B 33/32, 12.06.2001).
Известный способ основан на использовании в качестве исходного продукта для производства жидкого стекла силикат-глыбы, производство которой сопряжено с большими энерго- и трудозатратами.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения жидкого стекла, включающий смешение и последующее взаимодействие кремнесодержащего вещества (песка), которое предварительно измельчают до удельной поверхности 200-20000 см2/г, с водным раствором гидроксида щелочного металла при температуре 100-250°С и возникающим при этой температуре давлении водяного пара. (Патент РФ № 2078433, МПК8 С 01 В 33/32, 27.04.97).
К недостаткам известного способа можно отнести повышенную энергоемкость, что обусловлено необходимостью использования автоклавного оборудования, что значительно увеличивает энергозатраты на производство жидкого стекла.
Заявителем не выявлены источники информации, содержащие сведения о технических решениях, идентичных предлагаемому изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».
Задачей, на решение которой направлено создание предлагаемого изобретения является упрощение технологии изготовления жидкого стекла и обеспечение возможности использования в качестве кремнесодержащего вещества отходов стекла (стеклобоя).
Поставленная задача решается тем, что в способе производства жидкого стекла, включающем размол кремнесодержащего вещества, смешение с гидроксидом щелочного металла и их последующее взаимодействие компонентов смеси в присутствии воды при температуре до 100°С, согласно изобретению совместный размол компонентов идет в вибросмесителе, а последующее взаимодействие с с водой выполняют в вибрационном смесителе в течение 0,5-1,5 час.
При совместном размоле кремнесодержащего вещества, например стеклобоя, с твердым гидроксидом щелочного металла, например гидроксидом натрия, за счет протекания твердофазных реакций между последним и тонкодисперсными частицами SiO2 стеклобоя происходит механо-химическая активация аморфного SiO2, при этом образуются n-мерные соединения типа Na2OnSiO2, где n - характеризует силикатный модуль, величина которого может быть равна 1, 2, 3....
В результате происходит переход аморфного оксида кремния в полимерное состояние с образованием первичных элементарных фрагментов полимерных натрий-силикатных соединений. Вследствие этого полученная сухая смесь приобретает повышенную степень растворимости при ее взаимодействии с водой. Экспериментально подтверждено, что для обеспечения необходимой интенсивности процесса взаимодействия компонентов смеси достаточно поддержания температуры рабочей смеси не ниже 85°С.
Совместный размол кремнесодержащего вещества и твердого чешуйчатого гидроксида щелочного металла в совокупности с другими заявляемыми параметрами способа обеспечивает возможность производства жидкого стекла без использования автоклавного оборудования, что значительно упрощает технологию изготовления и снижает трудовые и энергетические затраты.
При выполнении размола кремнесодержащего вещества, предпочтительно стеклобоя, и твердого гидроксида щелочного металла в вибрационной мельнице обеспечивается более эффективное совмещение твердых фаз указанных компонентов и, следовательно, интенсифицируется механо-химическая активация кремнезема стеклобоя. Предлагаемое изобретение позволяет использовать в качестве кремнесодержащего вещества отходы стекла - стеклобой, содержащий ряд химических соединений и веществ, оказывающих положительное влияние на качества конечного продукта - жидкого стекла. Это позволяет широко использовать полученное жидкое стекло при производстве строительных и композиционных материалов различного назначения, а также дополнительно решать проблему утилизации стеклобоя, что имеет важное экономическое и экологическое значение.
Использование при реализации способа вибрационного смесителя предотвращает локализацию растворяемых частиц кремнезема продуктами взаимодействия и, тем самым, способствует увеличению суммарной поверхности взаимодействия компонентов и повышает степень растворимости кремнесодержащего вещества. Для достижения этого вибрационный смеситель снабжается также устройствами для нагрева исходных компонентов и последующего охлаждения конечного продукта. Увеличение длительности тепловой обработки свыше рекомендованных 1,5 часов приведет к неоправданному увеличению энергозатрат, так как не приводит к увеличению выхода конечного продукта, тогда как уменьшение времени вибрационного и теплового воздействия приводит к недостаточно полному растворению аморфного кремнезема.
Указанные доводы, по мнению заявителя, подтверждают соответствие заявленного технического решения критерию «изобретательский уровень».
Возможность реализации предлагаемого способа получения жидкого стекла подтверждается проведенными экспериментами и поясняется примерами.
Пример 1
В качестве кремнесодержащего вещества использовался стеклобой с размером частиц 0,1-0,15 мм. В составе отходов стекла содержались следующие оксиды: SiO2 - 71,5%, Al2О3 - 5,5%, Fe2O3 - 3,5%, Na2O+K 2O - 12,7%, CaO - 4,9%, MgO - 1,7%, BaO - 0,2%. Для опыта брали 1 кг указанного стеклобоя и 0,5 кг твердого чешуйчатого гидроксида натрия - NaOH (ГОСТ4328-77). Компоненты подавались в вибрационную лабораторную мельницу, где выполнялся их совместный помол до тонкости помола 0,15 и менее. После помола полученная сухая смесь помещалась в вибрационную мешалку, в которую затем добавляли 1,5 литра водопроводной воды, нагретой до 98°С, после чего в течение 30 минут производили перемешивание.
В результате было получено 2,87 кг жидкого стекла с силикатным модулем M1=2,03 (с учетом щелочей, содержащихся в стеклобое) или 2,83 без учета последних. Осадок из нерастворившихся частиц стеклобоя (степень помола более 0,15 мм) составил 130 г и был направлен на повторную механо-химическую активацию.
Пример 2
В отличие от предыдущего опыта совместный помол стеклобоя и твердого гидроксида натрия не производился. Компоненты смеси - раздельно измельченные до тонкости помола не более 0,15 мм 1 кг стеклобоя и 0,5 кг чешуйчатого гидроксида натрия помещались в вибрационную мешалку, в которую затем добавляли 1,5 литра водопроводной воды, нагретой до 98°С, после чего в течение 30 минут производили перемешивание. После отделения жидкой фазы, то есть сформировавшегося жидкого стекла, осадок в виде нерастворившегося аморфного кремнезема составил 882 г, то есть растворилось всего 118 г молотого стеклобоя. Таким образом растворимость кремнесодержащего вещества - стеклобоя составила всего 11,8% по сравнению с 87% при совместном размоле компонентов (пример 1). Полученный раствор жидкого стекла характеризовался низким значением силикатного модуля M1=(118/500)×100)=0,229 без учета щелочей, содержащихся в стеклобое или M2 =0,185 с учетом последних.
Пример 3
Согласно методике, приведенной в примере 1, брали 500 г стеклобоя и 200 г твердого гидроксида натрия, компоненты подвергали совместному помолу до тонкости помола менее 0,1 мм. После помола полученную сухую смесь поместили в вибрационную мешалку, в которую подали 700 г воды, нагретой до 100°С.
Перемешивание производили в течение 1,5 часа. В результате было получено 1370 г жидкого стекла с силикатным модулем M1=3,63 (без учета щелочей, содержащихся в стеклобое) или М2=2,48 с их учетом. Растворимость кремнесодержащего вещества составила 94%. Нерастворившийся осадок стеклобоя - 30 г, также был направлен на повторную механо-химическую активацию.
Пример 4
При проведении этого опыта так же, как в примере 3, брали 500 г стеклобоя и 200 г твердого гидроксида натрия, но размол компонентов до тонкости 0,1 мм производили раздельно. После помола компоненты смеси поместили в вибрационную мешалку, в которую подали 700 г воды, нагретой до 100°С. Перемешивание производили в течение 1,5 часа. После отделения жидкой фазы осадок нерастворившегося SiO2 стеклобоя составил 437 г. В результате было получено 963 г жидкого стекла с силикатным модулем М1=0,315 без учета щелочей, содержащихся в стеклобое и М2=0,215 с учетом последних, при растворимости стеклобоя 12,6%.
Пример 5
Для выполнения этого опыта брали 600 г стеклобоя и 200 г твердого гидроксида натрия, компоненты подвергали совместному помолу до тонкости помола менее 0,1 мм. После помола полученную сухую смесь поместили в вибрационную мешалку, в которую подали 800 г воды, нагретой до 85°С. Перемешивание производили в течение 50 минут. В результате было получено 1470 г жидкого стекла с силикатным модулем M1 =2,35 без учета щелочей, содержащихся в стеклобое или М2 =1,72 с их учетом. Нерастворившийся осадок SiO2 стеклобоя составил 133 г (растворимость ˜80%) и также был направлен на повторную механо-химическую активацию.
Пример 6
Для выполнения этого опыта так же, как и в примере 5, брали 600 г стеклобоя и 200 г твердого гидроксида натрия. Размол компонентов до тонкости помола менее 0,1 мм производили раздельно. Компоненты смеси поместили в вибрационную мешалку, в которую подали 800 г воды, нагретой до 85°С. Перемешивание производили в течение 50 минут. После отделения жидкой фазы нерастворившийся осадок SiO2 стеклобоя составил 537,5 г, то есть растворимость стеклобоя составила 10,4%. Полученный раствор жидкого стекла в количестве 1062,5 г характеризовался силикатными модулями M 1=0,310 и М2=0,23.
Приведенные примеры подтверждают, что совместный размол твердых компонентов смеси для получения жидкого стекла - стеклобоя и гидроксида натрия - обеспечивают значительное увеличение выхода в раствор аморфного SiO2 при прочих равных условиях.
Для реализации предлагаемого способа получения жидкого стекла были использованы стандартное оборудование и доступные материалы, что позволяет заявителю сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость».



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ производства жидкого стекла, включающий размол смеси кремнесодержащего вещества с гидроксидом щелочного металла и последующее взаимодействие компонентов смеси в присутствии воды при температуре до 100°С, отличающийся тем, что размол смеси ведут в вибромельнице, а последующее взаимодействие компонентов смеси с водой осуществляют в течение 0,5-1,5 ч в вибросмесителе.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru