СИНТЕТИЧЕСКИЙ СЫРЬЕВОЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

СИНТЕТИЧЕСКИЙ СЫРЬЕВОЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ


RU (11) 2305665 (13) C1

(51) МПК
C03C 1/02 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.02.2008 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2006100578/03 
(22) Дата подачи заявки: 2006.01.10 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.01.10 
(45) Опубликовано: 2007.09.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 6287997 А, 11.09.2001. RU 2058944 С1, 27.04.1996. SU 1475891 А1, 09.07.1986. GB 1525873 А1, 20.09.1978. GB 1503187 А1, 08.03.1978. 
(72) Автор(ы): Аблязов Камиль Алимович (RU); Бондарева Лидия Николаевна (RU); Гордон Елена Петровна (RU); Горина Инесса Николаевна (RU); Жималов Александр Борисович (RU); Митрохин Анатолий Михайлович (RU); Поддубный Игорь Сергеевич (RU); Полкан Галина Алексеевна (RU); Сергеев Александр Сергеевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Саратовский институт стекла" (RU); Открытое акционерное общество "Каустик" (RU) 
Адрес для переписки: 410041, г.Саратов, Московское ш., 2, ОАО "Саратовский институт стекла", отдел научно-технической информации 

(54) СИНТЕТИЧЕСКИЙ СЫРЬЕВОЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Изобретение относится к синтетическому сырьевому материалу (ССМ) для производства стекла. ССМ представляет собой однородную смесь химически соосажденных карбоната кальция, гидроксида магния, и/или карбоната магния, и/или силиката магния и модифицирующих добавок при следующем массовом содержании компонентов, мас.%: карбонат кальция в пересчете на СаО 30,0-40,0; гидроксид магния, и/или карбонат магния, и/или силикат магния в пересчете на MgO 10,0-20,0; железо в пересчете на Fe2O 3 0,003-0,10; модифицирующие добавки 0-5,0; вода и инертные примеси 1,0-8,0. Массовое соотношение оксидов кальция и магния CaO:MgO=(1,5-4,0):1,0. ССМ получают взаимодействием водного раствора соли или солей магния с водным раствором гидроксида и/или карбоната, и/или силиката натрия в присутствии водной суспензии химически соосажденных карбоната кальция, гидроксида и/или карбоната магния и модифицирующих добавок при температуре 20-100°С и давлении 0,05-0,7 ати. Технический результат изобретения - расширение сырьевой базы за счет использования крупнотоннажных отходов химических производств. и снижения себестоимости продукта. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Область техники

Изобретение относится к стекольной и химической промышленности, в частности к синтетическому сырьевому материалу для производства стекла, включающего карбонаты, гидроксиды и/или силикаты щелочноземельных металлов, и к способу получения такого материала. Предлагаемый синтетический сырьевой материал применяется для производства бесцветных, окрашенных в массе и специальных видов стекол, а также в строительной индустрии и для других целей.

2. Уровень техники

Известны композиции синтетических силикатов щелочноземельных металлов, используемые в качестве сырья в производстве стекла, которые получают путем: (1) смешения воды, дисперсных частиц силиката щелочноземельного металла и карбоната или гидроксида щелочного металла с образованием высоковязкой пасты; (2) удаления воды из этой пасты путем сушки при повышенной температуре; (3) измельчения и фракционирования сухого продукта с получением гранул размером от 0,1 до 1,0 мм [Патент США №5422320, опубл. 06.06.1995. МПК С03С 06/02, С03С 06/08]. В качестве карбонатов щелочных металлов используют карбонаты натрия и/или калия в количестве не менее 5% от массы композиции, а в качестве силикатов щелочноземельных металлов обычно используют силикаты бария и/или стронция.

Недостатками этих синтетических сырьевых материалов являются использование предварительно синтезированного силиката щелочноземельного металла и относительно ограниченная область применения получаемых материалов, обусловленная использованием преимущественно силикатов бария и стронция.

В настоящее время в производстве различных стекол в качестве кальций- и магнийсодержащих соединений применяются такие традиционные сырьевые компоненты природного происхождения, как доломит, мел и известняк. В частности, используется кусковой и молотый доломит, который выпускается согласно требованиям ГОСТ 23672-79 и предназначен для производства различных марок стекла [ГОСТ 23672-79. Доломит для стекольной промышленности. Технические условия]. В производстве стекла обычно используется мел по ГОСТ 17498-72.

Качество и стоимость кальциевого и магниевого сырья существенно зависят от способа добычи и расположения месторождения по отношению к стекольным заводам. Так, в наиболее качественном отечественном кусковом доломите марки ДК-19-0,05 по ГОСТ 23672-79 Боснийского месторождения Республики Алания массовая доля оксида железа Fe 2O3 составляет около 0,025-0,05%. В кусковом доломите других марок и месторождений массовая доля оксида железа колеблется в среднем в пределах 0,1-0,3%. Как правило, при обязательном измельчении кускового доломита с получением молотого доломита или доломитовой муки происходит загрязнение целевого продукта соединениями (оксидами) железа, при этом массовая доля оксида железа в сырье возрастает в 2-8 раз и достигает 0,05-0,4%.

В природном меле, используемом в стекольной промышленности, обычно содержится от 0,06 до 0,1 мас.% оксида железа Fe 2O3, однако при измельчении и сушке мела в производственных условиях также происходит его загрязнение оксидом железа, обусловленное эрозией оборудования.

Как известно, высокое содержание оксида железа в исходном сырье определяет его повышенное содержание в вырабатываемом стекле, что приводит к падению светопрозрачности и снижению качества стекла для видов продукции с высокими значениями по светопропусканию, а также к увеличению расходных норм таких широко используемых дорогостоящих, специальных добавок, как обесцвечиватели и красители.

Известен способ получения комплексного сырья для стекловарения, включающий гидротермальную щелочную обработку кремнеземсодержащей аморфной горной породы, разделение полученной реакционной пульпы на твердую алюмосиликатную фазу и раствор жидкого стекла, который предварительно карбонизируют углекислым газом до образования твердого осадка, и смешение последнего с оксидами кальция и магния [Авт. свидетельство СССР №662493, опубл. 15.05.1979. МПК С01В 33/20, С03С 3/00]. В качестве оксидов кальция и магния используют обожженный доломит.

Основным недостатком этого способа получения комплексного сырья является использование обожженного доломита - относительно дефицитного и дорогостоящего сырья, которое к тому же содержит достаточно большое количество примесей железа - от 0,05 до 0,5 мас.%.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения синтетических силикатов, используемых в производстве стекла и содержащих силикат кальция, и/или силикаты магния, и/или кальций-магниевые силикаты, путем смешения и взаимодействия источников кальция и/или магния, например карбонатов или оксидов или гидроксидов кальция, и/или магния с источником диоксида кремния, в качестве которого используют кварц или растворимый силикат натрия - безводный или в гидратированной форме, преимущественно отвечающий эмпирической формуле Na2O·xSiO 2, где х имеет значения в пределах 0,5-3,75, обычно с последующей термообработкой смеси при температуре 110-1100°С или 100-700°С [Патент США №6287997, МПК С03С 06/08]. Полученные по этому способу синтетические силикаты кальция, магния или различные смешанные силикаты используются в виде шариков или цилиндрических гранул в производстве стекла. По некоторым вариантам способа в качестве источников кальция и/или магния используют доломит, доломитную известь и/или высококальциевую известь, волластонит, диопсид, акерманит.

Основными недостатками этого способа являются относительно высокое содержание оксида железа в получаемых силикатах, обусловленное использованием природных сырьевых источников кальция - доломита, доломитной извести и высококальциевой извести, а также относительно высокие энергозатраты на проведение процесса, связанные с необходимостью последующей термообработки получаемых смесей при температурах 100-700°С или 110-1100°С в специальных печах или сушилках.

3. Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является расширение сырьевой базы стекольной промышленности за счет получения и использования нового синтетического сырьевого материала, содержащего кальций и магний и превосходящего по своим техническим и качественным характеристикам традиционные природные сырьевые материалы, такие как доломит, мел и известняк.

Это достигается тем, что синтетический сырьевой материал для производства стекла, включающий соединения кальция и магния, представляет собой однородную смесь химически соосажденных карбоната кальция, гидроксида, и/или карбоната, и/или силиката магния и, возможно, но необязательно, модифицирующих добавок при следующем массовом содержании компонентов, мас.%:

карбонат кальция в пересчете на СаО 30,0-40,0 
гидроксид магния, и/или карбонат магния, 
и/или силикат магния в пересчете на MgO 10,0-20,0 
железо в пересчете на Fe 2O3 0,003-0,10 
модифицирующие добавки 0-5,0 
вода и инертные примеси 0,3-8,0 


причем массовое соотношение соединений кальция и магния в продукте в пересчете на оксиды кальция и магния находится в пределах СаО:MgO=(1,5-4,0):1,0, преимущественно в пределах СаО:MgO=(2,0-2,5):1,0.

Предлагаемый синтетический сырьевой материал (ССМ) указанного выше состава получают взаимодействием водного раствора соли или солей магния с водным раствором гидроксида, и/или карбоната, и/или силиката натрия в присутствии водной суспензии химически соосажденных карбоната кальция, гидроксида и/или карбоната магния и, возможно, но необязательно, модифицирующих добавок при температуре в пределах 20-100°С и атмосферном давлении или избыточном давлении в пределах 0,05-0,7 ати с последующим фильтрованием, промывкой, сушкой и, возможно, измельчением или грануляцией продукта, осуществляемыми известными способами.

Преимущественно взаимодействие водного раствора соли или солей магния с водным раствором гидроксида, и/или карбоната, и/или силиката натрия осуществляют при температуре в пределах 25-70°С и атмосферном давлении.

Согласно одному из воплощений способа в качестве водного раствора карбоната натрия используют водный раствор с массовой долей карбоната натрия в пределах 10-25%.

Согласно другому варианту предлагаемого способа в качестве водного раствора карбоната и гидроксида натрия используют карбонизированные электрощелока с массовой долей карбоната натрия в пределах 10-14%, массовой долей хлорида натрия в пределах 10-18% и массовой долей гидроксида натрия в пределах 0,2-3,0%.

Согласно одному из воплощений предлагаемого способа в качестве водного раствора гидроксида натрия используют электрощелока с массовой долей гидроксида натрия в пределах 10,0-18,0% и массовой долей хлорида натрия в пределах 10,0-18,0%.

По другому воплощению способа в качестве водного раствора силиката натрия используют раствор пятиводного или девятиводного метасиликата натрия с массовой долей метасиликата натрия в пределах 10-25%.

В предлагаемом способе в качестве водного раствора силиката натрия используют также натриевое жидкое стекло с силикатным модулем в пределах 1,5-4,0, преимущественно в пределах 2,0-3,0, и массовой долей диоксида кремния в пределах 18-35%.

Наиболее предпочтительно в предлагаемом способе в качестве водной суспензии химически соосажденных карбоната кальция, гидроксида и/или карбоната магния используют суспензию шлама, образующуюся при содово-каустической очистке рассола хлорида натрия от ионов кальция и магния.

Согласно преимущественному воплощению способа в качестве суспензии шлама, образующейся при содово-каустической очистке рассола хлорида натрия от ионов кальция и магния, используют сгущенную суспензию химически соосажденных карбоната кальция, гидроксида и/или карбоната магния в водном растворе хлорида натрия при следующем массовом соотношении компонентов, мас.%:

карбонат кальция СаСО3 20,0-35,0 
гидроксид магния и/или 
карбонат магния в пересчете на Mg(OH)2 3,0-8,0 
хлорид натрия 14,0-24,0 
вода и инертные примеси остальное 


Предлагаемый способ также предусматривает возможность введения части модифицирующих добавок в виде водных растворов и/или паст, и/или в твердом виде перед сушкой, и/или измельчением, и/или грануляцией целевого продукта.

По предлагаемому способу с целью улучшения фильтрационных характеристик получаемой водно-солевой суспензии целевого продукта в нее перед фильтрованием вводят полиакриламидный флокулянт в количестве 0,01-0,15% от массы целевого продукта.

В качестве модифицирующих добавок в предлагаемом синтетическом материале могут использоваться как водорастворимые соединения, например хлорид натрия, сульфат, нитрат и гидроксид натрия, так и трудно растворимые в воде вещества. Содержание водорастворимых модификаторов, которые присутствуют в исходной реакционной массе (хлорид и/или сульфат или нитрат натрия), можно легко регулировать как на стадиях фильтрования и промывки, варьируя количество воды на промывку, так и путем их ввода перед сушкой и измельчением или грануляцией продукта. Другие различные водорастворимые модифицирующие добавки, обычно используемые в стекольной промышленности, например нитраты натрия, калия, кальция, бария или алюминия, борную кислоту, преимущественно вводят в ССМ перед сушкой и измельчением или грануляцией целевого продукта. Однако, таким образом можно вводить и трудно растворимые в воде модифицирующие добавки, которые преимущественно вводят на стадии синтеза гидроксида, карбоната и/или силиката магния, например красители (селен, железо, серебро и другие), обесцвечивающие добавки (соединения мышьяка, селена, церия и другие), осветлители, окислители и восстановители. Суммарное содержание всех модифицирующих добавок в целевом ССМ составляет от 0 до 5,0% от массы продукта.

В качестве инертных примесей в предлагаемом материале могут содержаться оксид или гидроксид алюминия, сульфат кальция и диоксид кремния. Суммарное содержание этих примесей и воды составляет 1,0-8,0% от массы целевого ССМ, причем основная часть приходится на воду, которая представляет собой остаточную влагу после сушки продукта и, возможно, кристаллизационную влагу в составе силиката и/или карбоната магния.

В качестве исходных солей магния по предлагаемому способу могут использоваться любые доступные водорастворимые соли магния, например хлорид магния, сульфат магния и нитрат магния или их различные смеси.

В качестве силиката магния в предлагаемом ССМ могут выступать метасиликат магния - MgSiO3, ортосиликат магния - Mg2SiO4, ди-, три-, тетра- и полисиликаты магния общей формулы MgO·nSiO 2, где n=2, 3, 4, 5 и т.д., соответственно получающиеся при взаимодействии солей магния с метасиликатом (Na 2SiO3), ортосиликатом (Na 4SiO4) или с ди-, три-, тетра- и полисиликатами натрия, входящими в состав жидкого натриевого стекла с силикатным модулем в пределах 1,5-4,0.

В предлагаемом процессе в качестве водного раствора силиката натрия преимущественно используют раствор пятиводного или девятиводного метасиликата натрия с массовой долей метасиликата натрия в пределах 10-25% или натриевое жидкое стекло с силикатным модулем в пределах 1,5-4,0, преимущественно в пределах 2,0-3,0, и массовой долей диоксида кремния в пределах 18-35%. Однако способ позволяет использовать и другие растворы силиката натрия с концентрацией компонентов и/или с силикатным модулем, отличными от указанных выше, при условии получения ССМ заданного, приведенного выше состава.

По предлагаемому способу наиболее предпочтительно в качестве водной суспензии химически соосажденных карбоната кальция, гидроксида и/или карбоната магния использовать суспензию шлама, образующуюся при содово-каустической очистке рассола хлорида натрия от ионов кальция и магния. Однако возможно использование и иных, подобных суспензий соосажденных карбоната кальция, гидроксида и/или карбоната магния, например суспензий, получаемых при карбонизации растворов хлоридов кальция и магния диоксидом углерода или при взаимодействии растворов хлоридов кальция, магния и натрия с раствором карбоната натрия.

Массовая доля оксида железа в предлагаемом ССМ (0,003-0,10%), в основном, определяется массовой долей оксида железа в исходной суспензии соосажденных карбоната кальция и гидроксида и/или карбоната магния и в исходных растворах соли или солей магния или гидроксида, карбоната или силиката натрия. ССМ с низким содержанием оксида железа (0,003-0,03 мас.%) может использоваться в производстве высококачественного флоат-стекла, а ССМ с более высоким содержанием оксида железа (0,04-0,10 мас.%) - для получения других марок бесцветного или окрашенного, или другого специального стекла.

Техническая сущность предлагаемого способа получения ССМ заключается в том, что новый материал получают путем взаимодействия водорастворимой соли или солей магния с гидроксидом и/или карбонатом, и/или силикатом натрия в присутствии суспензии карбоната кальция и гидроксида и/или карбоната магния в растворе хлорида натрия и в присутствии модифицирующих добавок. При этом происходит образование и осаждение на поверхности частиц твердой фазы, имеющейся в исходной суспензии, новых частиц твердой фазы гидроксида и/или карбоната, и/или силиката магния.

В указанных условиях получающийся продукт представляет собой не физическую смесь карбоната кальция и гидроксида, и/или карбоната, и/или силиката магния, а более однородные агрегаты и агломераты частиц карбоната кальция, гидроксида или карбоната магния и модифицирующих добавок с осажденными на их поверхности частицами гидроксида, карбоната и/или силиката магния. Предлагаемый способ обусловливает получение более однородного по составу многокомпонентного синтетического сырьевого материала, который не изменяет свой физико-химический состав при выделении и сушке, а также при последующей транспортировке, хранении и в процессе приготовления стекольной шихты. Данный способ позволяет стабильно получать ССМ со строго заданным соотношением оксидов кальция и магния, а также, при необходимости, с оптимальным содержанием оксида железа и модифицирующих добавок, что необходимо для получения специальных марок стекла. Достоинством предлагаемого материала является и то, что сырьевой источник магния может находиться в нем в виде гидроксида, или карбоната, или силиката магния, или в виде их различных комбинаций в зависимости от природы вещества, используемого в процессе в качестве второго реагента - гидроксида, карбоната или силиката натрия и в зависимости от желаемого состава и свойств целевого ССМ. Так, если оксид магния полностью или частично находится в предлагаемом ССМ в виде гидроксида и/или силиката магния, то несколько снижается газовыделение при варке стекла и улучшается экология производства за счет снижения количества диоксида углерода в составе абгазов производства.

К преимуществам предлагаемого ССМ для производства стекла по сравнению с природными сырьевыми материалами относятся:

1) возможность полной или частичной замены сразу двух сырьевых компонентов - доломита и мела на однородный синтетический материал без изменения самой технологии производства стекла;

2) высокая химическая и гранулометрическая однородность синтетического материала, стабильное, технически легко варьируемое заданное массовое соотношение оксидов кальция и магния в нем;

3) низкое содержание нежелательных хромофорных или балластных примесей, которые увеличивают расход дорогостоящих специальных добавок - обесцвечивателей, осветлителей, окислителей;

4) возможность целенаправленного и эффективного модифицирования материала на разных стадиях его получения различными модифицирующими добавками: хлоридом и сульфатом натрия и многими другими, что упрощает введение этих добавок в исходную стекольную шихту и повышает ее однородность;

5) упрощение процесса приготовления стекольной шихты посредством замены двух различных компонентов - доломита и мела на химически однородный синтетический материал и сокращение затрат ее приготовление путем исключения затрат на предварительную сушку и измельчение доломита и мела (известняка).

Проведение процесса при атмосферном давлении позволяет использовать обычное технологическое оборудование, а проведение процесса при небольшом избыточном давлении (от 0,05 до 0,7 атм) при температурах от 70 до 100°С позволяет сократить продолжительность синтеза и повысить производительность процесса.

Процесс по предлагаемому способу осуществляется в обычном технологическом оборудовании, используемом в химической отрасли.

4. Осуществление изобретения

Ниже приведены примеры, демонстрирующие сущность предлагаемого ССМ для производства стекла и способа его получения, которые никоим образом не ограничивают объем притязаний, определенный описанием и формулой изобретения.

Пример 1. Получение ССМ (типовая методика синтеза)

В четырехгорлый реактор из стекла или нержавеющей стали, снабженный перемешивающим устройством, термометром, капельной воронкой и обратным холодильником, помещают 1010 г шлама, полученного при содово-каустической очистке рассола хлорида натрия и содержащего 35,0 мас.% карбоната кальция, 8,0 мас.% гидроксида магния, 14,0 мас.% хлорида натрия, 0,4 мас.% инертных примесей и 42,6 мас.% воды. К указанному шламу прибавляют 367 г 20%-ного водного раствора карбоната натрия и затем при температуре в пределах 20-100°С прибавляют 205,9 г 32%-ного рассола бишофита (хлорида магния). Реакционную смесь выдерживают при указанной температуре в течение 1 часа, после чего отфильтровывают на центрифуге или фильтре осадок, промывают от хлоридов водой и затем сушат известными способами. При необходимости перед сушкой влажного продукта в него добавляют расчетное количество модифицирующих добавок в виде раствора, пасты или в твердом виде. По примеру получают 490,3 г синтетического сырьевого материала следующего состава, мас.%:

карбонат кальция 71,38 
или в пересчете на оксид кальция СаО 40,0 
гидроксид магния 16,32 
карбонат магния 11,19 
или суммарно в пересчете на MgO 16,62 
железо в пересчете на Fe2O 3 0,006 
модифицирующие добавки (хлорид натрия) 0,1 
вода и инертные примеси 1,0 


Пример 2. Получение ССМ, содержащего гидроксид магния

Синтез проводят аналогично описанному в примере 1 исходя из 1008 г суспензии шлама следующего состава, мас.%: карбонат кальция - 35,0; гидроксид магния - 5,0; хлорид натрия - 15,1; инертные примеси - 0,3; оксид железа - 0,01; вода - 44,59. К шламу при 40-75°С прибавляют 890,5 г 20%-ного водного раствора сульфата магния и 789,0 г 15%-ного водного раствора гидроксида натрия. После выдержки реакционной массы в течение 2 часов к ней прибавляют 730 г 0,1%-ного водного раствора полиакриламида (0,15% полиакриламида - ПАА от массы целевого ССМ). Оставляют отстаиваться в течение 3-5 часов, затем сгущенную суспензию подвергают фильтрованию на центрифуге или фильтр-прессе. После промывки осадка от хлорида и сульфата натрия и сушки получают 490,3 г синтетического сырьевого материала, состав которого приведен в таблице 1.

Пример 3. Получение ССМ, содержащего метасиликат магния

Синтез проводят аналогично описанному в примере 1 исходя из 1005 г суспензии шлама содово-каустической очистки рассола, имеющей следующий состав, мас.%: карбонат кальция - 20,0; гидроксид магния - 3,0; хлорид натрия - 20,0; инертные примеси - 0,25; оксид железа - 0,02; вода - остальное. К суспензии прибавляют 415,5 г 31,6%-ного водного раствора хлорида магния (бишофита) и 1122,0 г 15%-ного водного раствора мета-силиката натрия, приготовленного растворением пятиводного метасиликата натрия в воде. Смесь перемешивают при 25-60°С в течение двух часов. Затем добавляют 75 г 0,1%-ного водного раствора полиакриламида (0,02% от массы целевого ССМ). Сгущенную часть суспензии фильтруют, осадок промывают и сушат. Получают 373,5 г целевого ССМ, состав которого приведен в таблице 1.

Пример 4. Получение ССМ, содержащего трисиликат магния

Синтез проводят аналогично описанному в примере 3 исходя из 1012 г суспензии шлама содово-каустической очистки рассола, имеющей следующий состав, мас.%: карбонат кальция - 31,8; гидроксид магния - 5,4; хлорид натрия - 15,9; инертные примеси - 0,4; оксид железа - 0,045; вода - остальное. К суспензии прибавляют 60,6 г 32,4%-ного водного раствора хлорида магния (бишофита) и 138,0 г натриевого жидкого стекла с массовой долей оксида натрия 9,2%, массовой долей диоксида кремния 27,5% и силикатным модулем 3,0 (плотность 1,38 г/см3). Смесь перемешивают при 50-60°С в течение двух часов. Затем к суспензии добавляют 44,5 г 0,1%-ного водного раствора полиакриламида (0,01% от массы целевого ССМ). Сгущенную часть суспензии фильтруют, осадок промывают от хлоридов и сушат. Получают 445,5 г целевого ССМ, его состав приведен в таблице 1.

Пример 5. Получение ССМ, содержащего MgCO3 и Mg(OH) 2

Синтез проводят аналогично описанному в примере 1 исходя из 1010 г суспензии шлама содово-каустической очистки рассола, имеющей следующий состав, мас.%: карбонат кальция - 31,4; гидроксид магния - 6,5; хлорид натрия - 15,3; инертные примеси - 0,4; оксид железа - 0,005; вода - остальное. К суспензии прибавляют 676 г карбонизированных электрощелоков с массовой долей карбоната натрия 13,75%, массовой долей гидроксида натрия 0,42% и массовой долей хлорида натрия 16,7% и 260,3 г раствора бишофита с массовой долей хлорида магния 32,1%. Смесь перемешивают при 60-75°С в течение полутора часов. Затем к суспензии добавляют 160 г 0,05%-ного водного раствора полиакриламида (0,016% от массы целевого ССМ). Сгущенную часть суспензии фильтруют, осадок промывают от хлоридов и сушат. Получают 472,7 г целевого ССМ, состав которого приведен в таблице 1.

Аналогично осуществляют получение других образцов ССМ, имеющих состав, указанный в описании и формуле, с использованием суспензии шлама содово-каустической очистки, а также растворов карбоната, гидроксида и силиката натрия с иными массовыми концентрациями, указанными выше в описании и формуле. Некоторые примеры составов предлагаемого ССМ и их показатели приведены в таблице 1.

Выход продукта составляет 94-99% от теории в пересчете на исходную соль магния или смеси солей магния.

Полученные по предлагаемому способу синтетические материалы по ряду технических показателей выгодно отличаются от природных сырьевых материалов, обычно используемых в стекловарении, например, в производстве листового стекла. Об этих преимуществах предлагаемого ССМ свидетельствуют данные, представленные в таблице 2.

Все полученные по предлагаемому способу образцы ССМ в порошкообразной и гранулированной форме показали положительные результаты испытаний в качестве заменителей доломита и мела при варке стекла в лабораторных условиях и в стекловаренной печи периодического действия. При использовании предлагаемого ССМ вместо доломита и мела получаются различные виды стекол, имеющие меньшее количество дефектов, и снижаются расходные нормы обесцвечивателей, осветлителей и красителей.

Из представленных примеров следует, что предлагаемый синтетический сырьевой материал для производства стекла характеризуется низким содержанием железа и высокой химической и гранулометрической однородностью, а способ его получения характеризуется простотой и эффективностью, а также использованием доступных и дешевых сырьевых компонентов.

Таблица 1 
Состав и показатели синтетического сырьевого материала (ССМ) для производства стекла 
Состав и показатели ССМ Значения показателей ССМ по примерам 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
Массовая доля СаСО 3, % 71,38 71,38 53,55 71,38 66,43 66,58 59,79 71,38 66,75 70,32 
или в пересчете на СаО, % 40,0 40,0 30,0 40,0 37,22 37,30 33,50 40,0 37,40 39,40 
Массовая доля Mg(OH) 2, % 16,32 27,09 8,03 12,12 13,75 13,52 7,25 11,55 27,06 15,41 
или в пересчете на MgO, % 11,27 18,72 5,55 8,37 9,50 9,34 5,01 7,98 18,70 10,65 
Массовая доля MgCO3 ,% 11,19 - - - 14,73 13,97 - - - 13,40 
или в пересчете на MgO, % 5,35 - - 7,04 6,68 6,41 
Массовая доля силиката магния, % - - 35,99 10,03 - - 24,98 11,06 - - 
или в пересчете на MgO, % - - 14,45 1,83 6,27 2,02 
Массовая доля оксида железа Fe2O3, % 0,006 0,02 0,05 0,10 0,01 0,03 0,02 0,04 0,02 0,01 
Массовая доля модифицирующих добавок, % 0,1 0,2 0,10 0,50 0,46 5,0 0,32 0,1 0,44 0,12 
Массовая доля инертных примесей, % 0,8 0,6 0,67 0,90 0,85 0,52 7,28 0,87 3,08 0,29 
Массовая доля воды, % 0,2 0.7 1,61 4,97 3,77 0,38 0,36 5,0 2,65 0,45 
Массовое соотношение оксидов кальция и магния CaO:MgO 2,4:1 2,1:1 1,5:1 3,92:1 2,25:1 2,33:1 2,97:1 4,0:1 2,0:1 2,31:1 


Таблица 2 
Технические характеристики природных сырьевых материалов, карбоната кальция конверсионного и предлагаемого ССМ 
Наименование технического показателя Доломит Мел комовый Карбонат кальция конверсионный Предлагаемый ССМ (типич.) 
комовый марки ДК-18-0,25 мука марки ДМ-19-0,15 
1. Массовая доля окиси кальция СаО, % 29,35 28,09 53,71 51,90 37,0-37,4 
2. Массовая доля окиси магния MgO, % 19,01-21,43 20,95 0,99 0,21 16,2-16,6 
3. Массовая доля двуокиси кремния SiO 2, % 2,27-2,73 2,81 2,88 0,83 0,3-0,81 
4. Массовая доля окиси алюминия Al 2O3, % 0,11 0,01 0,13 0,05 
5 Массовая доля окислов железа в пересчете на Fe 2O3, % 0,16-0,25 0,11 0,16 0,02 0,01-0,05 
6. Массовая доля влаги, % 3,3-7,0 0,08 - 0,27 0,2-0,82 
7. Массовая доля модифицирующих добавок, % нет нет Нет - 0,1-2,0 
8. Массовое соотношение оксидов СаО:MgO 1,36-1,54 1,34 - - 2,2-2,35 
Примечания: 1 Приведены результаты анализа по показателю "массовая доля веществ, нерастворимых в соляной кислоте" для составов ССМ, не содержащих силикат магния. 2 Приведены результаты анализа для составов ССМ, не содержащих силикат магния. 






ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Синтетический сырьевой материал для производства стекла, включающий соединения кальция и магния, отличающийся тем, что синтетический сырьевой материал представляет собой однородную смесь химически соосажденных карбоната кальция, гидроксида магния, и/или карбоната магния, и/или силиката магния и модифицирующих добавок при следующем массовом содержании компонентов, мас.%:

карбонат кальция в пересчете на СаО 30,0-40,0 
гидроксид магния, и/или карбонат магния, 
и/или силикат магния в пересчете на MgO 10,0-20,0 
железо в пересчете на Fe 2O3 0,003-0,10 
модифицирующие добавки 0-5,0 
вода и инертные примеси 0,3-8,0, 


причем массовое соотношение соединений кальция и магния в продукте в пересчете на оксиды кальция и магния находится в пределах CaO:MgO=(1,5-4,0):1,0, преимущественно в пределах CaO:MgO=(2,0-2,5):1,0.

2. Способ получения синтетического сырьевого материала для производства стекла по п.1, отличающийся тем, что взаимодействие водного раствора соли или солей магния с водным раствором гидроксида, и/или карбоната, и/или силиката натрия осуществляют в присутствии водной суспензии химически соосажденных карбоната кальция, гидроксида и/или карбоната магния и модифицирующих добавок при температуре в пределах 20-100°С и атмосферном давлении или избыточном давлении в пределах 0,05-0,7 ати с последующим фильтрованием, промывкой, сушкой и, возможно, измельчением или грануляцией продукта, осуществляемыми известными способами.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что взаимодействие водного раствора соли или солей магния с водным раствором гидроксида, и/или карбоната, и/или силиката натрия осуществляют при температуре в пределах 25-70°С и атмосферном давлении.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве водного раствора карбоната натрия используют водный раствор с массовой долей карбоната натрия в пределах 10-25%.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве водного раствора карбоната и гидроксида натрия используют карбонизированные электрощелока с массовой долей карбоната натрия в пределах 10-14%, массовой долей хлорида натрия в пределах 10-18% и массовой долей гидроксида натрия в пределах 0,2-3,0%.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве водного раствора гидроксида натрия используют электрощелока с массовой долей гидроксида натрия в пределах 10,0-18,0% и массовой долей хлорида натрия в пределах 10,0-18,0%.

7. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве водного раствора силиката натрия используют раствор пятиводного или девятиводного метасиликата натрия с массовой долей метасиликата натрия в пределах 10-25%.

8. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве водного раствора силиката натрия используют натриевое жидкое стекло с силикатным модулем в пределах 1,5-4,0, преимущественно в пределах 2,0-3,0, и массовой долей диоксида кремния в пределах 18-35%.

9. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве водной суспензии химически соосажденных карбоната кальция, гидроксида и/или карбоната магния используют суспензию шлама, образующуюся при содово-каустической очистке рассола хлорида натрия от ионов кальция и магния.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве суспензии шлама, образующейся при содово-каустической очистке рассола хлорида натрия от ионов кальция и магния, используют сгущенную суспензию химически соосажденных карбоната кальция, гидроксида и/или карбоната магния в водном растворе хлорида натрия при следующем массовом соотношении компонентов, мас.%:

карбонат кальция СаСО3 20,0-35,0 
гидроксид магния и/или 
карбонат магния в пересчете на Mg(OH)2 3,0-8,0 
хлорид натрия 14,0-20,0 
вода и инертные примеси остальное 


11. Способ по п.2, отличающийся тем, что часть модифицирующих добавок вводят в виде водных растворов, и/или паст, и/или в твердом виде перед сушкой и/или измельчением или грануляцией целевого продукта.

12. Способ по любому из пп.2-11, отличающийся тем, что перед фильтрованием получаемой водно-солевой суспензии целевого продукта в нее вводят полиакриламидный флокулянт в количестве 0,01-0,15% от массы целевого продукта.


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 стекольной промышленности: стекольные составы и композиции, обработка стекла, оборудование для производства и разработки новых стекольных составов и композиций, приспособления и механизмы для обработки и производства стекла, специальные стекла и др.



Стекло. Стекольные составы и композиции. Обработка стекла




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 "закалка стекла" будет найдено словосочетание "закалка стекла". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("закалка" или "стекла").

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: "+закалка -стекла".

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


Рейтинг@Mail.ru