[go: up one dir, main page]

HU209434B - Hydrothermal process for producing potassium-silicate solutions - Google Patents

Hydrothermal process for producing potassium-silicate solutions Download PDF

Info

Publication number
HU209434B
HU209434B HU9201698A HU169892A HU209434B HU 209434 B HU209434 B HU 209434B HU 9201698 A HU9201698 A HU 9201698A HU 169892 A HU169892 A HU 169892A HU 209434 B HU209434 B HU 209434B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
potassium silicate
sio
molar ratio
temperature
quartz
Prior art date
Application number
HU9201698A
Other languages
English (en)
Other versions
HUT61248A (en
HU9201698D0 (en
Inventor
Jost Schuertz
Rudolf Novotny
Alfred Hoff
Original Assignee
Henkel Kgaa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6394032&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=HU209434(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Henkel Kgaa filed Critical Henkel Kgaa
Publication of HU9201698D0 publication Critical patent/HU9201698D0/hu
Publication of HUT61248A publication Critical patent/HUT61248A/hu
Publication of HU209434B publication Critical patent/HU209434B/hu

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20Silicates
    • C01B33/32Alkali metal silicates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

A találmány tárgya eljárás 2,75:l-nél nagyobb és legfeljebb 4,2:1 SiO2:K2O mólarányú kálium-szilikát-oldatok előállítására kvarchomoknak vizes kálium-hidroxid-oldatokkal 150-300 °C hőmérséklet-tartományban és ezeknek a hőmérsékleteknek megfelelő telített vízgőznyomáson, nyomásálló reaktorban történő reagáltatása útján.
A találmány értelmében úgy járnak el, hogy a reagáltatás közben kapott kálium-szilikát-oldatokat, amelyeknek a SiO2:K2O mólaránya kisebb, mint 2,75:1, ezt követően 1100 °C-tól az olvadáspontig terjedő hőmérséklet-tartománynál temperált kvarccal reagáltatják, mimellett a hőmérsékleteket és a nyomásokat ugyancsak az említett tartományokban tartják.
A leírás terjedelme: 6 oldal
HU 209 434 B
HU 209 434 B
A találmány kálium-szilikát-oldatok hidrotermális előállítására alkalmas eljárásra vonatkozik.
Ezeket a kálium-szilikát-oldatokat 2,75:l-nél nagyobb és legfeljebb 4,2:1 SiO2:K20-mólaránnyal állítjuk elő kvarchomoknak vizes kálium-hidroxid-oldatokkal való reakciója és a kapott közbenső terméknek egy további, kristályos SiO2-módosulattal történő ezt követő átalakításával nagyobb SiO2:K2O-mólarányú termékké.
A leírásban, a példákban és az igénypontokban a részeket, a százalékokat és az arányokat tömegrészekben, tömegszázalékokban és tömegarányokban adjuk meg, amennyiben másként nem jelöljük.
Vizes kálium-szilikát-oldatok előállításáról általános áttekintést adnak a Winnacker und Küchler, Chemische Technologie, Bánd 3, Anorganische Technológia H, 4. Auflage, 1983, S. 54-63 és Ullmanns Encyklopádie dér technischen Chemie, Bánd 21, 4. Auflage, 1982, S, 409^412. irodalmakban.
Az alább „vízüveg” megjelölésen ismert alkálifémszilikát-oldatok közül technikai célokra többek között kálium-szilikát-oldatok, amelyek általában kálivízüvegként ismertek, kerülnek alkalmazásra. Az ilyenféle kálivízüvegek túlnyomóan körülbelül 28-55% szilárdanyag-tartalommal rendelkeznek, szilícium-dioxid/kálium-oxid mólarányuk pedig 2,0-4,2:1 nagyságrendben van. A kálivízüvegek előállítása technikai mértékben általában kvarchomok és kálium-karbonát összeolvasztása útján történik erre alkalmas kemencékben (kádkemencékben, forgó csőkemencékben) 14001500 °C hőmérséklet-tartományban szén-dioxid lehasítása közben. A lehűléskor megdermedő olvadékot, a szilárd üveget, ezt követően egy további eljárási lépésben, nyomás alkalmazása közben, emelt hőmérsékleten vízben oldják és a kapott oldatot - a minőségi követelményeknek megfelelően - adott esetben szűrik.
Ez a magas hőmérsékletű olvasztásos eljárás azonban mind berendezés, mind pedig a szükséges energiamennyiségek tekintetében nagyon költséges és továbbra is jelentős mennyiségű por, nitrogén-oxidok és kénoxidok kibocsátásához vezet.
Emellett a technikában főként alkalmazott magas hőmérsékletű olvasztásos eljárás mellett ismertek további hidrotermális eljárások vizes kálium-szilikát-oldatok előállítására, amelyek egy sor találmány bejelentésben le vannak írva.
Ezeknél az eljárásoknál amorf szilícium-dioxidból, lényegében tehát szállóporból és a természetben előforduló amorf szilícium-dioxid módosulatokból indulnak ki.
Az ilymódon kapott eljárási termékek a szállópor és a természetben előforduló, amorf szilícium-dioxid vegyületek szokásos szennyezései miatt, amelyeket kiindulási anyagokként betáplálunk, gyenge minőségűek és ezért csak korlátozottan használhatók fel technikailag nagy értékű termékek számára.
A DE-AS 28 26 432. számú német közzétételi iratban eljárást ismertetnek vízüvegoldatok előállítására olyan szállóporoknak, amelyek szilícium, illetve szilíciumötvözetek előállításánál keletkeznek, vizes alkálifém-hidroxid-oldatokkal magas hőmérsékleteken való reagáltatásával és a kapott oldatok ezt követő szűrésével, amelyre az jellemző, hogy a szállóport 6-15 t%-os vizes alkálifém-hidroxid-oldattal kezelik 120 °C és 190 °C közötti hőmérsékleten és 2,9-18,6 bar nyomáson autoklávban, mimellett a tömegarány az alkálifémhidroxid-oldat és a szilárd szállópor között 2:1-től őriig terjedő tartományban van. Ezeknek az eljárási termékeknek az SiO2:K2O mólaránya 3,76:1 nagyságú. A kiindulási anyagokként alkalmazott szállóporok szilíciumtartalma 89-98%, amely a kiviteli példák szerint állandóan 90%, a maradékot pedig szennyező anyagok alkotják.
ADE-OS 26 09 831. számú német nyilvánosságrahozatali iratban eljárást írnak le szilícium-dioxidot tartalmazó, környezetet szennyező hulladék-szállóporok feldolgozására, amelyek fémszilícium és szilíciumötvözetek előállításánál keletkeztek, kovasavakká vagy szilikátokká történő előállítás céljából. Az eljárás a következő I-ΠΙ előállítási lépések kombinációjából áll:
I a szállópor feloldása alkálifém-hidroxid-oldatokban alkálifém-szilikát-oldatok készítése céljából;
II az alkálifém-szilikát-oldatok megtisztítása szerves alkotóanyagoktól aktív szénnel és/vagy oxidálószerekkel történő kezeléssel és az oldat nem feltárható maradékának a leválasztásával;
IH az alkálifém-szilikát-oldatoknak szervetlen vagy szerves savakkal és/vagy sókkal való reakciója útján további tisztítás végett, történő átalakítása.
Az ilymódon kapott alkálifém-szilikát-oldatok
SiO/Me^ mólaránya általában 3,3-5,0 tartományban van, ahol Me alkálifémet jelent.
A DE-OS 26 19 604. számú német nyilvánosságrahozatali iratban eljárást ismertetnek folyékony vízüvegnek amorf szilícium-dioxidból és alkálifém-hidroxidból történő előállítására, amelyre az jellemző, hogy szilícium-dioxid-port szállópor formájában, amelyet vasötvözetet előállító iparok és más - szilíciumkemencékkel dolgozó - iparok hulladékgázaiból választanak le, alkálifém-hidroxiddal és vízzel meghatározott tömegarányban összekevernek és utána keverés közben a keveréket 75 °C és 100 °C közötti hőmérsékletre melegítik, majd a folyadékot lehűtik. A vízüveg előállítására kiindulási anyagként használt szilícium-dioxid-por szilícium-dioxid-tartalma általában 94-98%, a maradék pedig szennyező anyagokból áll. A kapott kálivízüveg SiO2/K2O mólaránya 3,58:1 nagyságú.
Ahogy az előzőekben elmondottak mutatják, a szabadalmi irodalomban leírt amorf szilícium-dioxidból kapott vízüveg még mindig elég csekély értékű tulajdonságokkal rendelkezik és így további tisztításra szorul.
A következőkben ismertetésre kerülő technika állásában kálium-szilikát-oldatoknak kristályos szilíciumdioxidból, tehát homokból, és kálium-hidroxidból történő hidrotermális előállítását írják le. Ezek a technika állásának az eljárásai szerint minden esetben legfeljebb SiO2:K2O = 2,75:1 mólarányig alakíthatók át.
ADE-OS 33 13 814. számú német nyilvánosságrahozatali iratban eljárást ismertetnek olyan átlátszó káliumszilikát-oldat előállítására, amelynek a szilícium-di2
HU 209 434 B oxid/kálium-oxid mólaránya 2,75:1 nagyságú. Az eljárás során 0,1-2 mm szemcseméretű kristályos szilícium-dioxidot tárnak fel, amelynél a kálium-hidroxid vizes oldatát vezetik át szilícium-dioxid ágyon, amely egy függőleges csőalakú, mechanikus mozgatás nélkül kialakított reaktor és felülről lefelé szilícium-dioxidot és vizes kálium-hidroxid-oldatot táplálnak a reaktorba.
A 649 739. számú belga szabadalmi leírás olyan eljárásra és készülékre vonatkozik átlátszó nátrium-szilikát-lúgok előállítására, amelynek során kovasavtartalmú anyagot magas hőmérsékleten és nyomás alkalmazása közben feloldanak marónátronlúgban. Az eljárást az jellemzi, hogy a terméket a felesleges kovasavtartalmú anyagtól és/vagy az oldhatatlan szennyező anyagoktól szűrőelemek segítségével, amelyek a reaktor közelében vannak elhelyezve, elválasztják, mimellett az említett szűrést előnyösen olyan hőmérsékletiés nyomásviszonyok mellett végzik, amelyek nagyon hasonlóak a reaktorban uralkodó körülményekhez. Ily módon vizes kálium-szilikát-oldatokat is előállíthatnak.
Ilyenféle hidrotermális eljárásokat kálivízüvegek előállítására homokból és kálilúgból már tárgyaltak az előzőekben idézett Winnacker, Küchler-féle monográfiában. Itt azt állítják a 61. és 62. oldalakon, hogy kálivízüvegek hidrotermális eljárással azért nem állíthatók elő, mert a feltárásnál nagyobb mennyiségű nehezen oldható (KHSi2O5)x képletű anyagok keletkeznek, amelyek még utólagos kezeléssel sem vihetők oldatba.
Az előzőekben leírt irodalom alapján tehát közvetlen előítélet létezett nagy SiO2/K2O mólarányú káliumszilikát-oldatok hidrotermális eljárással homokból, azaz kristályos SiO2-ből és kálilúgból való előállítása tekintetében.
A találmánynak ezzel szemben az alapja egy olyan eljárás kidolgozásának a szükségessége volt, amely alkalmas kálium-szilikát-oldatok hidrotermális előállítására kristályos szilícium-dioxidnak vizes kálium-hidroxid-oldattal való reakciója útján, amelynél kristályos szilícium-dioxidként többek között kvarc, azaz homok, kerül alkalmazásra, mimellett végtermékként olyan kálium-szilikát-oldatok keletkeznek, amelyekben az elért SiO2/K2O mólarány nagyobb, mint 2,75:1.
A találmány szerinti feladatot azzal oldottuk meg, hogy kvarcot, azaz homokot, vizes kálium-hidroxid-oldatokkal reagáltatunk és ezt követően az eközben közbenső termékként kapott kálium-szilikát-oldatokat valamely speciálisan temperált kvarccal átalakítjuk megfelelő reakcióban.
A találmány tárgya tehát eljárás 2,75:1-nél nagyobb és legfeljebb 4,2:1 SiO2:K2O mólarányú kálium-szilikát-oldatok előállítására kvarchomoknak vizes káliumhidroxid-oldatokkal 150-300 °C hőmérséklet-tartományban és ezeknek a hőmérsékleteknek megfelelő telített vízgőznyomáson, nyomásálló reaktorban történő reagáltatása útján, amelyre az jellemző, hogy az eközben közbenső termékként kapott kálium-szilikátoldatokat, amelyeknek az SiO2:K2O mólaránya kisebb, mint 2,75:1, ezt követően 1100 °C-tól az olvadáspontig terjedő hőmérséklet-tartománynál temperált kvarccal reagáltatjuk, mimellett a hőmérsékleteket és a nyomásokat ugyancsak az említett tartományokban tartjuk.
A találmány szerinti eljárás egyszerű eljárásmódja következtében technikailag problémamentesen kezelhető és ezért költség szempontjából kedvezőbb, mint a technikailag költséges, nagy energiamennyiségeket igénylő és a környezetet nagymértékben terhelő, technika állása szerinti eljárások, tehát a magas hőmérsékletű olvasztásos eljárások a csatlakozó oldási lépésekkel együtt.
A technika állása szerinti hidrotermális eljárásokkal szemben a találmány szerinti eljárás előnye az, hogy a speciálisan temperált kvarc, mint kristályos szilíciumdioxid komponens alkalmazása következtében a következő eljárási lépésben olyan kálium-szilikát-oldatokat is kapunk, amelyekben az SiO2:K2O mólarányok nagyobbak, mint 2,75:1, amely - ahogy az előzőekben említettük - a technika állásának megfelelő hidrotermális eljárás szerint kvarc, azaz homok, alkalmazása közben eddig nem volt lehetséges.
Meglepő módon azt találtuk továbbá, hogy temperált kvarcból, mint szilícium-dioxid komponensből és kálium-szilikát-oldatból valamely hidrotermális szintézis keretében az előzőekben megadott körülmények között már rövid reakcióidőknél lehetővé válik olyan vizes kálium-szilikát-oldatoknak, mint végtermékeknek a közvetlen előállítása, amelyekben az SiO2:K2O mólarány nagyobb, mint 2,75:1.
Végül a találmány szerinti eljárás egy különös előnye az, hogy technikailag egyszerű és nagyon gazdaságos módon kapunk nagy szilícium-dioxid/kálium-oxid mólarányú kálium-szilikát-oldatokat, miközben az alapreakció végrehajtásához, tehát kvarcnak (homoknak) vizes kálium-hidroxid-oldatokkal való reakciójához, először a költség tekintetében kedvezőbb szilícium-dioxid komponenst, tehát a homokot, alkalmazhatjuk és csak egy „szilíciumnövelő reakcióhoz” használjuk a kvarc temperálása útján kapott, költségesebb, kristályos szilícium-dioxid komponenst. Ily módon olyan kálium-szilikát-oldatból, amelyben az SiO2:K2O mólarány kisebb, mint 2,75:1, temperált kvarc, mint kristályos szilícium-dioxid komponens hozzáadásával
- a hozzáadott temperált kvarc mennyiségétől függően
- olyan kálium-szilikát-oldatokat állítunk elő, amelyben az SiO2:K2O mólarány 2,75-4,2:1, előnyösen 3,04,0:1 nagyságú.
A kvarcnak (azaz homoknak) kálium-hidroxid-oldatokkal történő hidrotermális reakciójánál először a közbenső termékként kapott kálium-szilikát-oldatokat önmagában ismert módon, egy a technika állásának megfelelő, tetszés szerinti eljárással kaphatjuk. A találmány értelmében a kvarchomokot vizes kálium-hidroxid-oldattal, amelynek a koncentrációja 10-501%, előnyösen 15301%, tartományban van, nyomásálló reaktorban reagáltatjuk, miközben a hőmérsékletet 150-300 °C, különösen 200-250 °C, tartományban tartjuk, valamint ezeknek a hőmérsékleteknek megfelelő telített vízgőznyomással egyenértékű nyomást alkalmazunk.
Az ily módon előállított kálium-szilikát-oldatok
HU 209 434 B
SiO2:K2O mólaránya kisebb, mint 2,75:1, és a szilárdanyag-koncentrációi általában 20-55% tartományban vannak. A találmány értelmében olyan kálium-szilikátoldatok előnyösek közbenső termékként, amelyeknek a szilárdanyag-koncentrációi 23-40%, különösen 3038% tartományban vannak.
A találmány szerinti eljárás egy előnyös kiviteli módja szerint - ahogy az előzőekben leírtuk - a közbenső termékként kapott kálium-szilikát-oldatokat ezt követően katalitikusán hatásos mennyiségű alkálifém-vegyület (például K2CO3/KOH) hozzáadása közben 1100— 1700 °C hőmérséklet-tartománynál temperált kvarccal, amely ilyen hőmérsékleti körülmények között krisztobalittá alakul a hidrotermális szintézis keretében, az előzőekben megadott körülmények között reagáltatjuk.
A krisztobalit, miként a kvarc, a szilícium-dioxid egy kristályos módosulata. Ezt a módosulatot gyakorlatilag kizárólag szintetikus úton, kvarc kalcinálása útján állítjuk elő, miközben kvarchomokot körülbelül 1500 °C hőmérsékleten katalizátornak (alkálifém-vegyületek) hozzáadása közben folyamatosan átalakítjuk. A kvarchoz hozzáadott alkálifémvegyület-részek, a kvarc/alkálifémvegyület-elegy, termikus kezelése után alkálifém-szilikátok krisztobalitformában lesznek jelen.
A krisztobalitra vonatkozó közelebbi felvilágosítások az Ullmanns Encyklopádie dér technischen Chemie, Bánd 21, 4. Auflage, 1982, S. 429-442, irodalmi helyen találhatók.
A találmány értelmében ezért különösen előnyös 1300-1600 °C hőmérséklet-tartományban, katalitikusán hatásos mennyiségű alkálifém-vegyület hozzáadása közben temperált kvarc alkalmazása, amely ilyen hőmérsékleti körülmények között lényegében krisztobalittá alakult. Különösen előnyös továbbá frissen temperált, még forró krisztobalitanyag alkalmazása a találmány szerinti eljárásnál.
A temperált kvarc, azaz különösen a krisztobalit, mennyiségét illetően, amelyet a közbenső termékként képződött kálium-szilikát-oldatokhoz adunk, a következők érvényesek:
Általában a sztöchiometrikusan szükséges mennyiségű krisztobalitot adagoljuk a végtermékként megadott kálium-szilikát-oldatban elérendő, kívánt SiO2:K2O mólarányra vonatkoztatva. Ezen túlmenően azonban a krisztobalitnak 100%-nál nagyobb feleslegekben való hozzáadása mellett is végrehajthatjuk a reakciót, ennek azonban nincs értelme. A találmány értelmében különösen előnyös, ha a hidrotermális reakciót 0-25% temperált kvarcfelesleggel, azaz krisztobalittal hajtjuk végre a végtermékben kívánt SiO2:K2O mólarányra vonatkoztatva.
A találmány szerinti eljárás egy további előnyös kiviteli módja szerint a végtermékként elérendő nagyobb SiO2:K2O mólaránnyal rendelkező kálium-szilikát-oldatok hidrotermális előállítását a következő módon hajtjuk végre:
Először kvarchomokot és vizes kálium-hidroxid-oldatot (kálilúgot) meghatározott hőmérsékleten és ehhez tartozó nyomásszinten reagáltatunk egymással nyomásálló reaktorban. A temperált kvarcot, azaz előnyösen krisztobalitot, amelyet az eközben közbenső termékként képződött kálium-szilikát-oldathoz hozzá kell adnunk, ugyanazon hőmérséklet- és nyomásszintre hozzuk és így a nyomásálló reaktorban az abban lévő kálium-szilikát-oldattal egyesítjük. Ezt követően a hidrotermális szintézist ugyanazon hőmérséklet- és nyomáskörülmények között tovább folytatjuk a végtermékben megkívánt SiO2:K2O mólarányok, azaz a 2,75-4,2:1 tartományban lévő mólarányok eléréséig.
Másrészt az első eljárási lépés végrehajtása után a nyomás alatt lévő tartály nyomását megszüntetjük és valamely a gyakorlatban használható munkahőmérsékletig lehűlni hagyjuk, utána az - adott esetben szintén előmelegített - krisztobalitot betápláljuk a nyomásálló tartályba és - a kívánt hőmérséklet- és nyomásállapotok újbóli beállítása után - a hidrotermális szintézist végigvezetjük. Ezzel szemben az előzőleg bemutatott, előnyös eljárásvezetés, amely az állandó hőmérséklet- és nyomáskörülmények vonatkozásában, amelyek a hidrotermális szintézisnél egylépcsősnek nevezhető, különös gazdasági előnyökkel rendelkezik jó tér/időkihasználás tekintetében a lehető legkisebb energiafelhasználás mellett.
A találmány szerinti eljárás kivitelezéséhez általában valamennyi, az alkálifém-szilikátok hidrotermális szintéziséhez használatos reaktor alkalmazható. Ide tartoznak például a forgó oldókészülékek, az álló oldóelrendezések, a keverőszerkezettel ellátott reaktorok, sugárlapátos reaktorok, csőreaktorok és elvileg minden olyan reaktor, amely alkalmas szilárd anyagoknak folyadékokkal történő, nyomás alatti reakciójához. Ilyen reaktorok vannak leírva például a következő szabadalmi irodalmi helyeken: DE-OS 30 02 857. számú és DE-OS 34 21 158. számú német nyilvánosságrahozatali iratokban, a DE-AS 28 26 432. számú német közzétételi iratban, a BE-PS 649 739. számú belga szabadalmi leírásban, a DE-OS 33 13 814. számú német nyilvánosságrahozatali iratban és a DE-PS 968 034. számú német szabadalmi leírásban.
Az előbb tárgyalt „egylépcsős” eljárásváltozat végrehajtásához valamely alkalmas, elkülönített nyomásálló tartály szükséges, amelyben a közbenső termékként képződött kálium-szilikát-oldathoz hozzáadandó temperált kvarcot (krisztobalitot) a kívánt hőmérséklet- és nyomásszintre hozhatjuk. Az elkülönített nyomásálló tartály a tulajdonképpeni reaktorral megfelelő, zárószerkezettel ellátott vezetékek útján közvetlenül össze van kötve vagy - például forgóreaktor esetén - a tulajdonképpeni reaktorral megfelelő vezetékeken keresztül szükség esetén kapcsolatba hozható. Az itt szükséges készülékek, illetve a szakember előtt egyaránt ismertek.
A végterméket - a nagy SiO2:K2O mólarányú kálium-szilikát-oldatot - a nyomás megszüntetése után a nyomás alatt állt reaktorból egy előtéttartályba vezetjük tisztítás céljából, ahol még megszűrjük. Ehhez mindazok a szűrőberendezések számításba jöhetnek, amelyeket a szakember az alkálifém-szilikát-oldatok szűréséhez használ.
A találmány szerinti eljárással előállított káliumszilikát-oldatok (kálivízüveg-oldatok) minden szokásos célra alkalmazhatók, amelyek a szakember előtt ’
HU 209 434 B ismertek és az idevágó szakirodalomban le vannak írva, így például ragasztóanyagokként, kötőanyagokként festékekben, öntési segédanyagokban, hegesztőelektródákban, a papírkészítésnél, katalizátorhordozókban, mosó- és tisztítószerek komponenseiként, valamint tűzálló anyagok alkotóanyagaiként.
A találmány szerinti eljárást a következőkben kiviteli példákon is bemutatjuk anélkül, hogy a találmány oltalmi körét a példákban leírt megoldásokra korlátoznánk. A „hidrotermális eljárás” megjelölés helyett „HTeljárás” rövidített megjelölést használjuk.
A leírásban, a példákban és az igénypontokban a részek, százalékok és az arányok tömegrészeket, tömegszázalékokat és tömegarányokat jelentenek, amennyiben másként nem adjuk meg.
Temperált kvarcként a kiviteli példáknál 13001600 °C-on temperált és alkálifém-vegyület által katalizált krisztobalitot használunk.
A kísérletek végrehajtásához reaktorként vízszintesen elrendezett hengeres nyomásálló tartály szolgál, amely acélból készült és nikkelbéléssel van ellátva, a térfogata pedig körülbelül 0,5 liter. A nyomásálló tartály körülbelül 60 fordulat/perc sebességgel forog vízszintes tengelye körül. A fűtés kívülről történik egy a reakció-hőmérsékletre előmelegített hordozó közeggel.
Olyan kálium-szilikát-oldatokat, amelyekben az SiO2:K2O mólarány 2,0, homokból és kálium-hidroxidból állítunk elő és ezt követőén az oldatot krisztobalit hozzáadása közben egy nyomásálló reaktorba viszszük és az elegyet 215 °C, illetve 225 °C-on, valamint 20 perc és 120 perc közötti reakcióidő alatt olyan kálium-szilikát-oldattá alakítjuk, amelyben az SiO2:K2O mólarány 2,75-4,2:1 nagyságú.
Részleteket ezekhez a következő 1-8. példákban adunk meg. A 3. példa olyan kálium-szilikát-oldat előállítására vonatkozik, amelyben az SiO2:K2O mólarány 2,0:1, míg az 5-8. példák olyan „bázis”-kálium-szilikát-oldat reakcióját mutatják be krisztobalittal, amelynek az SiO2:K2O mólaránya <2,75:1.
Egy különösen gazdaságos formában a <2,75:1 mólarányú bázis-kálium-szilikát-oldat előállítási eljárása közvetlenül kombinálva van e kálium-szilikát-oldatnak krisztobalit hozzáadása közben történő csatlakozó reakciójával, amelynél olyan kálium-szilikát-oldat végterméket kapunk, amelynek az SiO2:K2O mólaránya 2,75-4,2:1 nagyságú. Ezt a reakciómenetet a következőkben ismertetjük:
Az anyagmennyiségeket (homokot, illetve krisztobalitot, és kálilúgot) egy mérőkészülékben felfogjuk. A homok és a kálilúg nyersanyagokat a reaktorba töltjük, amelyet ezután lezárunk és forgásba hozunk. Ezután a reakcióelegyet körülbelül 215 °C-os reakció-hőmérsékletre felmelegítjük és ezen a hőmérsékleten hagyjuk. Az elegyet ezen a hőmérsékleten reagáltatjuk 30 percig és utána a reaktort nyugalomba hozzuk.
Ezt követően egy a reaktorhoz karimával csatlakoztatott, temperált kvarccal (krisztobalittal) töltött nyomásálló tartályból, amelyet a reakciótartállyal azonos nyomásra hozunk, a szükséges mennyiségű krisztobalitot a reaktorba visszük, amely előzőleg készített kálium-szilikátoldatot tartalmaz, amelyben az SiO2:K2O mólarány körülbelül 2,0:1 nagyságú. Ezután a nyomás alatt lévő készlettartályt ismét lezárjuk, fesztelenítjük és a reaktortól elválasztjuk. A hozzáadott krisztobalitmennyiség megfelel annak a pótlólagos SiO2-résznek, amely szükséges a 4,2:1 nagyságú SiO2:K2O mólarány eléréséhez, és amely az elérni kívánt kálium-szilikát-oldatban, mint végtermékben követelmény. Ezután a reaktort további 1560 percig a reakció-hőmérsékleten hagyjuk. A káliumszilikát-oldat feldolgozását ezt követően végezhetjük egy ülepítő (szedimentációs) eljárással a szilárd anyagok elválasztására vagy - az oldat tisztaságával szembeni nagyobb követelmény esetén - szűréssel.
Alapjában véve még lehetséges a kálium-szilikátoldat nyomás alatt lévő folyadékfázisának egy második, adott esetben előmelegített reakciótartályba való átvezetése, amelyben a számított krisztobalitmennyiséget bevittük és ott a reakciót befejezésig folytatjuk.
A találmány egy különös kiviteli módja esetén a hidrotermális folyamat viszonylag nagy szilárdanyag-koncentrációnál is végbemehet a reaktorban, mivel adott reakciókörülmények között, például 215 °C/20 bar esetén, a reaktorban lévő kálium-szilikát-oldat az eljárás számára kielégítő viszkozitástartománnyal rendelkezik. Areakció lezárását követően azután további vizet
- nyomás alatt beadagolunk a reaktorba, vagy
- a kifuvató vezetékbe a kifúvatási folyamat alatt az előtéttartályon keresztül táplálunk be olymódon, hogy a kifúvató vezeték útján az előtéttartályba jutó kálium-szilikát-oldat olymértékben felhígul, hogy a szedőedényben körülbelül 100 °C hőmérsékletnél a kálium-szilikát-oldat a további feldolgozás előtt ülepítés/szűrés útján folyóképes, kielégítően kis viszkozitású állagúvá lesz.
1-4. példák
Ezek a példák a „bázis”-kálium-szilikát-oldat előállítására vonatkoznak, amely kiindulási anyagként szolgál temperált kvarccal történő további reakció számára.
g kvarcot és 87,06 g 25 t%-os kálilúgot függőlegesen elhelyezett hengeres, nyomásálló tartályba töltöttünk és a tartályt nyomásállóan lezártuk. Mindenkor 215 °C/20 bar hőmérséklet/nyomáson 15, 30, 60 és 120 perc reakcióidő után a reaktort lehűtöttük és a képződött kálium-szilikát-oldatot megelemeztük. Az elemzési eredményeket az 1. táblázatban adjuk meg, amelyeket a megadott SiO2:K2O mólarányokra kaptunk.
1. táblázat
Kísérlet száma Reakcióhőmérséklet °C Reakció- idő perc SiO2 % K2O% Si02:K20 mólarány
az oldatban
1 215 15 6,44 19,64 0,51
2 215 30 12,32 18,40 1,05
3 215 60 21,34 16,62 2,02
4 215 120 25,03 15,72 2,50
A 3. példa szerinti kálium-szilikát-oldatot tovább reagáltattuk krisztobalittal, ahogy a 2. táblázat 5-8. példáiban közelebbről megadtuk.
HU 209 434 B
Ezek során a kálium-szilikát-oldathoz hozzáadtuk a szükséges további krisztobalitmennyiséget annak érdekében, hogy 4,0 értékű SiO2:K2O mólarányt éljünk el.
A hozzáadott krisztobalitfelesleg 10% volt a 4,0-es szükséges arányra vonatkoztatva. Az eredményeket a
2. táblázatban foglaljuk össze.
2. táblázat
Kísérlet száma Reakcióhőmérséklet °C Reakcióidő perc SiO2 % K2O% SÍO2:K2O tömegarány SiO2:K2O mólarány
az oldatban
5 215 15 28,30 14,40 1,96 3,06
6 215 30 33,00 14,32 2,31 3,61
7 215 60 32,00 12,94 2,46 3,89
8 225 30 35,80 14,00 2,56 4,00
Az 5-7. példák és különösen a 8. példa azt mutatják, hogy azoknak a kálium-szilikát-oldatoknak, amelyeknek az SiO2:K2O mólaránya <2,0:1, temperált, kristályos SiO2-komponenssel való reakciója már rövid (30 perces) reakcióidők után és viszonylag alacsony reakció-hőmérsékleteken (<230 °C) olyan kálium-szilikát-oldatokhoz vezet, amelyeknek az SiO2:K2O mólaránya 3,6-4:1 nagyságú.

Claims (9)

  1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK
    1. Eljárás 2,75:l-nél nagyobb és legfeljebb 4,2:1 SiO2:K2O mólarányú kálium-szilikát-oldatok előállítására kvarchomoknak vizes kálium-hidroxid-oldatokkal 150-300 °C hőmérséklet-tartományban és ezeknek a hőmérsékleteknek megfelelő telített vízgőznyomáson, nyomásálló reaktorban történő reagáltatása útján, azzal jellemezve, hogy az eközben kapott kálium-szilikát-oldatokat, amelyeknek a SiO2:K2O mólaránya kisebb, mint 2,75:1, ezt követően 1100 °C-tól az olvadáspontig terjedő hőmérséklet-tartománynál temperált kvarccal reagáltatjuk, mimellett a hőmérsékleteket és a nyomásokat ugyancsak az említett tartományokban tartjuk.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás olyan kálium-szilikát-oldatok előállítására, amelyekben a SiO2:K2O mólarány 3,0-4,0:1, azzal jellemezve, hogy megfelelő reakciókörülményeket alkalmazunk.
  3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első reakciólépésben kapott kálium-szilikát-oldatot 1100-1700 °C, különösen 13001600 °C tartományban levő hőmérsékletnél katalitikusán hatásos mennyiségű alkálifém-vegyület hozzáadása mellett temperált kvarccal reagáltatjuk.
  4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első reakciólépésben kapott kálium-szilikát-oldatot a sztöchiometrikusan szükséges mennyiségű temperált kvarccal reagáltatjuk a végtermékben kívánt SiO2:K2O mólarányra vonatkoztatva.
  5. 5. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első reakciólépésben kapott kálium-szilikát-oldatot egészen 100%-ig terjedő feleslegű temperált kvarccal reagáltatjuk a végtermékben kívánt SiO2:K2O mólarányra vonatkoztatva.
  6. 6. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első reakciólépésben kapott kálium-szilikát-oldatot legfeljebb 25% feleslegű temperált kvarccal reagáltatjuk a végtermékben kívánt SiO2:K2O mólarányra vonatkoztatva.
  7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hidrotermális reakciókat 200250 °C hőmérséklet-tartományban és ezeknek a hőmérsékleteknek megfelelő telített vízgőznyomáson hajtjuk végre.
  8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első reakciólépésben kvarchomokot reagáltatunk 10-50 t%-os, különösen 1530 t%-os vizes kálium-hidroxid-oldattal.
  9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első reakciólépést meghatározott hőmérséklet- és nyomásszinten, nyomásálló reaktorban hajtjuk végre, a még forró kvarcot ugyanarra a hőmérséklet- és nyomásszintre hozzuk, az első reakciólépésben képződött kálium-szilikát-oldatot a temperált kvarccal a választott hőmérséklet- és nyomásszint megtartása mellett egyesítjük és ezt követően a hidrotermális reakciót a végtermékben megkívánt SiO2:K2O mólarány eléréséig ugyanazon hőmérséklet- és nyomásviszonyok mellett tovább vezetjük.
    Kiadja az Országos Találmányi Hivatal, Budapest A kiadásért felel: dr. Szvoboda-Dománszky Gabriella osztályvezető
HU9201698A 1989-11-23 1990-11-14 Hydrothermal process for producing potassium-silicate solutions HU209434B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3938789A DE3938789A1 (de) 1989-11-23 1989-11-23 Verfahren zur hydrothermalen herstellung von kaliumsilikatloesungen

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HU9201698D0 HU9201698D0 (en) 1992-09-28
HUT61248A HUT61248A (en) 1992-12-28
HU209434B true HU209434B (en) 1994-06-28

Family

ID=6394032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9201698A HU209434B (en) 1989-11-23 1990-11-14 Hydrothermal process for producing potassium-silicate solutions

Country Status (26)

Country Link
US (1) US5238668A (hu)
EP (1) EP0502109B1 (hu)
JP (1) JP3295936B2 (hu)
KR (1) KR920703448A (hu)
CN (1) CN1028357C (hu)
AR (1) AR245425A1 (hu)
AT (1) ATE112238T1 (hu)
AU (1) AU635806B2 (hu)
BR (1) BR9007866A (hu)
CA (1) CA2069489C (hu)
CZ (1) CZ283447B6 (hu)
DE (2) DE3938789A1 (hu)
DK (1) DK0502109T3 (hu)
ES (1) ES2061226T3 (hu)
FI (1) FI110605B (hu)
HU (1) HU209434B (hu)
IE (1) IE72210B1 (hu)
MX (1) MX174198B (hu)
NO (1) NO307457B1 (hu)
NZ (1) NZ236151A (hu)
PL (1) PL163854B1 (hu)
RO (1) RO109185B1 (hu)
RU (1) RU2031839C1 (hu)
TR (1) TR24874A (hu)
WO (1) WO1991008170A1 (hu)
ZA (1) ZA909390B (hu)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4827060A (en) * 1987-11-09 1989-05-02 The Dow Chemical Company Removal and recycling of catalysts in chlorinated pricess streams
CA2252878C (en) * 1996-05-22 2008-09-30 Hoechst Trespaphan Gmbh Lithium and potassium copolysilicate barrier coatings
CA2254762C (en) * 1996-06-12 2008-06-03 Hoechst Trespaphan Gmbh Vapor barrier coating for polymeric articles
DE69731632D1 (de) * 1996-06-12 2004-12-23 Treofan Germany Gmbh & Co Kg Durchsichtige sperrüberzüge mit verringerter dünnfilm-interferenz
DE69726855T2 (de) 1996-06-12 2004-06-03 Trespaphan Gmbh Verfahren zur grundierung von polyolefingegenständen zur beschichtigung
ID19516A (id) * 1996-06-12 1998-07-16 Hoechst Celanese Corp Pelapis penghalang uap untuk benda-benda polimerik
US6086991A (en) * 1996-06-12 2000-07-11 Hoechst Trespaphan Gmbh Method of priming poly(ethylene terephthalate) articles for coating
ID19111A (id) 1996-06-12 1998-06-18 Hoechst Celanese Corp Metoda pembuatan bahan-bahan poliolefin untuk pelapisan
AU712086B2 (en) * 1997-01-17 1999-10-28 Kao Corporation Method for producing crystalline inorganic builders
US6232389B1 (en) 1997-06-09 2001-05-15 Inmat, Llc Barrier coating of an elastomer and a dispersed layered filler in a liquid carrier and coated articles
US6087016A (en) * 1997-06-09 2000-07-11 Inmat, Llc Barrier coating of an elastomer and a dispersed layered filler in a liquid carrier
FR2769684B1 (fr) * 1997-10-10 1999-12-17 Pont A Mousson Produit de revetement interne d'un element de canalisation, procede et machine pour sa mise en oeuvre, et element de canalisation revetu par ce produit
US20070117497A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-24 Cabot Microelectronics Corporation Friction reducing aid for CMP
CN101279738B (zh) * 2008-05-12 2011-12-21 崔国强 利用一步法液相反应制备液态硅酸钠的液相反应锅
EP2354091B1 (de) * 2010-02-06 2017-11-29 Cognis IP Management GmbH Lagerstabile Silikatlösungen
CN103265045A (zh) * 2013-06-03 2013-08-28 田辉明 一种电子工业用硅酸钾溶液的生产方法
CN112028082A (zh) * 2020-08-31 2020-12-04 江苏康祥实业集团有限公司 基于水热法的硅酸钾溶液制备方法
CN116239125A (zh) * 2023-03-14 2023-06-09 山东创蓝垚石环保技术有限公司 一种生产白炭黑联产钾盐的工艺

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE337681A (hu) *
US2881049A (en) * 1954-09-28 1959-04-07 Hoechst Ag Process of preparing alkali metal silicates
US3956467A (en) * 1974-06-07 1976-05-11 Bertorelli Orlando L Process for producing alkali metal polysilicates
FR2462390A1 (fr) * 1979-07-25 1981-02-13 Ugine Kuhlmann Procede de fabrication de silicate de sodium
DE3121919A1 (de) * 1980-06-24 1982-04-29 Steirische Magnesit-Industrie AG, 1130 Wien Hydrothermale direktsynthese von alkalisilikaten
DE3421158A1 (de) * 1984-06-07 1985-12-12 Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf Verfahren zur hydrothermalen herstellung klarer natriumsilikatloesungen
DE3423945A1 (de) * 1984-06-29 1986-01-09 Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen hydrothermalen herstellung von natriumsilikatloesungen
CA2009035A1 (en) * 1989-01-31 1990-07-31 Rudolf Novotny Process for hydrothermal production of sodium silicate solutions
DE3902753A1 (de) * 1989-01-31 1990-08-02 Henkel Kgaa Verfahren zur hydrothermalen herstellung von kaliumsilikatloesungen mit hohem si0(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts):k(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)0-molverhaeltnis

Also Published As

Publication number Publication date
AU6955291A (en) 1991-06-26
IE904223A1 (en) 1991-06-05
CN1028357C (zh) 1995-05-10
HUT61248A (en) 1992-12-28
RO109185B1 (ro) 1994-12-30
DK0502109T3 (da) 1995-03-13
ES2061226T3 (es) 1994-12-01
AU635806B2 (en) 1993-04-01
FI110605B (fi) 2003-02-28
TR24874A (tr) 1992-07-01
ATE112238T1 (de) 1994-10-15
NO921211D0 (no) 1992-03-27
JP3295936B2 (ja) 2002-06-24
WO1991008170A1 (de) 1991-06-13
IE72210B1 (en) 1997-04-09
HU9201698D0 (en) 1992-09-28
DE3938789A1 (de) 1991-05-29
MX174198B (es) 1994-04-27
PL287886A1 (en) 1991-12-02
NO307457B1 (no) 2000-04-10
CZ283447B6 (cs) 1998-04-15
RU2031839C1 (ru) 1995-03-27
ZA909390B (en) 1991-08-28
KR920703448A (ko) 1992-12-17
PL163854B1 (pl) 1994-05-31
FI922321L (fi) 1992-05-21
CA2069489A1 (en) 1991-05-24
EP0502109A1 (de) 1992-09-09
NO921211L (no) 1992-03-27
US5238668A (en) 1993-08-24
CZ581590A3 (en) 1997-12-17
JPH05503067A (ja) 1993-05-27
DE59007360D1 (de) 1994-11-03
EP0502109B1 (de) 1994-09-28
CA2069489C (en) 2001-02-13
AR245425A1 (es) 1994-01-31
NZ236151A (en) 1991-12-23
BR9007866A (pt) 1992-08-25
FI922321A0 (fi) 1992-05-21
CN1051897A (zh) 1991-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HU209434B (en) Hydrothermal process for producing potassium-silicate solutions
KR0143978B1 (ko) 규산 칼륨 용액의 열수 제조방법
US5000933A (en) Process for hydrothermal production of sodium silicate solutions
US5215732A (en) Method for producing alkali metal silicates by heating cristobalite or tempered quartz sand with naoh or koh under atmospheric pressure
KR0125622B1 (ko) 높은 SiO₂:K₂O 몰비를 갖는 포다습실리케니트용액의 열수성 제조방법
JPH0476929B2 (hu)
AU628933B2 (en) Hydrothermal process for preparing sodium silicate solutions with a high si02:na2o molar ratio
DE4019789A1 (de) Verfahren zur herstellung von natriumsilikatloesungen
HUT60697A (en) Process for hydrothermal production of sodium silicate solutions
RU2291115C1 (ru) Способ получения синтетического сырьевого материала для производства стекла
JPH01103918A (ja) 水ガラスの熱水製法
JPH04305031A (ja) シリカガラスの製法

Legal Events

Date Code Title Description
HMM4 Cancellation of final prot. due to non-payment of fee
HMM4 Cancellation of final prot. due to non-payment of fee