RU2188155C1 - Liquid glass manufacture process - Google Patents
Liquid glass manufacture process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2188155C1 RU2188155C1 RU2001113904/12A RU2001113904A RU2188155C1 RU 2188155 C1 RU2188155 C1 RU 2188155C1 RU 2001113904/12 A RU2001113904/12 A RU 2001113904/12A RU 2001113904 A RU2001113904 A RU 2001113904A RU 2188155 C1 RU2188155 C1 RU 2188155C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid glass
- water
- solid
- components
- component
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 title claims description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 29
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 32
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000008399 tap water Substances 0.000 claims abstract description 4
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 13
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 10
- 239000003518 caustics Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 5
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 11
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005816 glass manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 13
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 9
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229940072033 potash Drugs 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 235000007686 potassium Nutrition 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному, металлургическому, строительному производствам, в частности к способам изготовления жидкого стекла. The invention relates to foundry, metallurgical, construction industries, in particular to methods for manufacturing liquid glass.
Широко известны способы изготовления жидкого стекла из стеклообразного щелочного силиката (силикат-глыбы) [Григорьев П.Н., Матвеев М.А. Растворимое стекло. Гос.изд-во литературы по строительным материалам. М., 1956,- с. 188; 203]. Известные способы включают операции приготовления силикат-глыбы, помол ее до порошкообразного состояния с последующим растворением в нагретой воде при непрерывном перемешивании. Растворение производят в механических мешалках открытого типа с электрическим, газовым или паровым нагревом и в мешалках закрытого типа - автоклавах при высоких давлениях пара около 5-8 МПа и повышенных температурах нагрева около 105-110oС.Widely known methods for the manufacture of liquid glass from glassy alkaline silicate (silicate blocks) [Grigoriev PN, Matveev MA Soluble glass. State publishing house of literature on building materials. M., 1956, - p. 188; 203]. Known methods include the operation of preparing a silicate block, grinding it to a powder state, followed by dissolution in heated water with continuous stirring. Dissolution is carried out in open type mechanical stirrers with electric, gas or steam heating and in closed type stirrers - autoclaves at high vapor pressures of about 5-8 MPa and elevated heating temperatures of about 105-110 o C.
Для реализации указанных способов предварительно готовится стеклообразная силикатная глыба путем высокотемпературного (1450-1480oС) сплавления кремнезема в виде кварцевого песка с одним из твердых щелочных соединений: натриевой содой, натриевым или калиевым сульфатом, калиевым поташем.To implement these methods, a glassy silicate block is preliminarily prepared by high-temperature (1450-1480 o С) fusion of silica in the form of quartz sand with one of the solid alkaline compounds: sodium soda, sodium or potassium sulfate, potassium potash.
Применение силикатной глыбы позволяет получать водные растворы жидкого стекла высокого качества. Однако указанные способы характеризуются многостадийностью и длительностью процесса, высокими затратами энергии и труда, необходимостью применения сложного оборудования, в частности плавильных печей для приготовления стеклообразной силикатной глыбы, автоклавов для приготовления из нее водных растворов жидкого стекла - сосудов высокого давления, требующих периодического испытания и инспекции "Котлонадзора". The use of silicate block allows to obtain high-quality aqueous solutions of water glass. However, these methods are characterized by a multi-stage and lengthy process, high energy and labor costs, the need to use sophisticated equipment, in particular smelting furnaces for the preparation of a glassy silicate block, autoclaves for preparing aqueous solutions of liquid glass - pressure vessels requiring periodic testing and inspection " Boiler surveillance ".
Поэтому для изготовления жидкого стекла на производстве часто применяют способы прямого его синтеза при растворении кремнезема в водных растворах щелочных соединений. Therefore, for the manufacture of liquid glass in production, methods for its direct synthesis are often used when dissolving silica in aqueous solutions of alkaline compounds.
Из литературы [Афанасьева Р.С., Мостовой, Богословский С.Д., Справник В. И. Получение жидкого стекла с использованием промышленных отходов. Литейное производство, 1986, - с.13.] известен способ изготовления жидкого стекла, по которому в промышленные отходы водных щелочных растворов загружается предварительно виброизмельченный кварцевый песок и нагревается в трубчатом автоклаве. Как отмечают авторы этого способа, при растворении остается большой нерастворенных осадок по сравнению с изготовлением жидкого стекла из стекловидной силикатной глыбы. Это ухудшает качество получаемого жидкого стекла и увеличивает продолжительность производственного процесса. From the literature [Afanasyeva RS, Mostovoi, Bogoslovsky SD, Handbook V.I. Production of liquid glass using industrial waste. Foundry, 1986, p.13.] A method of manufacturing liquid glass is known, according to which pre-vibrated crushed silica sand is loaded into industrial wastes of aqueous alkaline solutions and heated in a tubular autoclave. As the authors of this method, when dissolving remains a large undissolved precipitate in comparison with the manufacture of liquid glass from a vitreous silicate block. This degrades the quality of the resulting liquid glass and increases the duration of the manufacturing process.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ изготовления жидкого стекла прямым синтезом, приведенный в книге Григорьева П.Н. [Григорьев П.Н., Матвеев М.А. Растворимое стекло. Гос.изд-во литературы по строительным материалам. М. , 1956,- с.126]. Способ включает операции предварительной подготовки сухого кремнеземосодержащего материала путем размола и просеивания его на ситах, подготовки жидкого компонента путем растворения в воде твердого едкого натра, загрузки в смеситель водного раствора едкого натра, загрузки в полученный водный щелочной раствор сухого кремнеземосодержащего материала, смешивание компонентов, загрузки полученной смеси в автоклав с последующей подачей в него пара для нагрева и перемешивания раствора, выгрузки готового жидкого стекла в бассейны для жидкого стекла, подачи жидкого стекла насосом на фильтрование и последующее упаривание до нужной плотности готового жидкого стекла. Closest to the technical nature of the claimed is a method of manufacturing liquid glass by direct synthesis, given in the book of Grigoriev P.N. [Grigoriev P.N., Matveev M.A. Soluble glass. State publishing house of literature on building materials. M., 1956, - p.126]. The method includes operations of preliminary preparation of dry silica-containing material by grinding and sieving it on sieves, preparing a liquid component by dissolving solid caustic soda in water, loading an aqueous solution of caustic soda into a mixer, loading dry silica-containing material into an aqueous alkaline solution, mixing the components, loading obtained mixtures into an autoclave followed by steam supply for heating and stirring the solution, unloading the finished liquid glass into liquid tanks about glass, feeding liquid glass with a pump for filtration and subsequent evaporation to the desired density of the finished liquid glass.
Недостатками известного способа являются: необходимость проведения длительной и энергозатратной операции подготовки кремнеземосодержащего материала, применяемая операция предварительного растворения щелочи в воде уменьшает активность щелочных соединений к кремнезему и снижает эффективность процесса его коллоидизации, что вызывает необходимость длительного предварительного перемешивания компонентов с последующим нагревом паром в атоклавах, приводящих к повышению затрат энергии и снижению производительности труда. Кроме этого, жидкое стекло, получаемое указанным способом, содержит повышенное количество воды, которая в избытке конденсируется из подаваемого пара. Это затрудняет получение стабильных свойств жидкого стекла и приводит к необходимости вводить операцию его упаривания, что увеличивает энергозатры на производство. The disadvantages of this method are: the need for a long and energy-intensive operation for the preparation of silica-containing material, the operation used to pre-dissolve alkali in water reduces the activity of alkaline compounds to silica and reduces the efficiency of the process of its colloidization, which necessitates prolonged pre-mixing of the components, followed by steam heating in atoclaves, resulting in to increase energy costs and reduce labor productivity. In addition, the liquid glass obtained in this way contains an increased amount of water, which condenses in excess from the supplied steam. This makes it difficult to obtain stable properties of liquid glass and leads to the need to introduce the operation of its evaporation, which increases the energy consumption for production.
Задачей изобретения является разработка такого способа изготовления жидкого стекла, который обеспечил бы повышение производительности в сравнении с известным способом за счет сокращения цикла производства по операциям и их продолжительности, уменьшение энергозатрат за счет дополнительного разогрева раствора в процессе приготовления жидкого стекла за счет тепла, развиваемого от экзотермических химических реакций между компонентами в момент их смешивания взамен применения внешнего нагрева раствора для коллоидизации, улучшение качества жидкого стекла за счет применения в виде твердого исходного кремнеземосодержащего материала высококоллоидальных форм кремнезема и за счет увеличения коллоидальности самого кремнезема непосредственно в растворе за счет кратковременного и активного химического взаимодействия его с щелочными соединениями в момент микроконтактного одновременного растворения в воде. The objective of the invention is to develop such a method of manufacturing liquid glass, which would provide an increase in productivity compared to the known method by reducing the production cycle of operations and their duration, reducing energy consumption due to additional heating of the solution during the preparation of liquid glass due to the heat generated from exothermic chemical reactions between components at the time of their mixing instead of using external heating of the solution for colloidization, improving the quality of CTBA molten glass through the use of the solid starting material kremnezemosoderzhaschego vysokokolloidalnyh forms of silica and by increasing the colloidal silica itself directly in the solution due to momentary active and its chemical interaction with alkaline compounds at the time of microcontact simultaneous dissolution in water.
Задача решается тем, что в способе изготовления жидкого стекла, включающем операции подготовки твердого компонента, подготовки жидкого компонента путем нагрева, смешивание компонентов, перемешивание, выпуск готового продукта, при подготовке твердого компонента используют кремнеземосодержащий материал в виде пылевидных отходов, образующихся на фильтрах ферросплавных печей при выплавке кремнийсодержащих сплавов, в него добавляют твердую едкую щелочь: едкий гидроксид натрия (NaOH), или едкий гидроксид калия (КОН), или их смесь, в качестве жидкого компонента используют техническую или водопроводную воду в интервале температур от 15 до 100oС и смешивание компонентов проводят в следующем порядке: сначала в смеситель загружают нагретую воду или воду нагревают в нем, а затем в смеситель загружают смесь твердых компонентов.The problem is solved in that in a method for manufacturing liquid glass, including operations for preparing a solid component, preparing a liquid component by heating, mixing the components, mixing, discharging the finished product, when preparing the solid component, silica-containing material is used in the form of pulverized wastes generated on filters of ferroalloy furnaces at smelting of silicon-containing alloys, a solid caustic alkali is added to it: caustic sodium hydroxide (NaOH), or caustic potassium hydroxide (KOH), or a mixture thereof, as The liquid component uses industrial or tap water in the temperature range from 15 to 100 o C and the components are mixed in the following order: first, heated water is loaded into the mixer or water is heated in it, and then a mixture of solid components is loaded into the mixer.
Сущность изобретения состоит в следующем. Пылевидный отход ферросплавного производства при выплавке кремний содержащих сплавов - микрокремнезем образуется на фильтрах ферросплавных печей в виде частиц с размерами, соизмеримыми с размерами коллоидных частиц кремнезема в водных растворах жидкого стекла. Поэтому отпадает необходимость производить операцию помола исходного кремнеземосодержащего материала. Предварительное перемешивание микрокремнезема и твердых щелочных материалов до смешивания с водой обеспечивает контакт частиц исходных компонентов на микроуровне уже в твердом состоянии. Поэтому при загрузке в воду предварительно подготовленной смеси твердых компонентов происходит интенсивное протекание экзотермической реакции гидратации компонентов во всем объеме на микроуровне частиц реагирующих компонентов, что обеспечивает высокую активность их взаимодействия при одновременном интенсивном дополнительном разогреве их в момент взаимодействия частиц между собой и, тем самым, увеличивает эффективность коллоидизации частиц микрокремнезема и следовательно приводит к улучшению свойств готового жидкого стекла. При этом сокращаются энергозатраты на подготовку твердых компонентов, так как используется готовый пылевидный микрокремнезем, а также на нагрев компонентов, так как взамен длительной операции нагрева смеси компонентов в автоклаве паром после их смешивания применяется кратковременная операция предварительного нагрева только воды перед смешиванием компонентов. При этом процесс коллоидизации эффективно протекает при обеспечении предложенного порядка ввода компонентов: сначала в смеситель загружают воду с температурой от 15 до 100oС или нагревается в нем, а в нее загружают смесь твердых компонентов. Это связано с тем, что при этом процессе начало коллоидизации кремнезема протекает в момент начала активной гидратации твердой едкой щелочи в растворе. При этом указанные процессы протекают на микроуровне частиц кремнезема, что увеличивает скорость и глубину его коллоидизации в растворе. Поэтому процесс коллоидизации кремнезема углубляется и по времени сокращается, а связующие свойства готового жидкого стекла улучшаются. При этом общее время приготовления жидкого стекла по указанному способу в сравнении с известным сокращается в 5-30 раз и колеблется от 3-х до 30 минут в зависимости от температуры предварительного нагрева воды и количественного соотношения загружаемых твердых компонентов (силикатного модуля) в получаемом жидком стекле.The invention consists in the following. Dusty waste of ferroalloy production during the smelting of silicon containing alloys - silica fume is formed on the filters of ferroalloy furnaces in the form of particles with sizes comparable with the sizes of colloidal silica particles in aqueous solutions of water glass. Therefore, there is no need to perform the grinding operation of the initial silica-containing material. Premixing silica fume and solid alkaline materials before mixing with water provides contact of the particles of the starting components at the micro level already in the solid state. Therefore, when a previously prepared mixture of solid components is loaded into water, the exothermic reaction of hydration of the components occurs intensively in the entire volume at the micro level of the particles of the reacting components, which ensures high activity of their interaction while simultaneously heating them additionally at the moment of interaction between the particles and, thereby, increases the efficiency of colloidization of silica fume particles and therefore leads to improved properties of the finished liquid glass. At the same time, energy costs for preparing solid components are reduced, since ready-made pulverized silica fume is used, as well as for heating components, since instead of a long operation of heating a mixture of components in an autoclave with steam after mixing, a short-term operation of preheating only water before mixing the components is used. In this case, the colloidization process proceeds efficiently while ensuring the proposed order of component introduction: first, water with a temperature of 15 to 100 o C is loaded into the mixer or heated in it, and a mixture of solid components is loaded into it. This is due to the fact that during this process, the start of colloidization of silica occurs at the moment of the start of active hydration of solid caustic alkali in solution. Moreover, these processes occur at the micro level of silica particles, which increases the speed and depth of its colloidization in solution. Therefore, the process of colloidization of silica is deepened and reduced in time, and the binding properties of the finished liquid glass are improved. In this case, the total preparation time of liquid glass according to the specified method in comparison with the known one is reduced by 5-30 times and varies from 3 to 30 minutes depending on the temperature of the preheating of water and the quantitative ratio of the loaded solid components (silicate module) in the resulting liquid glass .
Таким образом, при реализации предлагаемого способа обеспечивается повышение производительности производства жидкого стекла, сокращение энергетических затрат и улучшение качества готового жидкого стекла. Thus, when implementing the proposed method provides an increase in productivity of production of liquid glass, reducing energy costs and improving the quality of the finished liquid glass.
По предлагаемому способу жидкое стекло изготавливается с любой величиной силикатного модуля, но предпочтительнее с силикатным модулем от 2,0 до 10 ед. При этом, чем с меньшим модулем готовится жидкое стекло, тем с меньшей температурой используется вода для растворения. Минимальная температура нагрева воды при изготовлении жидкого стекла с силикатным модулем 2,0 ед. составляет 15oС. При более низкой температуре процесс изготовления жидкого стекла по времени чрезмерно увеличивается, что снижает производительность производства. При изготовлении жидкого стекла с силикатным модулем выше 5 ед. используется только вода, предварительно нагретая до 100oС.According to the proposed method, liquid glass is made with any size of the silicate module, but preferably with a silicate module from 2.0 to 10 units. Moreover, the less liquid glass is prepared with a smaller module, the less water is used to dissolve. The minimum temperature for heating water in the manufacture of liquid glass with a silicate module is 2.0 units. is 15 o C. At a lower temperature, the process of manufacturing liquid glass over time increases excessively, which reduces production productivity. In the manufacture of liquid glass with a silicate module above 5 units. only water preheated to 100 o C. is used.
Плотность жидкого стекла регулируется соотношением применяемой воды и твердых компонентов. The density of water glass is regulated by the ratio of the applied water and solid components.
Примеры реализации изобретения. Examples of the invention.
Пример 1. Для изготовления жидкого стекла использовали пылевидный отход, образующийся на фильтрах ферросплавной печи при выплавке ферросилиция, под названием микрокремнезем, который поставляется ферросплавными заводами России по ТУ 4325-001-02495336-96. В качестве твердой едкой щелочи использовали гидроксид натрия (NaOH), поставляемый по ТУ 2132-140-057587-98. Для изготовления жидкого стекла использовали нагретую водопроводную воду и лопастную мешалку открытого типа модели ЛУ-100. Example 1. For the manufacture of liquid glass used pulverized waste generated on the filters of a ferroalloy furnace during the smelting of ferrosilicon, called silica fume, which is supplied by ferroalloy plants in Russia according to TU 4325-001-02495336-96. Sodium hydroxide (NaOH), supplied in accordance with TU 2132-140-057587-98, was used as solid caustic alkali. For the manufacture of liquid glass, heated tap water and an open-type paddle mixer of the LU-100 model were used.
Применили следующий порядок приготовления жидкого стекла. При подготовке твердого компонента в микрокремнезем добавили твердый гидроксид натрия в соотношении для получения жидкого стекла с модулем 3,0 ед. Для расчета соотношения компонентов применительно к получению заданного силикатного модуля использовали формулу, приведенную в ГОСТе на жидкое стекло 13078 - 91:
М=% SiО2•1,032 /% Na2О
В смеситель залили нагретую воду с температурой 50oС. В нагретую воду при непрерывном перемешивании засыпали предварительно подготовленную смесь твердых компонентов. При этом температура раствора повысилась до 100oС. После перемешивания в течение 20 минут готовое жидкое стекло охладили до комнатной температуры и использовали по назначению в качестве связующего для приготовления стержневых смесей в литейном производстве.The following order of preparation of liquid glass was applied. When preparing the solid component, solid sodium hydroxide was added to the silica fume in the ratio to obtain liquid glass with a module of 3.0 units. To calculate the ratio of components in relation to obtaining a given silicate module, the formula given in GOST for liquid glass 13078 - 91 was used:
M =% SiО 2 • 1,032 /% Na 2 О
Heated water was poured into the mixer at a temperature of 50 ° C. A pre-prepared mixture of solid components was poured into the heated water with continuous stirring. The temperature of the solution increased to 100 o C. After stirring for 20 minutes, the finished liquid glass was cooled to room temperature and used as intended as a binder for the preparation of core mixtures in the foundry.
Общая продолжительность изготовления порции жидкого стекла в количестве 50 кг вместе с нагревом воды составила 40 минут. При этом продолжительность процесса растворения не зависит от количества используемых компонентов, а зависит лишь от продолжительности их загрузки в смеситель. The total duration of the manufacture of a portion of liquid glass in an amount of 50 kg together with the heating of the water was 40 minutes. The duration of the dissolution process does not depend on the number of components used, but depends only on the duration of their loading into the mixer.
Пример 2. Для изготовления жидкого стекла использовали пылевидный отход - микрокремнезем по ТУ 4325-001-02495336-96 и гидроксид калия (КОН), поставляемый по ТУ 6-18-50-86. Example 2. For the manufacture of liquid glass used pulverized waste - silica fume according to TU 4325-001-02495336-96 and potassium hydroxide (KOH), supplied according to TU 6-18-50-86.
При подготовке твердого компонента в микрокремнезем добавили твердый гидроксид калия для получения жидкого стекла с модулем 3 ед. в количестве 100 кг. В смеситель залили горячую воду с температурой 60oС и в нее засыпали смесь твердых компонентов. При этом температура раствора повысилась до 97oС. После перемешивания в течение 25 минут раствор охладили и использовали по назначению для приготовления пасты, применяемой в качестве покрытий сварочных электродов.When preparing the solid component, solid potassium hydroxide was added to silica fume to obtain liquid glass with a module of 3 units. in the amount of 100 kg. Hot water with a temperature of 60 ° C was poured into the mixer and a mixture of solid components was poured into it. At the same time, the temperature of the solution increased to 97 o C. After stirring for 25 minutes, the solution was cooled and used as intended for the preparation of paste used as coatings for welding electrodes.
Пример 3. Для изготовления жидкого стекла использовали пылевидных отход - микрокремнезем по ТУ 4325-001-02495336-96 и смесь едких щелочей: 90% гидроксида натрия и 10% гидроксида калия. Example 3. For the manufacture of liquid glass used pulverized waste - silica fume according to TU 4325-001-02495336-96 and a mixture of caustic alkalis: 90% sodium hydroxide and 10% potassium hydroxide.
В смеситель залили воду с температурой 20oС и засыпали смесь твердых компонентов для получения жидкого стекла с силикатным модулем 2,5 ед. При этом температура раствора повысилась до 100oС при изготовлении 100 кг жидкого стекла. После 15 минут перемешивания и последующего охлаждения жидкое стекло использовали по назначению в качестве связующего для изготовления литейных форм и стержней.Water with a temperature of 20 o C was poured into the mixer and a mixture of solid components was poured to obtain liquid glass with a silicate module of 2.5 units. The temperature of the solution increased to 100 o With the manufacture of 100 kg of liquid glass. After 15 minutes of stirring and subsequent cooling, liquid glass was used as intended as a binder for the manufacture of foundry molds and cores.
В табл. 1 приведены сравнительные показатели по продолжительности процесса изготовления и качеству жидкого стекла. В табл.1 приведено только время перемешивания твердых и жидкого компонентов до достижения готовности жидкого стекла. Показателем готовности жидкого стекла является достижение постоянства вязкости раствора. Вязкость раствора определяли в условных единицах по вискозиметру марки ВЗ-4. Качество жидкого стекла оценивали по прочности песчаных образцов после их упрочнения углекислым газом. In the table. 1 shows comparative indicators for the duration of the manufacturing process and the quality of liquid glass. Table 1 shows only the mixing time of solid and liquid components until liquid glass is ready. An indicator of the readiness of liquid glass is the achievement of a constant viscosity of the solution. The viscosity of the solution was determined in arbitrary units by viscometer brand VZ-4. The quality of water glass was evaluated by the strength of sand samples after their hardening with carbon dioxide.
Как видно в табл.1, предлагаемый способ обеспечивает сокращение только по циклу приготовления жидкого стекла в сравнении с известным способом в 20-30 раз. При этом связующие свойства жидкого стекла повышаются в 3-7 раза при прочих равных условиях по модулю и плотности жидкого стекла. As can be seen in table 1, the proposed method provides a reduction only in the cycle of preparation of liquid glass in comparison with the known method in 20-30 times. In this case, the binding properties of liquid glass are increased by 3-7 times, ceteris paribus modulo and density of liquid glass.
В табл. 2 приведены данные по продолжительности перемешивания до готовности жидкого стекла в зависимости от температуры предварительно нагрева воды для состава по модулю 3,0 ед. In the table. 2 shows data on the duration of mixing until liquid glass is ready, depending on the temperature of pre-heating water for a composition modulo 3.0 units.
Как видно в табл. 2, при использовании воды с температурой меньше 15oС чрезмерно увеличивается время перемешивания раствора до готовности, особенно для жидкого стекла с высоким модулем. Поэтому нижний предел нагрева воды ограничен температурой 15oС. Что касается верхнего предела нагрева воды в 100oС, то он необходим для изготовления высокомодульных сортов жидкого стекла с модулем 5-10 ед. и выше, что невозможно сделать известным способом даже при повышенной температуре и высоком давлении в автоклавах. Поэтому при использовании предлагаемого способа отпадает необходимость применения автоклавов для увеличения температуры нагрева при воздействии избыточного давления пара.As can be seen in the table. 2, when using water with a temperature of less than 15 o With excessively increases the mixing time of the solution until ready, especially for liquid glass with a high modulus. Therefore, the lower limit of water heating is limited to a temperature of 15 o C. As for the upper limit of water heating to 100 o C, it is necessary for the manufacture of high-modulus varieties of water glass with a module of 5-10 units. and higher, which is impossible to do in a known manner even at elevated temperatures and high pressures in autoclaves. Therefore, when using the proposed method there is no need to use autoclaves to increase the heating temperature when exposed to excessive steam pressure.
При уменьшении времени изготовления жидкого стекла, исключения операции подготовки кремнеземосодержащего материала, а также при использовании тепла экзотермических реакций взамен внешнего нагрева раствора значительно сокращаются энергозатраты на производство связующих растворов. By reducing the time of manufacturing liquid glass, eliminating the operation of preparing a silica-containing material, as well as using heat from exothermic reactions instead of external heating of the solution, the energy consumption for the production of binder solutions is significantly reduced.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001113904/12A RU2188155C1 (en) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | Liquid glass manufacture process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001113904/12A RU2188155C1 (en) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | Liquid glass manufacture process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2188155C1 true RU2188155C1 (en) | 2002-08-27 |
Family
ID=20249907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001113904/12A RU2188155C1 (en) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | Liquid glass manufacture process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2188155C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2291106C2 (en) * | 2004-12-14 | 2007-01-10 | Василий Александрович Арсентьев | Method of production of water glass |
| RU2550884C1 (en) * | 2013-10-30 | 2015-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") | Production of water soluble glass |
| RU2682635C1 (en) * | 2018-01-18 | 2019-03-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" | Method of producing liquid glass |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1551650A1 (en) * | 1987-06-15 | 1990-03-23 | Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского АН УССР | Method of obtaining soluble glass |
| RU2039702C1 (en) * | 1991-05-13 | 1995-07-20 | Александр Иванович Везенцев | Method for production of water glass |
-
2001
- 2001-05-24 RU RU2001113904/12A patent/RU2188155C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1551650A1 (en) * | 1987-06-15 | 1990-03-23 | Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского АН УССР | Method of obtaining soluble glass |
| RU2039702C1 (en) * | 1991-05-13 | 1995-07-20 | Александр Иванович Везенцев | Method for production of water glass |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГРИГОРЬЕВ П.Н. и др. Растворимое стекло. - М.: Гос. изд-во литературы по строительным материалам, 1956, с. 126. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2291106C2 (en) * | 2004-12-14 | 2007-01-10 | Василий Александрович Арсентьев | Method of production of water glass |
| RU2550884C1 (en) * | 2013-10-30 | 2015-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") | Production of water soluble glass |
| RU2682635C1 (en) * | 2018-01-18 | 2019-03-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" | Method of producing liquid glass |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3024125A (en) | Cement composition | |
| CN101318663A (en) | Method for producing high-modulus sodium silicate | |
| CN102424394A (en) | A kind of method utilizing silica fume wet method to prepare water glass | |
| JPH05503066A (en) | Method for producing alkali metal silicate | |
| CN101658898A (en) | Preparation method of casting water glass | |
| JP2922290B2 (en) | Method for hydrothermal production of potassium silicate solution having high molar ratio of SiO 2: K 2 O | |
| CN109277398A (en) | A kind of method of safe and harmlessization processing aluminium ash | |
| RU2188155C1 (en) | Liquid glass manufacture process | |
| RU2085489C1 (en) | Method of liquid glass production | |
| EP0059088B1 (en) | Silicate solutions, their production and uses as binders | |
| CN109809754A (en) | Air-entrained concrete building block and preparation method thereof | |
| CN107162010A (en) | The hydrated calcium silicate for synthesizing the method for hydrated calcium silicate and being synthesized by this method | |
| GB2501279A (en) | Pellets for glass batch process | |
| CN109909443B (en) | Preparation method of sodium silicate-bonded sand | |
| CN104070141A (en) | Rare earth coated and magnesium oxide based ceramic core | |
| US4167418A (en) | Protective coating for metal ingot molds and cores | |
| CN106829984B (en) | A kind of wet process technique of waterglass | |
| CN107285780A (en) | A kind of magnesium zirconia block and preparation method thereof | |
| CN112250455A (en) | High-temperature refractory material and manufacturing process method thereof | |
| JP2019014617A (en) | Geopolymer composition and geopolymer-cured body | |
| CN104311042B (en) | KR desulfurization paddle castable refractory | |
| CN112624133A (en) | Preparation method of environment-friendly potassium silicate solution | |
| RU2374177C1 (en) | Method of producing liquid glass | |
| CN103964857A (en) | Coated boron nitride based core and preparation method thereof | |
| CN103964851A (en) | Coated boron carbide based ceramic core for precision casting of titanium alloy as well as preparation method of ceramic core |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20030525 |