Спосіб одержання рідкого скла

Изобретение относится к способам получения жидкого стёкла как связующего и может быть использовано в строительстве, индустрии стройматериалов, литейном и метизном производствах и други х отраслях народного хозяйства. Известен способ получения жидкого стекла путем растворения в воде измельченного силиката щелочного металла в автоклаве под давлением 0,5-0,7 МПа при температуре 150-170°С в течение 6 ч [1]. Недостатком известного способа является значительная вязкость получаемого жидкого стекла, затрудняющая его использование в качестве связующего. Как показали наши исследования, вязкость жидкого стекла составляет 30-50 с по вискозиметру ВЗ-4. Наиболее близким по технической сущности является способ получения жидкого стекла путем автоклавного растворения измельченной силикат-глыбы в воде при нагревании в присутствии добавки, содержащей аммонийную группу [2]. В автоклав загружают силикат-глыбу, добавку и воду, после чего подают острый пар под давлением 0,5-0,7 МПа. Введение добавки способствует значительной интенсификации процесса: через 1,5-1,7 ч силикат-глыба полностью растворяется. Однако, как показали наши исследования, полученное поданному способу жидкое стекло характеризуется повышенной вязкостью (50-70 с по B3-4), что затрудняет его эффективное использование в качестве связующего. Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения жидкого стекла путем автоклавного растворения измельченной силикат-глыбы в присутствии добавки, обеспечивающего снижение вязкости жидкого стекла за счет деполимеризующего воздействия на систему заявляемой добавки. Поставленная задача решается способом получения жидкого стекла, включающим автоклавное растворение измельченной силикат-глыбы в воде при нагревании в присутствии стр уктурирующего ве щества, в котором, согласно изобретению, в качестве структурир ующего вещества используют борную кислоту и смесь оксиэтилированных высши х жирных спиртов общей формулы С nН2n+1О(С2Н 4J)mН, где n=10-18, m=6-21, при массовом соотношении (20-30):1 соответственно, причем структурирующее ве щество берут в количестве 0,472,1 мас.% от массы силикат-глыбы. Установлено, что растворение силикат-глыбы в присутствии смеси борной кислоты и ОЭВЖС в соотношении (20-30):1 в количестве 0,47-2,1 мас.% существенно влияет на структур у получаемого жидкого стекла, обеспечивая его низкую вязкость при сохранении исходного модуля. Известные способы снижения вязкости жидкого стекла введением щелочи приводят к существенному понижению модуля, что затрудняет их использование в качестве связующе го. Жидкое стекло, получаемое в соответствии с заявленным способом, имеет достаточно низкую вязкость (1015 с по ВЗ-4) при неизменности исходного модуля. Способ реализуется следующим образом. Во вращающийся автоклав загружают измельченную силикат-глыбу с размером частиц 20-150 мм (ГОСТ 13079-81)и воду при соотношении T:Ж=3:4. Затем вводят борную кислоту й ОЭВЖС при их соотношении (2030):1 в количестве 0,47-2,1 мас.% от массы силикат-глыбы. Доводят температуру до 150-170°С, что соответствует 0,5-0,7 МПа. Процесс растворения осуществляется в течение 1,5-1,7 ч. Затем нагрев отключают и автоклав охлаждают до комнатной температуры. Жидкое стекло сливают, термостатируют при 20°С и при помощи вискозиметра ВЗ-4 определяют его условн ую вязкость. Характеристика используемых веществ и материалов: 1. Силикат натрия растворимый (ГОСТ 13079-81); 2. Борная кислота (ГОСТ 18704-78); 3. Оксиэтилированные высшие жирные спирты (алкиловые эфиры полиэтиленгликоля) общей формулы СnН2n+1О(С2Н4J)mН: - оксанол КД-6: n=8-10, m=6; -синтанол ДС-7: n=10-13, m=7 (ТУ 6-14-1037-79); -синтанол ДС-10: n=10-18, m=8-10 (TУ 6-14-1037-79); - препарат ОС-20: n=14-18, m=20 (ГОСТ 10730-76); -оксанол ЦС-21: n=16-18, m=21. Используемые ОАВ представляют собой единые и неделимые технические продукты. Пример. В лабораторный горизонтальный вращающийся автоклав емкостью 2 л Загружают натриевую силикат-глыбу с модулем 2,8 и размером частиц 20-40 мм в количестве 450 г, воду - 600 г (Т:Ж=3:4), моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов (ОС-20)-0,17 г и 4,33 г борной кислоты. Соотношение между ОЭВЖС и борной кислотой составляет 1:25. Общая масса добавки составляет 1,0% от массы силикат-глыбы. Режим растворения: температура 160°С, давление 0,6 Мпа, время 1,5 ч. Условная вязкость полученного жидкого стекла по вискозиметру ВЗ-4 составляет 10 с (модуль 2, 8) (табл., пр. 2). Установлено, что природа заявляемого входящего в состав добавки ОЭВЖС и режимы проведения автоклавного растворения силикат-глыбы выбраны из условий, обеспечивающих полное растворение силиката натрия с получением жидкого стекла, характеризующегося низкой вязкостью (табл., пр. 1-11). При запредельном уменьшении соотношения ОЭВЖС:борная кислота (1:17), то есть при недостаточном количестве борной кислоты, не реализуется структура жидкого стекла, обеспечивающая его низкую вязкость (табл., пр. 12). С запредельным увеличением соотношения ОЭВЖС:борная кислота а сторону избыточного содержания борной кислоты (1:33) происходит увеличение вязкости за счет коагулирующего действия избытка борной кислоты (табл.. пр. 13). Запредельное уменьшение количества добавки не обеспечивает получения структуры жидкого стекла с низкой вязкостью (табл., пр. 14). При введении добавки в количестве, большем заявляемого, сказывается избыток борной кислоты, приводящий к загущению жидкого стекла (табл., пр. 15). Данные, представленные в таблице, подтверждают преимущества предложенного способа по сравнению с известным. Заявленный способ по сравнению с прототипом позволяет снизить вязкость жидкого стекла с 50 с до 10-15 с, то есть в 3-5 раз, при сохранении исходного модуля и плотности, что улучшает его качество как связующего. Кроме того, указанный способ предок вращает образование настылей, улучшает фильтр уемость и перекачиваемость жидкого стекла. Следует подчеркнуть, что жидкое стекло, полученное по заявленному способу, имеет вязкость в 2-3 раза меньшую, чем вязкость жидкого стекла, полученного по способу-аналогу (30 с). Высокое качество жидкого стекла, полученного по заявленному способу, позволит широко его использовать в качестве связующего при получении различных композиционных материалов (защитных покрытий. електродних обмазок, строительных материалов).