|
144 Глава 5. Физико-химические характеристики и утилизация осажденного кремнезема. Физико-химические характеристики кремнезема определяются параметрами технологии осаждения: 1. температура, при которой проводится старение раствора сепарата; 2. продолжительность стадии старения раствора; 3. состав и количество осадителей, добавляемых в раствор для осаждения кремнезема; 4. рН и температура раствора, при которых проводится осаждение. Использование осажденного материала в определенной отрасли промышленности зависит от его физико-химических характеристик: конценпрации примесей, диаметра, площади и объема пор, микроструктуры (размера, формы комплексов частиц), способности поглощения масел, оптических свойства поверхности I А (коэффициент отражения света, т.с. белизна) и др. 5.1. Эксперименты по изготовлению натриевого жидкого стекла с различными техническими характеристиками. Для изучения возможности использования дисперсного кремнезема, осажденного из гидротермального раствора, были выполнены эксперименты по изготовлению образцов натриевого жидкого стекла [133, 134]. Длительность процесса и расход энергии при использовании тонкодисперсного порошка аморфного кремнезема были значительно меньше, чем в традиционном производстве на основе кристаллического кварцевого песка. Технические характеристики изготовленного стекла, такие как плотность, силикатный модуль, концентрации кальция, алюминия, железа соответствовали требованиям для стекла высоких категорий качества. Рыночная стоимость жидкого стекла, сделанного на основе геотермального кремнезема, выше стоимости исходных реагентов. Жидкое стекло подобного типа, удовлетворяющее техническим требованиям ГОСТ 13078-81, используют в мыловаренной, химической, машиностроительной, бумажной, керамической, текстильной промышленности, черной металлургии, при производстве строительных, сварочных материалов. |
Глава 6. Эксперименты но определению физико-химических характеристик и утилизации осажденного кремнезема. Физико-химические характеристики кремнезема определяются параметрами технологии осаждения: 1. температура, при которой проводится старение раствора сепарата; 2. продолжительность стадии старения раствора; 3. тип, количество и момент добавления коагулянта на стадии старения для формирования микроструктуры полимеризованного кремнезема без осаждения кремнезе.ма из раствора; 4. типы и количество осадителей, добавляемых в раствор после старения для осаждения кремнезема из раствора; 5. показатель рН и температура раствора, при которых проводится осаждение. Использование осажденного материала в определенной области промышленности зависит от его физикохимических характеристик: концентрации примесей, диаметра, площади и объема пор, микроструктуры (размера, формы комплексов частиц), способности поглощения масел, оптических свойства поверхности (коэффициент отражения света, т.е. белизна) и др. Нами была выполнена следующая программа исследований: 1. осаждение кремнезема вымораживанием диспергированного гидротермального раствора сепарата; 2. исследование характеристик пор осажденного порошка кремнезема адсорбционным методом; 3. эксперименты по изготовлению образцов жидкого натриевого стекла с использованием осажденного кремнезема. 6.1. Эксперименты по осаждению кремнезема вымораживанием диспергированного раствора. Осаждение кремнезема проводили на площадке Верхне-Мутновской ГеоЭС, где кремнезем осаждался из раствора гидротермального сепарата продуктивных скважин 048, 049 и 055. Осаждение проводили также из раствора скважин 015 и 030 Мутновского месторождения. В результате осаждения был получен материал, который после сушки переходил в аморфный тонкодисперсный порошок с-высоким содержанием диоксида кремния и с достаточно низкими концентрациями алюминия, железа, кальция (в сумме не более 0.6 весовых 341 на поверхности достигает 4,9 нм'2 при температуре 200 °С и далее уменьшается с ростом температуры, образуя набор физико-химических констант Журавлева о.оиу то содержание у0н внутренних силанольных групп (внутренней воды), отнесенных к единице площади поверхности кремнезема АК1Ь можно найти как разность: Уон = бон ■ «он (6.4) Результаты вычислений по уравнению (6.4) приведены в таблице 6.5. Они отражают температурную зависимость распределения ОН-групп между поверхностью кремнезема АК1Ь и его объемом. При температуре 200 °С в кремнеземе, осажденном из гидротермального раствора, содержание поверхностных и внутренних ОН-групп сопоставимо. До температуры 400 °С удаление внутренней воды происходит медленно, начиная с температуры 400 °С этот процесс активизируется: при 600 °С внутренних ОН-групп становится более чем в 2 разе меньше, чем поверхностных. Кривые 6он(Т) и аон(Т) пересекаются при температуре около 900 °С, что указывает на существование внутренних ОН-групп в кремнеземе АК1Ь при повышенных температурах. Полное исчезновение объемных ОН-групп происходит при температурах 9001000 °С, когда концентрация поверхностных ОН-групп становится гораздо ниже начальной 4,6-4,9 нм'2. 6.3. Эксперименты по изготовлению натриевого жидкого стекла с различными техническими характеристиками в камере-реакторе с подводом тепла от гидротермального теплоносителя. Для изучения возможности использования дисперсного кремнезема, осажденного вымораживанием гидротермального раствора, были выполнены эксперименты по изготовлению на основе полученного кремнезема образцов натриевого жидкого стекла [222, 223]. Длительность процесса и расход энергии при использовании тонкодисперсного аморфного кремнезема были значительно меньше, чем в традиционном производстве на основе кристаллического кварцевого песка. Технические характеристики изготовленного стекла, такие как 342 плотность, силикатный модуль, концентрации кальция, алюминия, железа соответствовали требованиям для стекла высоких категорий качества. Рыночная стоимость жидкого стекла, сделанного на основе геотермального кремнезема, выше стоимости исходных реагентов. Жидкое стекло подобного типа, удовлетворяющее техническим требованиям ГОСТ 13078-81, используют в мыловаренной, химической, машиностроительной, бумажной, керамической, текстильной промышленности, черной металлургии, при производстве строительных, сварочных материалов, синтетических моющих средств, в качестве связующего материала при изготовлении форм и стержней в литейном производстве, в качестве флотационного реагента при обогащении полезных ископаемых и для других целей. Таблица 6.6 Нормы и требования для жидкого стекла различных видов и марок (ГОСТ 13078-81, 1 содовое, 2 содово-сульфатное стекло, СМС для синтетических моющих средств). Марки стекла БЮг, вес. % Ре203 + АБОз СаО, вес. % N320, вес. % шв Ре» г/см3 А 29.7-30.7 0.25 0.20 12.3-13.2 2.31-2.60 1.36-.145 1 Б 30.8-31.9 0.25 0.20 11.0-12.1 2.61-3.0 1.36-1.45 В 32.0-33.1 0.25 0.20 9.8-11.0 3.01-3.5 1.36-1.45 СМС 28-33 0.20 0.20 10-13 2.61-3.5 1.36-1.50 2 А 27.0-27.9 0.40 0.25 11.0-12.0 2.31-2.60 1.43-1.50 Б 28.0-29.1 0.40 0.25 10.0-11.0 2.61-3.1 1.43-1.50 Согласно ГОСТ 13078-81 в зависимости от применяемого силиката натрия изготавливают жидкое стекло двух видов: 1 содовое и 2 содово-сульфатное (табл. 6.6). Жидкое стекло в зависимости от силикатного модуля подразделяется на марки А, Б и В. В таблице 6.6 указаны допустимые содержания оксидов кремния, натрия, железа, алюминия и кальция (весовые проценты) в жидком стекле 1-ого и 2-ого вида различных марок, а также силикатный модуль т2 и |