[发明专利]结晶二硅酸钠制备方法

说明书

本发明涉及一种制备具有层状结构、SiO₂与Na₂O的摩尔比率为(1.9到2.1)∶1、含水量小于0.3wt％的结晶二硅酸钠的方法，其中将砂与氢氧化钠溶液反应，SiO₂与Na₂O的摩尔比率为(2.0到2.3)∶1，得到含至少20wt％固体的水玻璃溶液，用温度为200到300℃的热空气对水玻璃溶液进行喷雾干燥形成粉末状非晶形二硅酸钠，其含水量(即在700℃加热时所损失的水量)为15到23wt％，堆积密度大于300g/l。

DE-OS4,031,848提出了一种通过含有至少20％的固体的水玻璃溶液制备具有层状结构、SiO₂与Na₂O的摩尔比率为(1.9到2.1)∶1、含水量小于0.3wt％的结晶二硅酸钠的方法。在这种方法中，水玻璃溶液是由石英砂以SiO₂与Na₂O的摩尔比率为(2.0到2.3)∶1的比例和氢氧化钠溶液进行反应得到的，反应温度为180到240℃，压力为10到30bar，这种水玻璃溶液在喷雾干燥区用温度为200到300℃的热空气处理，形成粉末状的非晶形硅酸钠，其含水量(在700℃加热时损失的水量)为15到23wt％，堆积密度大于300g/l。将粉末状的、非晶形含水硅酸钠引入一倾斜的装有移动固体装置的旋转炉中，用温度高于500到850℃的烟道气逆流处理1到60分钟，形成结晶硅酸钠，最后，将结晶硅酸钠移出直接加热的旋转炉，并用机械粉碎机细碎成0.1到12mm的微粒。

已知方法的缺点是难于在旋转炉中建立稳定的温度发布，因为每单位时间的烟道气量和温度都在变化。用这种方法产生的结晶二硅酸钠的质量不稳定。

因此，本发明的目的是提供一种制备结晶二硅酸钠的方法，其中可在相当长的时间内得到质量均匀的结晶二硅酸钠，根据本发明，达到这一目的方法是将喷雾干燥过的粉末状的非晶形二硅酸钠磨碎，再将粉末状的二硅酸钠引入配有移动固体装置并经过其壁外加热以及内部有多个不同的温度区域的旋转炉。最后在400-800℃的温度下将二硅酸钠处理1至60分钟，形成结晶二硅酸钠。

本发明方法的优选形式为按以下方式来设计：

a)喷雾干燥过的粉末状，非晶形二硅酸钠被粉碎成1到50μm的微粒；

b)送出旋转炉的粉末状结晶二硅酸钠是0.1到12mm的微粒，用磨粉机将其细碎成2到400μm的微粒；

c)将粉末状结晶二硅酸钠送入辊式压力机，在5到40KN/cm辊筒宽度的压力下将其压成紧密状块；

d)紧密状块被机械粉碎成堆积密度为700到1000g/l的颗粒；

e)旋转炉通过壁在外面加热，其内部至少有4个不同的温度区域；

f)在邻近入口的第一个温度区，温度维持在200至500℃，第二个温度区维持在400到600℃，第三温度区维持在550至700℃，邻近出口的第四温度区维持在650到800℃。

在本发明的方法中，对旋转炉的加热是通过炉壁在外面进行的(所谓间接加热)，这样热量可通过炉壁均匀地传递给二硅酸钠，能量得到较好地利用。

按照本发明的方法，旋转炉纵向温度控制即温度分布，可通过相互独立的多个燃烧室进行，而无需改变旋转炉中气体的速度，利用这种办法可更精确地调整形成δ-Na₂Si₂O₅的温度范围，并且保持恒定以减少产生不希望出现的α-Na₂Si₂O₅的危险。

按照本发明的方法，没有烟道气通过旋转炉的反应室，在反应室中的气体速度实际上很低，因而只有少量的尘埃从旋转炉中流出。

按照本发明的方法，通过炉壁对旋转炉进行外部加热所产生的约700℃的废热气体，因为不含尘埃，可被用来，例如，在喷雾干燥塔中干燥水玻璃溶液。

在附图中，部分图示了一个利用本发明方法进行生产的设备。