RU2595682C1 - Method of producing wollastonite - Google Patents

Method of producing wollastonite Download PDF

Info

Publication number
RU2595682C1
RU2595682C1 RU2015141614/05A RU2015141614A RU2595682C1 RU 2595682 C1 RU2595682 C1 RU 2595682C1 RU 2015141614/05 A RU2015141614/05 A RU 2015141614/05A RU 2015141614 A RU2015141614 A RU 2015141614A RU 2595682 C1 RU2595682 C1 RU 2595682C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
calcium
hydromonosilicate
wollastonite
production
hours
Prior art date
Application number
RU2015141614/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Сергеевич Гордиенко
Софья Борисовна Ярусова
Андрей Владимирович Козин
Валентина Андреевна Степанова
Илья Александрович Шабалин
Иван Геннадьевич Жевтун
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владивостокский государственный университет экономики и сервиса" (ВГУЭС)
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
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН), Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владивостокский государственный университет экономики и сервиса" (ВГУЭС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН)
Priority to RU2015141614/05A priority Critical patent/RU2595682C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2595682C1 publication Critical patent/RU2595682C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to processing of calcium- and silicon-containing industrial wastes from boron production (borogypsum) and can be used in production of needle wollastonite for use in non-ferrous metallurgy, in tyre, asbestos-cement and paint industry, in production of ceramics. Wollastonite is produced by hydrothermal action on calcium- and silica-containing technogenic raw material with alkali metal hydroxide, followed by separation, drying and thermal treatment of formed precipitate with calcium hydromonosilicate, wherein calcium- and silica-containing material used is borogypsum, alkali metal hydroxide is added in stoichiometric amount based on reaction equation of formation of calcium hydromonosilicate in concentration, providing ratio of solid and liquid phases S:L=1:(7-10), wherein reaction is carried out in an autoclave at temperature of 210-225 °C and pressure of 20-23 atm, separated calcium hydromonosilicate is washed with water at 60-70 °C and dried at 80-90 °C for 4 hours, thermal treatment is carried out at 850-1,000 °C for 1-2 hours.
EFFECT: technical result is simplification and high environmental safety of method with simultaneous reduction of cost due to minimisation of labour input and costs for preparation of initial components.
1 cl, 8 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к технологии переработки кальций и кремнийсодержащих техногенных отходов борного производства (борогипса) и может быть использовано при производстве игольчатого волластонита.The invention relates to a technology for processing calcium and silicon-containing technogenic waste from boron production (borogypsum) and can be used in the production of needle wollastonite.

Волластонит инертен, устойчив к химическому воздействию и к высоким температурам и находит применение в цветной металлургии, в шинной, асбоцементной и лакокрасочной промышленности, в производстве керамики. В качестве добавки-наполнителя в пластмассах волластонит улучшает растяжение и изгиб, повышает стабильность размеров при повышенных температурах, прочность на изгиб и прочность на разрыв. Он используется при изготовлении материала для ряда важных узлов автомобиля: тормозных колодок, подшипников скольжения, при нанесении антикоррозионных покрытий.Wollastonite is inert, resistant to chemical attack and high temperatures and is used in non-ferrous metallurgy, in the tire, asbestos cement and paint and varnish industries, and in the production of ceramics. As a filler additive in plastics, wollastonite improves tensile and bending, increases dimensional stability at elevated temperatures, bending strength and tensile strength. It is used in the manufacture of material for a number of important components of the car: brake pads, plain bearings, and anti-corrosion coatings.

Известна технология получения волластонита и диоксида серы [а.с. СССР 1446129, опубл. 1987.05.23] путем переработки борогипса, которая включает термообработку борогипса путем прямого электронагрева при 1250-1300°С в течение 25-30 мин, охлаждение полученного расплава со скоростью 3-5 град/мин и улавливание диоксида серы. Недостатками известной технологии являются многостадийность процесса (предварительная грануляция и дегидратация борогипса), высокие температуры дегидратации (220°С) и термообработки борогипса (1250-1300°С).A known technology for the production of wollastonite and sulfur dioxide [and.with. USSR 1446129, publ. 1987.05.23] by processing borogypsum, which includes heat treatment of borogypsum by direct electric heating at 1250-1300 ° C for 25-30 minutes, cooling the obtained melt at a speed of 3-5 deg / min and trapping sulfur dioxide. The disadvantages of the known technology are the multi-stage process (preliminary granulation and dehydration of borogypsum), high dehydration temperatures (220 ° C) and heat treatment of borogypsum (1250-1300 ° C).

Известен способ получения синтетического волластонита из фосфогипса, диоксида кремния и кокса с одновременным получением сернистого газа для производства серной кислоты (а.с. СССР №827386, опубл. 1981.05.07), включающий приготовление шихты, состоящей из кремнеземсодержащего сырья и фосфогипса, взятых в соотношении окислов SiO2:CaO, равном (1-1,5):1, с последующим обжигом шихты при 1000-1200°С в течение 1-2 ч в присутствии 3,6-10 вес. % кокса в расчете на сульфат кальция в фосфогипсе. Недостатком известного способа является высокая температура обжига, что приводит к значительным энергетическим затратам, а также усложняющая способ необходимость внесения в фосфогипсовую шихту диоксида кремния из другого источника.A known method of producing synthetic wollastonite from phosphogypsum, silicon dioxide and coke with the simultaneous production of sulfur dioxide for the production of sulfuric acid (AS USSR No. 827386, publ. 1981.05.07), including the preparation of a mixture consisting of silica-containing raw materials and phosphogypsum taken in the ratio of oxides of SiO 2 : CaO equal to (1-1.5): 1, followed by firing the mixture at 1000-1200 ° C for 1-2 hours in the presence of 3.6-10 weight. % coke calculated on calcium sulfate in phosphogypsum. The disadvantage of this method is the high firing temperature, which leads to significant energy costs, as well as complicating the method, the need for introducing into the phosphogypsum mixture of silicon dioxide from another source.

Известен способ получения силиката кальция в форме ксонотлита и волластонита (пат. RO №93046, опубл. 1987.12.01) из метасиликата натрия и природного гипса или фосфогипса путем их взаимодействия в стехиометрическом соотношении с последующей фильтрацией образующегося ксонотлита, который сушат для непосредственного использования, либо дополнительно обжигают в течение 15 мин при температуре 800°С, переводя его в β-волластонит, а из оставшегося фильтрата охлаждением выкристаллизовывают Na2SO4·10H2O. Недостатком предлагаемого способа является необходимость предварительного получения метасиликата натрия, используемого в составе исходного сырья.A known method of producing calcium silicate in the form of xonotlite and wollastonite (US Pat. RO No. 93046, publ. 1987.12.01) from sodium metasilicate and natural gypsum or phosphogypsum by their interaction in a stoichiometric ratio, followed by filtration of the resulting xonotlite, which is dried for direct use, or further calcined for 15 minutes at a temperature of 800 ° C, converting to β-wollastonite, and from the remaining filtrate cooled crystallized Na 2 SO 4 · 10H 2 O. a disadvantage of the method is Requires Axle prior Sodium metasilicate used in the composition of the feedstock.

В патенте Румынии №94695, опубл. 1988.08.16, предложен способ получения силиката кальция в форме ксонотлита и синтетического волластонита с одновременным получением сульфатов натрия и аммония путем взаимодействия сульфата кальция с эквимолекулярным количеством водного раствора метасиликата натрия или калия с силикатным модулем m>1, предварительно смешанного с концентрированным аммиаком в отношении 1:2 (m-1), сначала в течение 15 мин при 40-50°С, затем 30 мин при 120-150°С. Полученный сырой ксонотлит после сушки увлажняют водой в количестве, необходимом для образования близкого к насыщению концентрированного раствора силиката кальция с молекулярным отношением Na2SO4:(NH4)2SO4 1:2,3, и отфильтровывают. Для получения β-волластонита ксонотлит обжигают в течение 15-30 мин при 800-900°С. К недостаткам известного способа относится необходимость предварительного получения метасиликатов натрия и калия. Кроме того, получение ксонотлита представляет собой многостадийный и трудоемкий процесс, требующий расхода значительных количеств аммиака.In the patent of Romania No. 94695, publ. 1988.08.16, a method for producing calcium silicate in the form of xonotlite and synthetic wollastonite with the simultaneous production of sodium and ammonium sulfates by reacting calcium sulfate with an equimolecular amount of an aqueous solution of sodium or potassium metasilicate with a silicate module m> 1, pre-mixed with concentrated ammonia in the ratio of 1 : 2 (m-1), first for 15 minutes at 40-50 ° C, then 30 minutes at 120-150 ° C. The crude xonotlite after drying is moistened with water in an amount necessary to form a near-saturation of the concentrated solution of calcium silicate with a molecular ratio of Na 2 SO 4: (NH 4) 2 SO 4 of 1: 2.3, and filtered. To obtain β-wollastonite, xonotlite is fired for 15-30 minutes at 800-900 ° C. The disadvantages of this method include the need for preliminary obtaining metasilicates of sodium and potassium. In addition, the production of xonotlite is a multi-stage and labor-intensive process, requiring the consumption of significant amounts of ammonia.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения тонкодисперсного волластонита (пат. РФ №2090501, опубл. 1997.09.20) путем гидротермального взаимодействия кальцийсодержащих отходов производства фосфорных удобрений (фосфогипса) с кремнеземсодержащими отходами производства фтористого алюминия в присутствии гидроксидов металлов I и II групп, аммония или их смесей и хлорида натрия при молярном соотношении CaO/SiO2, равном (0,8-1,0):1, СаО/ОН-, равном (0,5-2,0):1, OH-/NaCl, равном (0,5-2,0):1, при температуре 70-100°С в течение 1-3 ч при соотношении твердой и жидкой фаз, равном 1:(3-5), с получением гидросиликата кальция, который отфильтровывают, промывают, сушат и прокаливают при 950-1050°С в течение 40-60 мин. Способ позволяет получить волластонит высокой степени чистоты, белизны и однородности по размерам частиц.Closest to the proposed technical solution is a method of producing finely dispersed wollastonite (US Pat. RF No. 2090501, publ. 1997.09.20) by hydrothermal interaction of calcium-containing waste production of phosphoric fertilizers (phosphogypsum) with silica-containing waste production of aluminum fluoride in the presence of metal hydroxides of groups I and II, ammonium or mixtures thereof and sodium chloride at a molar ratio of CaO / SiO 2 equal to (0.8-1.0): 1, CaO / OH - equal to (0.5-2.0): 1, OH - / NaCl equal to (0.5-2.0): 1, at a temperature of 70-100 ° C for 1-3 hours at a corresponding enii solid and liquid phases of 1: (3-5) to obtain a calcium silicate which is filtered, washed, dried and calcined at 950-1050 ° C for 40-60 min. The method allows to obtain wollastonite of a high degree of purity, whiteness and uniformity in particle size.

К недостатками известного способа следует отнести необходимость использования исходного сырья двух видов, взятого из двух различных техногенных источников, и двух реагентов, что усложняет способ и удорожает его за счет дополнительных расходов на транспортировку сырья, к тому же при транспортировке, погрузке и разгрузке техногенного сырья загрязняется окружающая среда.The disadvantages of this method include the need to use two types of feedstock, taken from two different man-made sources, and two reagents, which complicates the method and increases its cost due to additional costs for transportation of raw materials, moreover, it is polluted during transportation, loading and unloading of man-made materials Environment.

Задачей изобретения является создание технологически простого и экологически безопасного способа получения игольчатого волластонита из техногенного сырья.The objective of the invention is to provide a technologically simple and environmentally friendly method for producing needle wollastonite from industrial raw materials.

Технический результат предлагаемого способа заключается в его упрощении и повышении его экологической безопасности при одновременном снижении себестоимости готовой продукции за счет минимизации трудозатрат и расходов на подготовку исходных компонентов.The technical result of the proposed method is to simplify it and increase its environmental safety while reducing the cost of finished products by minimizing labor costs and the cost of preparing the starting components.

Указанный технический результат достигается способом получения волластонита путем гидротермального воздействия на кальций- и кремнеземсодержащее техногенное сырье гидроксидом щелочного металла с последующим отделением, сушкой и термической обработкой образовавшегося осадка гидромоносиликата кальция, в котором в отличие от известного способа в качестве кальций- и кремнеземсодержащего сырья используют отходы производства борной кислоты (борогипс), гидроксид щелочного металла вводят в стехиометрическом количестве по уравнению реакции образования гидромоносиликата кальция в концентрации, обеспечивающей соотношение твердой и жидкой фаз Т:Ж=1:(7-10), при этом реакцию проводят в автоклаве при температуре 210-225°С и давлении 20-23 атм, выделенный гидромоносиликат кальция промывают водой при 60-70°С и сушат при 80-90°С в течение нескольких часов, термическую обработку проводят при 850-1000°С в течение 1-2 часов.The specified technical result is achieved by the method of producing wollastonite by hydrothermal treatment of calcium- and silica-containing technogenic raw materials with alkali metal hydroxide, followed by separation, drying and heat treatment of the precipitate formed of calcium hydromonosilicate, in which, in contrast to the known method, production waste is used as calcium- and silica-containing raw materials boric acid (borogypsum), alkali metal hydroxide is introduced in a stoichiometric amount according to the rea equation formation of calcium hydromonosilicate in a concentration that provides a ratio of solid and liquid phases T: W = 1: (7-10), the reaction is carried out in an autoclave at a temperature of 210-225 ° C and a pressure of 20-23 atm, the separated calcium hydromonosilicate is washed with water at 60-70 ° C and dried at 80-90 ° C for several hours, heat treatment is carried out at 850-1000 ° C for 1-2 hours.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Отходы производства борной кислоты (борогипса), содержащие дигидрат сульфата кальция CaSO4·2H2O (до 70 мас. %) и аморфный кремнезем SiO2·nH2O (до 30 мас. %), или, в пересчете на окислы СаО и SiO2, в соотношении 0,81:1, смешивают с раствором щелочи (КОН, NaOH). Исходные компоненты берут в стехиометрическом соотношении, необходимом для осуществления реакции образования гидромоносиликата кальция, согласно уравнениям (1) и (2):Wastes from the production of boric acid (borogypsum) containing calcium sulfate dihydrate CaSO 4 · 2H 2 O (up to 70 wt.%) And amorphous silica SiO 2 · nH 2 O (up to 30 wt.%), Or, in terms of CaO and SiO 2 in a ratio of 0.81: 1 was mixed with an alkali solution (KOH, NaOH). The starting components are taken in the stoichiometric ratio necessary for the reaction of formation of calcium hydromonosilicate, according to equations (1) and (2):

Figure 00000001
Figure 00000001

где n, q, k - стехиометрические коэффициенты в приведенном химическом уравнении данного процесса, (2+n+1=q+k)where n, q, k are stoichiometric coefficients in the given chemical equation of this process, (2 + n + 1 = q + k)

Figure 00000002
Figure 00000002

где n, q, k - стехиометрические коэффициенты в приведенных химических уравнениях (2+n+1=q+k).where n, q, k are stoichiometric coefficients in the given chemical equations (2 + n + 1 = q + k).

При этом концентрацию щелочи (КОН, NaOH) выбирают такой, чтобы в реакционной смеси обеспечивалось соотношение твердой и жидкой фаз Т:Ж=1:(7-10).The concentration of alkali (KOH, NaOH) is chosen such that the ratio of solid and liquid phases T: W = 1: (7-10) is provided in the reaction mixture.

Процесс проводят в автоклаве при температуре 210-225°С и давлении 20-23 атм в течение не менее 1 часа.The process is carried out in an autoclave at a temperature of 210-225 ° C and a pressure of 20-23 atm for at least 1 hour.

Отделяют образующийся в результате осадок гидромоносиликата кальция одним из известных приемов, преимущественно отфильтровывают, промывают водой, нагретой до 60-70°С, снова отфильтровывают и сушат при температуре 80-90°С в течение нескольких часов до полного удаления влаги.The resulting calcium hydromonosilicate precipitate is separated by one of the known methods, it is mainly filtered off, washed with water heated to 60-70 ° C, filtered again and dried at a temperature of 80-90 ° C for several hours until the moisture is completely removed.

Выход гидромоносиликата кальция в результате обработки борогипса в автоклаве достигает 95%.The yield of calcium hydromonosilicate as a result of autoclaving of borogypsum reaches 95%.

Для получения волластонита с частицами игольчатой структуры высушенный гидромоносиликат кальция подвергают термической обработке при 850-1000°С в течение 1-2 часов. Экспериментально установлено, что повышение температуры обжига выше 1000°С нецелесообразно, поскольку происходит спекание частиц с потерей игольчатой формы.To obtain wollastonite with particles of a needle structure, the dried calcium hydromonosilicate is subjected to heat treatment at 850-1000 ° C for 1-2 hours. It was experimentally established that increasing the firing temperature above 1000 ° C is impractical, since the sintering of particles occurs with the loss of a needle shape.

В результате термической обработки получают игольчатый волластонит триклинной модификации, в котором, согласно данным элементного анализа, содержание основного вещества составляет 85-95 масс. % (в пересчете на CaSiO3).As a result of heat treatment, triclinic needle wollastonite is obtained, in which, according to elemental analysis, the content of the basic substance is 85-95 mass. % (in terms of CaSiO 3 ).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет, используя доступные и дешевые сырьевые компоненты, с минимальными затратами на их подготовку к синтезу получать волластонит с частицами игольчатой структуры, обладающий рядом ценных свойств.Thus, the proposed method allows, using affordable and cheap raw materials, with minimal costs for their preparation for synthesis, to obtain wollastonite with needle particles, which has a number of valuable properties.

Микроармирующие свойства полученного игольчатого волластонита и высокая адгезия к различным поверхностям обеспечивают повышенные показатели прочности лакокрасочных материалов. Он обладает хорошими матирующими свойствами, невысокой маслоемкостью, что позволяет сократить расход связующих компонентов и двуокиси титана (ТiO2) в красках, при этом увеличивает твердость покрытия, придает ему дополнительную износостойкость. Игольчатый волластонит является комплексным антикоррозионным наполнителем; он обеспечивает защиту покрытия одновременно с помощью химического и барьерного эффекта, возникающего за счет высокой структурированности игольчатых частиц.The micro-reinforcing properties of the obtained needle wollastonite and high adhesion to various surfaces provide increased strength indicators of paints and varnishes. It has good matting properties, low oil absorption, which reduces the consumption of binders and titanium dioxide (TiO 2 ) in paints, while increasing the hardness of the coating, giving it additional wear resistance. Needle wollastonite is a complex anticorrosive filler; it provides protection of the coating at the same time with the help of a chemical and barrier effect arising due to the high structure of the needle particles.

Примеры конкретного осуществления способаExamples of specific implementation of the method

В качестве исходного сырья были взяты отходы борного производства (борогипс) состава (масс. %): SiO2 32,2; СаО 28,4; SO3 31,3; Fe2O3 2,7.Wastes of boron production (borogypsum) of the composition (wt.%) Were taken as feedstock: SiO 2 32.2; CaO 28.4; SO 3 31.3; Fe 2 O 3 2.7.

Синтез проводили в автоклаве, выпущенном компанией Parr Instrument 4848 (USA).The synthesis was carried out in an autoclave manufactured by Parr Instrument 4848 (USA).

Рентгенограммы полученных продуктов снимали на автоматическом дифрактометре D8 ADVANCE с вращением образца в Cu Kα-излучении. Рентгенофазовый анализ (РФА) проводили с использованием программы поиска EVA с банком порошковых данных PDF-2.X-ray diffraction patterns of the obtained products were recorded on a D8 ADVANCE automatic diffractometer with rotation of the sample in Cu K α radiation. X-ray phase analysis (XRD) was performed using an EVA search program with a PDF-2 powder data bank.

Изучение морфологических характеристик образцов проводили с помощью сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения Hitachi S5500, снабженного приставкой для сканирующей просвечивающей микроскопии и энергодисперсионным спектрометром Thermo Scientific.The morphological characteristics of the samples were studied using a Hitachi S5500 high resolution scanning electron microscope equipped with an attachment for scanning transmission microscopy and an Thermo Scientific energy dispersive spectrometer.

Для количественного определения элементного состава образцов применяли энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный метод с использованием спектрометра Shimadzu EDX 800 HS (Япония). Анализ проводили без учета легких элементов. Концентрацию определяемых элементов рассчитывали по методу фундаментальных параметров с использованием программного обеспечения спектрометра. Относительная погрешность определения не превышала ±2%.For the quantitative determination of the elemental composition of the samples, the energy dispersive X-ray fluorescence method was used using a Shimadzu EDX 800 HS spectrometer (Japan). The analysis was performed without light elements. The concentration of the elements being determined was calculated by the method of fundamental parameters using the spectrometer software. The relative error of determination did not exceed ± 2%.

Пример 1Example 1

В реакционный сосуд вносили навеску борогипса 20 г и добавляли 146 мл раствора гидроксида калия с концентрацией 54,8 г/л (Т:Ж=1:7). Синтез проводили в автоклаве при температуре 225°С и давлении 23 атм в течение 3 ч. Полученный в результате синтеза твердый осадок гидромоносиликата кальция отфильтровывали, промывали водой (70°С), снова отфильтровывали и сушили при температуре 85°С в течение 4 часов.A 20 g sample of borogypsum was added to the reaction vessel, and 146 ml of a potassium hydroxide solution with a concentration of 54.8 g / L (T: W = 1: 7) was added. The synthesis was carried out in an autoclave at a temperature of 225 ° C and a pressure of 23 atm for 3 hours. The resulting solid precipitate of calcium hydrobromosilicate was filtered off, washed with water (70 ° C), filtered again and dried at a temperature of 85 ° C for 4 hours.

Выход гидромоносиликата кальция при указанных условиях составляет 94,1%.The yield of calcium hydromonosilicate under these conditions is 94.1%.

Термическая обработка полученного продукта при температуре 1000°С в течение 1 ч дает игольчатый волластонит триклинной модификации (с параметрами кристаллической ячейки: а-7.92580; b-7,32020; с-7.06530; α=90.055; β=95.217; γ=103.426) и удельной поверхностью 9 м2·г-1. Содержание основного вещества - волластонита - в конечном продукте, согласно данным элементного анализа, составляет 90 масс. % (в пересчете на CaSiO3).Heat treatment of the obtained product at a temperature of 1000 ° C for 1 h gives triclinic needle wollastonite (with crystal cell parameters: а-7.92580; b-7,32020; с-7.06530; α = 90.055; β = 95.217; γ = 103.426) and a specific surface of 9 m 2 · g -1 . The content of the main substance - wollastonite - in the final product, according to elemental analysis, is 90 mass. % (in terms of CaSiO 3 ).

На фиг. 1-4 приведены снятые при различном увеличении СЭМ-изображения микрочастиц волластонита, полученного предлагаемым способом в условиях примера 1.In FIG. 1-4 shows the SEM images of microparticles of wollastonite obtained by the proposed method under the conditions of example 1, taken at various magnifications.

Как видно на приведенных снимках, полученный материал в основном состоит из ассоциатов игольчатых структур с поперечными размерами 2÷20 мкм. Длина отдельных игл составляет 0.5÷2 мкм, толщина 20÷800 нм. Помимо ассоциатов. наблюдаются не входящие в ассоциаты отдельные игольчатые структуры с вышеуказанными размерами.As can be seen in the above images, the obtained material mainly consists of associates of needle structures with transverse dimensions of 2–20 μm. The length of individual needles is 0.5–2 μm, and the thickness is 20–800 nm. In addition to associates. separate needle-like structures with the above sizes are not included in the associates.

Пример 2Example 2

Синтез проводили по примеру 1 при температуре 210°С и давлении 20 атм в течение 1 ч. Полученный продукт автоклавного синтеза отфильтровывали, промывали водой (60°С) и сушили при температуре 88°С в течение 4 часов.The synthesis was carried out as in example 1 at a temperature of 210 ° C and a pressure of 20 atm for 1 h. The resulting autoclave synthesis product was filtered off, washed with water (60 ° C) and dried at a temperature of 88 ° C for 4 hours.

Выход гидромоносиликата кальция - 95,0%.The output of calcium hydromonosilicate is 95.0%.

Затем полученный гидромоносиликат кальция обжигали при температуре 850°С в течение 2 ч.Then, the resulting calcium hydromonosilicate was calcined at a temperature of 850 ° C for 2 hours.

Согласно данным рентгенофазового анализа в результате обжига образовался волластонит триклинной модификации (с параметрами кристаллической ячейки: а-7.92580; b-7,32020; с-7.06530; α=90.055; β=95.217; γ=103.426). Кроме того, в составе образца после обжига присутствует фаза безводного сульфата кальция. Содержание основного вещества - волластонита - в целевом продукте, согласно данным элементного анализа, составляет 88,2 масс. % (в пересчете на CaSiO3). Количественное определение элементного состава показало, что в составе образца содержание серы не превышает 1 масс. %.According to x-ray phase analysis, triclinic wollastonite was formed as a result of firing (with crystal cell parameters: а-7.92580; b-7.32020; с-7.06530; α = 90.055; β = 95.217; γ = 103.426). In addition, an anhydrous calcium sulfate phase is present in the sample after firing. The content of the main substance - wollastonite - in the target product, according to the data of elemental analysis, is 88.2 mass. % (in terms of CaSiO 3 ). Quantitative determination of elemental composition showed that the sulfur content in the composition of the sample does not exceed 1 mass. %

На фиг. 5-8 приведены СЭМ-изображения микрочастиц волластонита, полученного в условиях примера 2.In FIG. 5-8 are SEM images of wollastonite microparticles obtained under the conditions of Example 2.

Как оказывают снимки, полученный материал состоит из ассоциатов игольчатых структур. Поперечные размеры ассоциатов 3÷45 микрон. Длина игл 1÷8 микрон, толщина 15÷1000 нм. Наблюдаются отдельные игольчатые структуры указанных размеров, не входящие в ассоциаты. Кроме того, имеют место вкрапления шарообразных наночастиц диаметром 100-200 нм, которые, по данным энергодисперсионного спектра, содержат соединения железа.As the pictures show, the resulting material consists of associates of needle structures. The transverse dimensions of associates are 3–45 microns. The length of the needles is 1 ÷ 8 microns, the thickness is 15 ÷ 1000 nm. Separate needle structures of the indicated sizes are observed, which are not included in the associates. In addition, there are inclusions of spherical nanoparticles with a diameter of 100-200 nm, which, according to the energy dispersive spectrum, contain iron compounds.

Claims (1)

Способ получения волластонита путем гидротермального воздействия на кальций- и кремнеземсодержащее техногенное сырье гидроксидом щелочного металла с последующим отделением, сушкой и термической обработкой образовавшегося осадка гидромоносиликата кальция, отличающийся тем, что в качестве кальций- и кремнеземсодержащего сырья используют борогипс, гидроксид щелочного металла вводят в стехиометрическом количестве по уравнению реакции образования гидромоносиликата кальция в концентрации, обеспечивающей соотношение твердой и жидкой фаз Т:Ж=1:(7-10), при этом реакцию проводят в автоклаве при температуре 210-225°С и давлении 20-23 атм, выделенный гидромоносиликат кальция промывают водой при 60-70°С и сушат при 80-90°С в течение 4 часов, термическую обработку проводят при 850-1000°С в течение 1-2 часов. A method of producing wollastonite by hydrothermal treatment of calcium- and silica-containing technogenic raw materials with alkali metal hydroxide, followed by separation, drying and heat treatment of the precipitate formed of calcium hydromonosilicate, characterized in that borogypsum is used as a calcium and silica-containing raw material and the amount of alkali metal hydroxide is added to according to the reaction equation for the formation of calcium hydromonosilicate in a concentration that provides a ratio of solid and liquid phases T: W = 1: (7-10), the reaction is carried out in an autoclave at a temperature of 210-225 ° C and a pressure of 20-23 atm, the separated calcium hydromonosilicate is washed with water at 60-70 ° C and dried at 80-90 ° C for 4 hours, heat treatment is carried out at 850-1000 ° C for 1-2 hours.
RU2015141614/05A 2015-09-30 2015-09-30 Method of producing wollastonite RU2595682C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141614/05A RU2595682C1 (en) 2015-09-30 2015-09-30 Method of producing wollastonite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141614/05A RU2595682C1 (en) 2015-09-30 2015-09-30 Method of producing wollastonite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2595682C1 true RU2595682C1 (en) 2016-08-27

Family

ID=56892214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015141614/05A RU2595682C1 (en) 2015-09-30 2015-09-30 Method of producing wollastonite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2595682C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752756C1 (en) * 2020-08-19 2021-08-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Apparatus for producing nanodispersed metal oxides
RU2804356C1 (en) * 2023-01-17 2023-09-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук Method for producing calcium silicate

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4298386A (en) * 1979-02-09 1981-11-03 Kabushiki Kaisha Osaka Packing Seizosho Calcium silicate and process for producing same
RU2090501C1 (en) * 1996-01-17 1997-09-20 Егорьевский технологический институт им.Н.М.Бардыгина МГТУ "Станкин" Method of preparing finely dispersed wollastonite
RU2181105C1 (en) * 2000-09-01 2002-04-10 Томский государственный университет Synthetic wollastonite and method of preparation thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4298386A (en) * 1979-02-09 1981-11-03 Kabushiki Kaisha Osaka Packing Seizosho Calcium silicate and process for producing same
RU2090501C1 (en) * 1996-01-17 1997-09-20 Егорьевский технологический институт им.Н.М.Бардыгина МГТУ "Станкин" Method of preparing finely dispersed wollastonite
RU2181105C1 (en) * 2000-09-01 2002-04-10 Томский государственный университет Synthetic wollastonite and method of preparation thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АКАТЬЕВА Л.В., Развитие химико-технологических основ процессов переработки сырья для получения силикатов кальция и композиционных материалов, Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, Москва, 2014, стр.10-13, 26-30, 41. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752756C1 (en) * 2020-08-19 2021-08-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Apparatus for producing nanodispersed metal oxides
RU2804356C1 (en) * 2023-01-17 2023-09-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук Method for producing calcium silicate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108712999B (en) Method for preparing synthetic hectorite at low temperature and normal pressure
CN106745161B (en) The method of nanometer calcium sulfate and calcium sulfate crystal whiskers is prepared in a kind of alcohol-water mixed system
Nagarajan et al. The catalytic activity of titania nanostructures in the synthesis of amides under solvent-free conditions
JP2004533387A (en) Production of aluminum compounds and silica from ore
Yuan et al. Hydrothermal synthesis of nano-kaolinite from K-feldspar
WO2019068135A1 (en) Synthesis of zeolites
Idboufrade et al. Phosphogypsum Two-Step Ammonia-Carbonation Resulting in Ammonium Sulfate and Calcium Carbonate Synthesis: Effect of the Molar Ratio OH−/Ca 2+ on the Conversion Process
CN104507868A (en) Method for producing alumina
RU2595682C1 (en) Method of producing wollastonite
JP2022540312A (en) Synthesis of adsorbents
Zong et al. Preparation of hydro-sodalite from fly ash using a hydrothermal method with a submolten salt system and study of the phase transition process
Zulumyan et al. The Influence of NaOH on the synthesis of calcium silicates
RU2458945C1 (en) Method of producing mixed aluminium dihydroxochloride coagulant and silicic acid coagulant
Prihanto et al. Aqueous crystallization of monocalcium phosphate monohydrate with green mussel shells (Verna piridis) for calcium sources
Ennaciri et al. Comparative study of the transformation o f phosphogypsum and pure gypsum into valuables products
RU2550188C1 (en) Method for producing silicate sorbent
RU2424187C1 (en) Method of producing high-purity barium fluoride
EP3126290A2 (en) High purity synthetic fluorite and process for preparing the same
Rimkevich et al. Study of fluoride processing of kyanite concentrates
Colina et al. High-temperature reaction of kaolin with ammonium sulfate
Rimkevich et al. Physicochemical processes of the fluoride processing of aluminum ores
EP3395762B1 (en) Method for producing synthetic hectorite at low temperature and under atmospheric pressure
ITMI990197A1 (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF SILICA STARTING FROM SILICATI DICALCIO.
Guo et al. Preparation of Mg (OH) 2 with caustic calcined magnesia through ammonium acetate circulation
Rimkevich et al. Study of fluoride treatment of silica-containing raw material