Растворение щелочных силикатов при получении жидкого стекла безавтоклавным способом

• Автор: Вишневский, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Растворение твердых веществ и способы его интенсификации

1.1.1 Интенсификация растворения увеличением скорости обтекания твердых частиц жидкостью

1.1.2 Предварительная механическая активация твердых материалов при измельчении

1.1.2.1 Процессы, происходящие при измельчении

1.1.2.2 Факторы, влияющие на процессы диспергирования и активации твердых тел

1.1.2.3 Области применения активации веществ измельчением

1.1.3 Способы интенсификации, с одновременным увеличением поверхности контакта фаз и скорости обтекания
1.2 Получение жидкого стекла растворение щелочных
силикатов
1.2.1 Характеристика стекловидных силикатов натрия
1.2.2 Основные способы растворения силикатглыбы
1.2.3 Факторы, влияющие на растворение щелочных силикатов
1.4 Выводы
2 МЕХАНИЧЕСКАЯ АКТМВА1 ИЯ ЩЕЛОЧНЫХ СИЛИКАТОВ
2.1 Применение механической активации щелочного силиката при получении жидкого стекла.
2.2 Методика экспериментов
2.2.1 Методы исследования физикохимических свойств
щелочных силикатов
И
2.2.2 Методика измельчения щелочных силикатов в различных
условиях
2.2.3 Методы испытания жидкого стекла
2.3. Характеристика исходных материалов
2.4 Выбор оптимальных условий для измельчения силиката
2.5 Изменение свойств щелочных силикатов в процессе
виброизмельчения
2.6 Влияние эффекта релаксации
2.7 Выводы
3. ИЗУЧЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ ЩЕЛОЧНЫХ СИЛИКАТОВ,
ПРОШЕДШИХ МЕХАНИЧЕСКУЮ АКТИВАЦИЮ. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА
3.1 Растворение щелочных силикатов, прошедших
предварительную механическую обработку
3.2 Изучение растворимости активированной силикатглыбы в различных установках
3.3 Влияние приобретенной в ходе механической обработки
силиката энергии на процесс деполимеризации при его растворении
3.4 Разработка технологии получения жидкого стекла в
виброреакторе.
3.4.1 Механическая обработка силикатглыбы
3.4.2 Растворение силикатглыбы
3.5 Модификация жидкого стекла
3.6 Выбор и разработка оборудования для растворения
щелочных силикатов при атмосферном давлении.
3.7 Выводы
ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИДКОГО СТЕКЛА, ПОЛУЧЕННОГО ПО РАЗРАБОТАННОЙ БЕЗАВТОКАЛАВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ Сравнительный анализ жидкого стекла, полученного по безавтоклавной технологии с продуктам автоклавного растворения
Использование жидкого стекла
Промышленное внедрение разработанной технологии
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Процесс растворения состоит из нескольких стадий: диффузионный подвод вещества растворителя к поверхности взаимодействия; переход вещества из твердофазного в растворенное состояние непосредственно у поверхности частиц; диффузионный отвод растворенного компонента от поверхности в основную массу растворителя (раствора). Скорость растворения вещества зависит от скорости протекания каждой из этих стадий. В некоторых процессах одна из стадий может играть более существенную роль, и тогда скорость процесса будет определяться скоростью протекания этой стадии [2]. Еще несколько лет назад самым распространенным средством ускорения различных процессов, в том числе растворения, являлось повышение температуры и давления. Однако высокотемпературные процессы, при малых масштабах производства, сопряжены с высокими капитальными и энергетическими затратами, и по этой причине имеют пониженные технико-экономические показатели. В последние годы появились новые методы интенсификации гетерогенного растворения (механическая активация, различные способы интенсификации перемешивания, применение катализаторов и т. Некоторые из новых методов интенсификации процессов растворения будут рассмотрены ниже. Интенсификация растворения увеличением скорости обтекания твердых частиц жидкостью. Одним из наиболее эффективных способов увеличения скорости обтекания частиц жидкостью является наложение низкочастотных колебаний на взаимодействующие фазы [2]. Аппараты с такими колебаниями, характеризуются высокой эффективностью при большой удельной производительности []. Это объясняется тем, что вводимая внешняя энергия может равномерно или по заранее заданному закону распределяться по объему аппарата и нужным образом влиять на поле скоростей взаимодействующих фаз. Примером таких аппаратов являются установки с вибрирующей насадкой. Аппараты с вибрирующей насадкой характеризуются наличием в них перемешивающих устройств, совершающих колебательные движения и получающие колебательные импульсы от вибраторов (электромеханических, электромагнитных). В большинстве аппаратов направление колебаний насадки совпадает с продольной осью аппарата. В этом случае применяют насадку, выполненную в виде горизонтальных дисков, закрепленных на вертикальных штангах, совершающих продольные колебательные движения (рис. При вибрации перфорированных дисков в емкости с жидкостью, из отверстия в диске выходят струи и на некотором расстоянии сливаются в единый поток. При оптимальной величине амплитуды колебаний наблюдается скачкообразное возникновение потоков большой интенсивности, сопровождающихся ярко выраженным турбулентным характером перемешивания. При этом возникает лавинообразный подъем частичек со дна емкости и равномерное распределение их в объеме []. В зависимости от конфигурации и количества отверстий в диске изменяется направление потоков жидкости, но их вертикальность сохраняется во всех случаях. Указанные особенности отличают виброперемешиванне от перемешивания жидкостей обычными лопастными мешалками, когда жидкость «закручивается», а ее зеркало принимает конусообразную форму и на поверхности образуется «воронка». Чаще всего нижний диск устанавливают на небольшом расстоянии от дна, что позволяет эффективно использовать энергию струи для размыва образующегося на дне осадка из наиболее тяжелых частиц. Для этого отверстия в диске делают в виде усеченного сверху конуса []. Рис. Частоты колебаний в среднем диапазоне -0 Гц являются оптимальными, так как они позволяют интенсифицировать ход процесса и могут быть обеспечены с помощью обычных электромеханических или электромагнитных виброприво-дов []. В настоящее время известны многочисленные примеры, подтверждающие тот факт, что виброперемешивание способствует значительной интенсификации технологических процессов. Так, в частности установлено ускорение растворения металлических порошков меди и кадмия в серной кислоте: время растворения меди равно 1 ч, кадмия -3 ч, вместо 6 ч, при обычном перемешивании. Кроме того, повышается извлечение кадмия: ,4 % против ,3 % []. В другом случае, зафиксировано увеличение скорости растворения золота в - раз, а серебра в 6-7 раз в сравнении с пневматическим перемешиванием []. В этом же источнике приводятся данные о том, что процесс вибровыщелачивания обожженного цинкового концентрата (огарка) ускорялся в 2 раза.