1. Ciri -ciri cecair kalium silikat dan analisis sumber yang tidak larut
Sebagai salah satu produk penting Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd., cecair kalium silikat (Modulus 3.10-3.40) digunakan secara meluas dalam salutan berasaskan air bukan organik, agen pengawetan lantai, pelekat rod kimpalan dan bidang lain kerana prestasi yang sangat baik (seperti ketelusan yang tinggi dan ketelusan yang tinggi). Walau bagaimanapun, jika terdapat insolubles dalam produk, ia bukan sahaja akan menjejaskan kualiti penampilannya, tetapi juga mungkin mempunyai kesan negatif terhadap prestasi aplikasi hiliran, seperti menyumbat muncung cat dan mengurangkan keseragaman pelekat. Oleh itu, mengurangkan kandungan yang tidak larut adalah pautan utama dalam meningkatkan kualiti produk.
Dari perspektif komposisi kimia dan proses pengeluaran, insolubles dalam cecair kalium silikat dengan modulus (m): 3.10-3.40 terutamanya berasal dari aspek berikut:
Kekotoran bahan mentah: Bahan mentah utama untuk pengeluaran silikat kalium adalah pasir kuarza (yang mengandungi Sio₂), kalium hidroksida (KOH), dan lain -lain. Jika pasir kuarza mengandungi mineral -mineral yang tidak berkesudahan seperti ini, Kekotoran mungkin tidak dapat mengambil bahagian sepenuhnya dalam tindak balas semasa reaksi fasa suhu atau cecair suhu tinggi, membentuk sisa-sisa yang tidak larut.
Produk tindak balas yang tidak lengkap: Potassium silikat biasanya disediakan oleh pasir kuarza dan kalium hidroksida pada suhu tinggi (kaedah kering) atau tindak balas fasa cecair di bawah keadaan bertekanan (kaedah basah). Sekiranya parameter proses seperti suhu tindak balas, tekanan, dan masa tidak dikawal dengan betul, pasir kuarza tidak boleh dibubarkan sepenuhnya, membentuk zarah SiO₂ yang tidak bereaksi.
Pencemaran Proses Pengeluaran: Produk kakisan (seperti oksida besi) di dinding dalaman peralatan pengeluaran (seperti reaktor dan saluran paip), kekotoran mekanikal (seperti debu dan serpihan logam) bercampur semasa pengangkutan, dan pencemar dalam persekitaran pengeluaran mungkin memperkenalkan bahan -bahan yang tidak larut.
Perubahan dalam penyimpanan dan pengangkutan: Semasa penyimpanan, jika silikat kalium cecair datang ke dalam hubungan dengan CO₂ di udara, karbonasi mungkin berlaku untuk menjana k₂co₃ dan sio₂ precipitates; Di samping itu, jika bahan kontena penyimpanan bertindak balas secara kimia dengan produk, bahan tidak larut juga boleh dihasilkan.
2. Laluan Teknikal Untuk mengurangkan kandungan bahan yang tidak larut
(I) pengoptimuman bahan mentah dan pretreatment
Pilih Bahan Mentah Kecaman Tinggi
Pasir kuarza: Pilih pasir kuarza tinggi dengan kandungan SIO₂ sebanyak ≥99%untuk mengurangkan kandungan kekotoran seperti Fe₂o₃ (≤0.01%) dan Al₂o₃ (≤0.05%). Sebagai contoh, keluarkan kekotoran ferromagnet dalam pasir kuarza melalui pemisahan magnet, atau gunakan acar (seperti rawatan asid hidrofluorik) untuk mengeluarkan oksida logam yang dilampirkan ke permukaan.
Potassium hidroksida: Gunakan gred industri (kesucian ≥ 85%), dan secara ketat mengawal karbonatnya (≤ 1.0% dari segi k₂co₃) dan sulfat (≤ 0.1% dari segi k₂so₄). Potassium hidroksida boleh disucikan lagi dengan proses penyambungan semula untuk mengurangkan pengenalan kekotoran.
Proses pretreatment bahan mentah
Penghancuran pasir kuarza dan klasifikasi: Hancurkan pasir kuarza ke saiz zarah yang sesuai (seperti D90 ≤ 50μm) untuk meningkatkan kawasan hubungan tindak balas. Pada masa yang sama, keluarkan zarah kasar dan mineral kekotoran dengan klasifikasi aliran udara atau aliran udara untuk memastikan keseragaman saiz zarah bahan mentah.
Pengoptimuman pembubaran kalium hidroksida: Apabila membubarkan kalium hidroksida, gunakan air deionized dan mengawal suhu pembubaran (seperti 60-80 ℃) dan kelajuan kacau (seperti 200-300R/min) untuk memastikan pembubaran lengkap dan mengelakkan zarah yang tidak diselesaikan sisa.
(Ii) Pengoptimuman parameter proses pengeluaran
Pengoptimuman proses basah (mengambil kaedah fasa cecair sebagai contoh)
Suhu dan tekanan tindak balas: Potassium silikat dengan modulus 3.10-3.40 biasanya disediakan oleh tindak balas fasa cecair bertekanan. Kajian telah menunjukkan bahawa apabila suhu tindak balas meningkat dari 120 ℃ hingga 150 ℃ dan tekanan meningkat dari 0.3MPa hingga 0.6MPa, kadar pembubaran pasir kuarza dapat ditingkatkan sebanyak 30%-50%, dengan ketara mengurangkan zarah Sio₂ yang tidak aktif. Adalah disyorkan untuk mengawal suhu tindak balas pada 140-150 ℃, mengekalkan tekanan pada 0.5-0.6MPa, dan melanjutkan masa tindak balas kepada 4-6 jam untuk memastikan pasir kuarza dibubarkan sepenuhnya.
Nisbah bahan: Kawalan ketat nisbah molar (modulus) KOH dan SIO₂. Untuk produk dengan modulus sasaran 3.10-3.40, nisbah molar teoretikal (K₂o: SiO₂) ialah 1: 3.10-1: 3.40. Dalam pengeluaran sebenar, perkadaran KOH dapat meningkat dengan sewajarnya (seperti 5% -10% lebihan) untuk mempromosikan pembubaran SIO₂, tetapi KOH yang berlebihan harus dielakkan untuk menyebabkan produk menjadi terlalu beralkali dan meningkatkan kos.
Intensiti dan kaedah kacau: Gabungan pengaduk sauh dan pengaduk turbin digunakan. Pada peringkat awal tindak balas (0-2 jam), kelajuan tinggi (seperti 400R/min) digunakan untuk meningkatkan pemindahan massa. Pada peringkat kemudian (2-6 jam), kelajuan dikurangkan kepada 200R/min untuk mengelakkan pengadukan yang berlebihan, yang membawa kepada peningkatan penggunaan tenaga dan memakai peralatan dan kekotoran.
Pengoptimuman proses kering (kaedah lebur)
Suhu dan masa lebur: Reaksi kering memerlukan pasir kuarza dan kalium hidroksida untuk dicairkan pada suhu tinggi (biasanya ≥300 ℃). Meningkatkan suhu lebur hingga 350-400 ℃ dan memanjangkan masa penebat hingga 2-3 jam boleh membuat reaksi lebih lengkap. Sebagai contoh, pada 380 ℃ selama 2.5 jam, kadar penukaran pasir kuarza dapat mencapai lebih dari 98%, dengan ketara mengurangkan kandungan yang tidak larut.
Pemilihan peralatan lebur: Gunakan relau lebur yang dipenuhi dengan corundum atau kuarza untuk mengurangkan tindak balas kimia antara bahan peralatan dan reaktan (seperti pembubaran besi). Pada masa yang sama, kerap membersihkan lampiran di dinding relau untuk mengelakkan pengumpulan kekotoran.
(Iii) Teknologi Pembersihan dan Pemisahan
Proses penapisan
Kombinasi penapisan pelbagai peringkat:
Penapisan awal: Selepas cecair tindak balas disejukkan, penapis plat dan bingkai (bahan kain penapis adalah polipropilena, saiz liang 20-50μm) digunakan untuk menghilangkan kekotoran zarah yang lebih besar (seperti pasir kuarza yang tidak bereaksi, produk kakisan peralatan).
Penapisan halus: Penapisan halus dilakukan melalui teknologi penapisan membran (seperti membran seramik atau membran organik). Membran seramik (saiz liang 0.1-0.5μm) dapat mengekalkan lebih daripada 99% bahan yang tidak larut, dan tahan terhadap suhu tinggi dan mempunyai kestabilan kimia yang baik. Ia sesuai untuk larutan silikat kalium alkali. Sebagai contoh, menggunakan membran seramik dengan saiz liang 0.2μm dan penapisan pada tekanan 0.2-0.3MPa secara berkesan boleh mengeluarkan zarah tidak larut mikron.
Penggunaan alat bantu penapis: Tambah jumlah alat penapis yang sesuai (seperti bumi diatom dan perlit) sebelum penapisan. Struktur berliangnya dapat menyerap zarah -zarah kecil dan meningkatkan kecekapan penapisan dan kejelasan. Jumlah bantuan penapis yang ditambah biasanya 0.5% -1.0% daripada jisim cecair suapan, dan parameter tertentu perlu dioptimumkan melalui eksperimen.
Pemisahan centrifugal: Untuk penyelesaian silikat kalium dengan kelikatan yang rendah (seperti penyelesaian cair dalam lingkungan 34.0-37.0 darjah Baume), pemisah cakera boleh digunakan untuk pemisahan sentrifugal. Kelajuan sentrifugal dikawal pada 3000-5000R/min, dan masa sentrifugal adalah 10-20 minit, yang secara efektif dapat memisahkan zarah tidak larut dengan ketumpatan yang lebih tinggi (seperti pemfailan besi dan lumpur).
Pertukaran ion dan penjerapan:
Sekiranya bahan tidak larut mengandungi ion logam (seperti Fe³, al³), ia boleh dikeluarkan oleh resin pertukaran ion. Sebagai contoh, penggunaan resin pertukaran kation asid kuat (seperti resin asid sulfonik styrene) boleh menyerap kation seperti Fe³ dan Al³ dalam larutan, mengurangkan kandungan kekotoran logam, dan mengurangkan pemendakan hidroksida yang disebabkan oleh hidrolisis ion logam.
Penjerapan karbon aktif: Tambah 0.1% -0.3% karbon diaktifkan (kawasan permukaan tertentu ≥1000m²/g) kepada larutan, kacau dan adsorb selama 30-60 minit pada 50-60 ℃, yang boleh menghilangkan pigmen, bahan organik dan beberapa ion logam dan meningkatkan ketelusan larutan.
(Iv) Kawalan Alam Sekitar Peralatan dan Pengeluaran
Peralatan Peningkatan Bahan: Peralatan yang menghubungkan bahan -bahan, seperti reaktor, saluran paip, bekas penyimpanan, dan lain -lain, diperbuat daripada keluli tahan karat (seperti 316L), lapisan kaca atau polytetrafluoroethylene untuk mengelakkan penjanaan kekotoran seperti Fe² dan Fe³ kerana korosi keluli karbon biasa. Sebagai contoh, kadar kakisan keluli tahan karat hanya 1/100 daripada keluli karbon, yang dapat mengurangkan bahan tidak larut yang diperkenalkan oleh pakaian peralatan.
Kawalan Pembersihan Persekitaran Pengeluaran: Kemudahan bukti habuk (seperti sistem pembersihan udara) ditubuhkan dalam proses batching, reaksi, penapisan, dan lain-lain, dan salutan resin epoksi digunakan di lantai bengkel untuk mengurangkan pencemaran habuk. Pengendali perlu memakai pakaian kerja dan sarung tangan tanpa habuk untuk mengelakkan pengenalan kekotoran oleh manusia.
Pembersihan dan Penyelenggaraan Peralatan: Menetapkan prosedur pembersihan peralatan yang ketat. Selepas setiap pengeluaran, bilas reaktor dan saluran paip dengan air berair untuk memastikan tiada sisa bahan. Secara kerap melakukan pembersihan kimia (seperti menggunakan larutan alkali cair atau larutan asid sitrik) pada peralatan penapisan (seperti komponen membran) untuk memulihkan prestasi penapisan dan mengelakkan kekotoran menyekat lubang penapis.
(V) Kawalan proses penyimpanan dan pengangkutan
Pemilihan bekas penyimpanan: Gunakan tong plastik yang dimeteraikan (seperti tong HDPE) atau tangki keluli tahan karat untuk menyimpan silikat kalium cecair, dan elakkan menggunakan bekas menghakis seperti tong besi. Persekitaran penyimpanan harus sejuk dan kering, jauh dari gas berasid (seperti CO₂, SO₂) untuk mencegah karbonasi produk.
Perlindungan Proses Pengangkutan: Kenderaan pengangkutan mesti bersih dan kering untuk mengelakkan pencampuran dengan bahan kimia lain. Mengambil langkah teduhan semasa pengangkutan pada musim panas untuk mengelakkan suhu tinggi daripada menyebabkan volatilisasi produk atau kemerosotan; Perhatikan pemeliharaan haba pada musim sejuk untuk mencegah penyelesaian daripada pembekuan dan menyebabkan kerosakan struktur dan hujan.
Pengurusan Tempoh Penyimpanan: Tempoh penyimpanan produk biasanya tidak lebih dari 6 bulan, dan kandungan yang tidak larut perlu diuji semula selepas tempoh tersebut. Jika hujan dijumpai, ia boleh ditapis atau dipanaskan semula untuk membubarkan (seperti pemanasan hingga 60-80 ℃ dan kacau) sebelum digunakan.
3. Pemeriksaan kualiti dan pemantauan proses
(I) Kaedah dan piawaian pemeriksaan
Penentuan kandungan tidak larut: Rujuk kepada standard GB/T 26524-2011 "Potassium Silicate Perindustrian" dan gunakan kaedah berat untuk penentuan. Langkah -langkah tertentu ialah: Ambil jumlah sampel tertentu, penapisnya dengan kertas penapis kuantitatif, basuh residu dengan air panas sehingga tidak ada ion kalium (ujian dengan larutan natrium tetraphenylborate), keringkan ke berat badan yang tetap, dan kirakan pecahan massa bahan tidak larut. Matlamatnya adalah untuk mengawal kandungan yang tidak larut kepada ≤0.1% (pecahan massa).
Petunjuk lain yang berkaitan dengan pengesanan: Secara serentak memantau ijazah Baume produk, ketumpatan, kandungan silika, kandungan kalium oksida, modulus dan petunjuk lain untuk memastikan prestasi utama produk tidak terjejas semasa mengurangkan bahan yang tidak larut. Sebagai contoh, jika proses penapisan menyebabkan kandungan SIO₂ berkurangan, ia boleh dikompensasi dengan menyesuaikan nisbah bahan tindak balas.
(Ii) sistem pemantauan proses
Pemeriksaan bahan mentah memasuki kilang: Apabila setiap kumpulan pasir kuarza dan kalium hidroksida memasuki kilang, kandungan kekotorannya (seperti Fe₂o₃, Al₂o₃, karbonat, dan lain -lain) diuji. Bahan -bahan mentah yang tidak layak dilarang sama sekali dimasukkan ke dalam pengeluaran.
Pemantauan dalam talian: Sensor pH, sensor suhu, dan sensor tekanan dipasang dalam reaktor untuk memantau proses tindak balas dalam masa nyata. Apabila nilai pH atau suhu menyimpang dari julat set, penggera automatik dikeluarkan dan parameter proses diselaraskan.
Pengesanan Produk Perantaraan: Selepas tindak balas selesai, sampel diambil sebelum penapisan untuk mengesan kandungan yang tidak larut. Jika ia melebihi piawaian, ia perlu ditapis semula atau dikembalikan ke relau untuk reaksi. Selepas penapisan dan sebelum pembungkusan, sampel diambil semula untuk ujian untuk memastikan produk siap memenuhi keperluan kualiti.
4. Asas praktikal dan kelebihan
Sebagai perusahaan yang mengkhususkan diri dalam pengeluaran produk silikon anorganik, Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd mempunyai pengumpulan teknikal yang unik dalam peraturan silika koloid dan mikrostruktur silikat, yang menyediakan sokongan teoretikal untuk mengoptimumkan proses pengeluaran potassium silikat cecair. Barisan pengeluaran sedia ada syarikat mempunyai kapasiti pengeluaran kecekapan tinggi dan dengan cepat dapat bertindak balas terhadap keperluan pengoptimuman proses, seperti menyesuaikan sistem pengadukan reaktor atau memperkenalkan peralatan penapisan membran untuk mencapai kawalan yang tepat terhadap kandungan yang tidak larut.
Di samping itu, syarikat itu memberi tumpuan kepada penyelesaian produk yang disesuaikan. Dalam penyelidikan teknikal dan pembangunan mengurangkan kandungan yang tidak larut, ia dapat menggabungkan keperluan aplikasi pelanggan yang berlainan (seperti keperluan yang tinggi untuk ketelusan dalam industri salutan dan kepekaan industri faundri kepada kekotoran) untuk menyediakan cadangan pelarasan proses yang disasarkan. Pada masa yang sama, bergantung pada pelbagai senario aplikasi pasaran (meliputi elektronik, pakaian, pembuatan kertas dan bidang lain), syarikat itu dapat terus memperbaiki proses pengeluaran melalui maklum balas hiliran, membentuk kitaran yang baik "R & D - Pengeluaran - Aplikasi - Pengoptimuman".
