1. Nestemäisen kaliumsilikaatin ominaisuudet ja liukenemattomien lähteiden analyysi
Yhtenä Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd.:n tärkeistä tuotteista nestemäistä kaliumsilikaattia (moduuli 3,10-3,40) käytetään laajalti epäorgaanisissa vesipohjaisissa pinnoitteissa, lattian kovetusaineissa, hitsaustankojen liimoissa ja muilla aloilla sen erinomaisen suorituskyvyn (kuten korkea ulkonäön läpinäkyvyys ja vahva alkalisuus) ansiosta. Jos tuotteessa on kuitenkin liukenemattomia aineita, se ei vaikuta ainoastaan sen ulkonäön laatuun, vaan sillä voi myös olla negatiivinen vaikutus loppupään sovellusten suorituskykyyn, kuten maalisuuttimen tukkeutuminen ja liiman tasaisuuden heikkeneminen. Siksi liukenemattoman sisällön vähentäminen on keskeinen linkki tuotteiden laadun parantamisessa.
Kemiallisen koostumuksen ja tuotantoprosessin näkökulmasta liukenemattomat aineet nestemäiseen kaliumsilikaattiin, jonka moduuli (M): 3,10-3,40, tulevat pääasiassa seuraavista näkökohdista:
Raaka-aineiden epäpuhtaudet: Pääraaka-aineet kaliumsilikaatin valmistuksessa ovat kvartsihiekka (sisältää SiO2), kaliumhydroksidi (KOH) jne. Jos kvartsihiekka sisältää epäpuhtauksia mineraaleja, kuten Fe₂O3, Al2O3, CaO (kuten hydroksia), sisältää epäpuhtauksia, kuten maasälpää tai kaliumia, jne. ja sulfaatit, nämä epäpuhtaudet eivät ehkä pysty täysin osallistumaan reaktioon korkean lämpötilan sulamis- tai nestefaasireaktion aikana, jolloin muodostuu liukenemattomia jäämiä.
Epätäydelliset reaktiotuotteet: Kaliumsilikaatti valmistetaan yleensä sulattamalla kvartsihiekkaa ja kaliumhydroksidia korkeassa lämpötilassa (kuivamenetelmä) tai nestefaasireaktiolla paineistetuissa olosuhteissa (märkämenetelmä). Jos prosessiparametreja, kuten reaktiolämpötilaa, painetta ja aikaa, ei säädetä kunnolla, kvartsihiekka ei välttämättä liukene täysin, jolloin muodostuu reagoimattomia SiO2-hiukkasia.
Tuotantoprosessin saastuminen: Tuotantolaitteiden (kuten reaktorien ja putkien) sisäseinillä olevat korroosiotuotteet (kuten rautaoksidit), kuljetuksen aikana sekoittuneet mekaaniset epäpuhtaudet (kuten pöly ja metallijätteet) sekä tuotantoympäristössä olevat epäpuhtaudet voivat tuoda sisään liukenemattomia aineita.
Muutokset varastoinnissa ja kuljetuksessa: Jos nestemäinen kaliumsilikaatti joutuu kosketuksiin ilman hiilidioksidin kanssa varastoinnin aikana, voi tapahtua karbonoitumista, jolloin muodostuu K2CO3- ja SiO2-saostumia; lisäksi jos varastosäiliön materiaali reagoi kemiallisesti tuotteen kanssa, voi muodostua myös liukenematonta ainetta.
2. Tekniset polut liukenemattoman aineen pitoisuuden vähentämiseksi
(I) Raaka-aineen optimointi ja esikäsittely
Valitse erittäin puhtaita raaka-aineita
Kvartsihiekka: Valitse erittäin puhdas kvartsihiekka, jonka SiO₂-pitoisuus on ≥99 % epäpuhtauksien, kuten Fe₂O3 (≤0,01 %) ja Al2O3 (≤0,05 %) vähentämiseksi. Poista esimerkiksi ferromagneettiset epäpuhtaudet kvartsihiekasta magneettierotuksen avulla tai käytä peittausta (kuten fluorivetyhappokäsittelyä) pintaan kiinnittyneiden metallioksidien poistamiseen.
Kaliumhydroksidi: Käytä teollista laatua 1 (puhtaus ≥ 85 %) ja valvo tiukasti sen karbonaattia (≤ 1,0 % K2CO3:na) ja sulfaattia (≤ 0,1 % K2SO4:na). Kaliumhydroksidia voidaan edelleen puhdistaa uudelleenkiteytysprosessilla epäpuhtauksien sisäänpääsyn vähentämiseksi.
Raaka-aineiden esikäsittelyprosessi
Kvartsihiekan murskaus ja luokitus: murskaa kvartsihiekka sopivaan hiukkaskokoon (esim. D90 ≤ 50 μm) reaktion kosketuspinnan lisäämiseksi. Samanaikaisesti poista karkeat hiukkaset ja epäpuhtausmineraalit seulomalla tai ilmavirtaluokituksella varmistaaksesi raaka-aineen hiukkaskoon tasaisuuden.
Kaliumhydroksidin liukenemisen optimointi: Kun liuotetaan kaliumhydroksidia, käytä deionisoitua vettä ja säädä liukenemislämpötilaa (kuten 60-80 ℃) ja sekoitusnopeutta (kuten 200-300 r/min), jotta varmistetaan täydellinen liukeneminen ja vältetään liukenemattomien hiukkasten jääminen.
(II) Tuotantoprosessin parametrien optimointi
Märkäprosessin optimointi (esimerkiksi nestefaasimenetelmä)
Reaktiolämpötila ja paine: Kaliumsilikaatti, jonka moduuli on 3,10-3,40, valmistetaan yleensä paineistetulla nestefaasireaktiolla. Tutkimukset ovat osoittaneet, että kun reaktiolämpötila nousee 120 ℃:sta 150 ℃:seen ja paine nousee 0,3 MPa:sta 0,6 MPa:iin, kvartsihiekan liukenemisnopeutta voidaan lisätä 30–50 %, mikä vähentää merkittävästi reagoimattomia SiO2-hiukkasia. On suositeltavaa säätää reaktiolämpötila 140-150 ℃, pitää paine 0,5-0,6 MPa:ssa ja pidentää reaktioaikaa 4-6 tuntiin varmistaakseen, että kvartsihiekka on täysin liuennut.
Materiaalisuhde: Säädä tiukasti KOH:n ja SiO₂:n moolisuhdetta (moduulia). Tuotteille, joiden tavoitemoduuli on 3,10-3,40, teoreettinen moolisuhde (K20:SiO2) on 1:3,10-1:3,40. Varsinaisessa tuotannossa KOH:n osuutta voidaan nostaa tarkoituksenmukaisesti (esim. 5-10 % ylimäärä) Si02:n liukenemisen edistämiseksi, mutta liiallista KOH:ta tulisi välttää, jotta tuote muuttuisi liian emäksiseksi ja nostaisi kustannuksia.
Sekoituksen voimakkuus ja menetelmä: Käytetään ankkurisekoittimen ja turbiinisekoittimen yhdistelmää. Reaktion alkuvaiheessa (0-2 tuntia) käytetään suurta nopeutta (kuten 400 r/min) massansiirron tehostamiseksi. Myöhemmässä vaiheessa (2-6 tuntia) nopeus lasketaan 200 r/min, jotta vältetään liiallinen sekoittuminen, mikä johtaa lisääntyneeseen energiankulutukseen ja laitteiden kulumiseen ja epäpuhtauksiin.
Kuivaprosessin optimointi (sulatusmenetelmä)
Sulamislämpötila ja -aika: Kuiva reaktio vaatii kvartsihiekan ja kaliumhydroksidin sulattamista korkeassa lämpötilassa (yleensä ≥300 ℃). Sulamislämpötilan nostaminen 350-400 ℃:een ja eristysajan pidentäminen 2-3 tuntiin voi tehdä reaktiosta täydellisemmän. Esimerkiksi 380 ℃:ssa 2,5 tunnin ajan kvartsihiekan muuntonopeus voi nousta yli 98 %:iin, mikä vähentää merkittävästi liukenematonta pitoisuutta.
Sulatuslaitteiden valinta: Käytä korundilla tai kvartsilla vuorattua sulatusuunia vähentääksesi laitemateriaalin ja lähtöaineiden välistä kemiallista reaktiota (kuten raudan liukenemista). Puhdista samalla säännöllisesti uunin seinän kiinnikkeet välttääksesi epäpuhtauksien kerääntymisen.
(III) Puhdistus- ja erotustekniikka
Suodatusprosessi
Monivaiheinen suodatusyhdistelmä:
Esisuodatus: Reaktionesteen jäähtymisen jälkeen käytetään levy- ja runkosuodatinta (suodatinkangasmateriaali polypropeenia, huokoskoko 20-50 μm) poistamaan suurempia partikkelepäpuhtauksia (kuten reagoimaton kvartsihiekka, laitteiden korroosiotuotteet).
Hienosuodatus: Hienosuodatus suoritetaan kalvosuodatustekniikalla (kuten keraaminen kalvo tai orgaaninen kalvo). Keraaminen kalvo (huokoskoko 0,1-0,5 μm) voi pidättää yli 99% liukenemattomasta aineesta ja kestää korkeita lämpötiloja ja sillä on hyvä kemiallinen stabiilisuus. Se sopii erittäin alkaliselle kaliumsilikaattiliuokselle. Esimerkiksi käyttämällä keraamista kalvoa, jonka huokoskoko on 0,2 μm ja suodatusta 0,2-0,3 MPa paineessa, voidaan tehokkaasti poistaa mikronikokoiset liukenemattomat hiukkaset.
Suodatusapuaineiden käyttö: Lisää sopiva määrä suodatusapuaineita (kuten piimaata ja perliittiä) ennen suodatusta. Sen huokoinen rakenne voi imeä pieniä hiukkasia ja parantaa suodatuksen tehokkuutta ja selkeyttä. Lisättävän suodatusapuaineen määrä on yleensä 0,5–1,0 % syöttönesteen massasta, ja erityiset parametrit on optimoitava kokein.
Keskipakoerotus: Kaliumsilikaattiliuoksille, joilla on alhainen viskositeetti (kuten laimeat liuokset välillä 34,0-37,0 Baume), voidaan käyttää kiekkoerotinta keskipakoerotukseen. Keskipakonopeutta säädetään 3000-5000r/min ja keskipakoaika on 10-20 minuuttia, mikä erottaa tehokkaasti liukenemattomat hiukkaset, joilla on suurempi tiheys (kuten rautaviilat ja mutaa).
Ioninvaihto ja adsorptio:
Jos liukenematon aines sisältää metalli-ioneja (kuten Fe³ , Al³ ), se voidaan poistaa ioninvaihtohartsilla. Esimerkiksi vahvan happaman kationinvaihtohartsin (kuten styreenisulfonihappohartsin) käyttö voi adsorboida liuokseen kationeja, kuten Fe³ ja Al³, vähentää metalliepäpuhtauksien pitoisuutta ja vähentää metalli-ionien hydrolyysin aiheuttamaa hydroksidien saostumista.
Aktiivihiilen adsorptio: Lisää 0,1-0,3 % aktiivihiiltä (ominaispinta-ala ≥1000m²/g) liuokseen, sekoita ja adsorboi 30-60 minuuttia 50-60 ℃:ssa, mikä voi poistaa pigmenttejä, orgaanista ainetta ja joitakin metalli-ioneja ja parantaa liuoksen läpinäkyvyyttä.
(IV) Laitteiden ja tuotantoympäristön valvonta
Laitteiden materiaalipäivitys: Laitteet, jotka koskettavat materiaaleja, kuten reaktorit, putkistot, varastosäiliöt jne., on valmistettu ruostumattomasta teräksestä (kuten 316L), lasivuorauksesta tai polytetrafluorietyleenistä, jotta vältetään epäpuhtauksien, kuten Fe² ja Fe³, muodostuminen tavallisen hiiliteräksen korroosiosta. Esimerkiksi ruostumattoman teräksen korroosionopeus on vain 1/100 hiiliteräksestä, mikä voi merkittävästi vähentää laitteiden kulumisen aiheuttamaa liukenematonta ainetta.
Tuotantoympäristön puhtauden valvonta: Pölynkestävät tilat (kuten ilmanpuhdistusjärjestelmät) perustetaan annostelu-, reaktio-, suodatusprosesseihin jne., ja työpajan lattialla käytetään epoksihartsipinnoitetta pölysaasteen vähentämiseksi. Käyttäjien on käytettävä pölyttömiä työvaatteita ja käsineitä, jotta ihmiset eivät pääse epäpuhtauksia.
Laitteiden puhdistus ja huolto: Ota käyttöön tiukat laitteiden puhdistusmenettelyt. Huuhtele reaktori ja putkistot jokaisen tuotannon jälkeen deionisoidulla vedellä varmistaaksesi, ettei niissä ole materiaalijäämiä. Suodatuslaitteiston (kuten kalvokomponenttien) kemiallinen puhdistus (kuten käyttämällä laimeaa alkaliliuosta tai sitruunahappoliuosta) säännöllisin väliajoin suodatustehokkuuden palauttamiseksi ja suodattimen reikien tukkimisen välttämiseksi.
(V) Varastointi- ja kuljetusprosessin ohjaus
Varastointisäiliön valinta: Käytä suljettuja muovitynnyreitä (kuten HDPE-tynnyreitä) tai ruostumattomasta teräksestä valmistettuja säiliöitä nestemäisen kaliumsilikaatin säilyttämiseen ja vältä syövyttäviä säiliöitä, kuten rautatynnyreitä. Varastointiympäristön tulee olla viileä ja kuiva, poissa happamista kaasuista (kuten CO₂, SO2), jotta estetään tuotteen karbonoituminen.
Kuljetusprosessin suojaus: Kuljetusajoneuvon on oltava puhdas ja kuiva, jotta se ei sekoitu muihin kemikaaleihin. Suorita varjostustoimenpiteitä kuljetuksen aikana kesällä, jotta korkea lämpötila ei aiheuta tuotteen haihtumista tai huononemista; kiinnitä huomiota lämmönsäilytykseen talvella, jotta liuos ei jääty ja aiheuta rakennevaurioita ja saostumista.
Varastointiajan hallinta: Tuotteen säilytysaika on yleensä enintään 6 kuukautta, ja liukenematon sisältö on testattava uudelleen ajanjakson jälkeen. Jos saostumaa havaitaan, se voidaan suodattaa tai lämmittää uudelleen liukenemaan (kuten lämmittää 60-80 ℃ ja sekoittaa) ennen käyttöä.
3. Laaduntarkastus ja prosessin valvonta
(I) Tarkastusmenetelmät ja -standardit
Liukenemattoman sisällön määritys: Katso GB/T 26524-2011 "Teollinen kaliumsilikaatti" -standardi ja käytä määritykseen painomenetelmää. Tarkat vaiheet ovat: ota tietty määrä näytettä, suodata se kvantitatiivisella suodatinpaperilla, pese jäännös kuumalla vedellä, kunnes kaliumioneja ei enää ole (testi natriumtetrafenyyliboraattiliuoksella), kuivaa se vakiopainoon ja laske liukenemattoman aineen massaosuus. Tavoitteena on säädellä liukenematon pitoisuus ≤ 0,1 %:iin (massaosuus).
Muihin indikaattoreihin liittyvä havaitseminen: Tarkkaile samanaikaisesti tuotteen Baume-astetta, tiheyttä, piidioksidipitoisuutta, kaliumoksidipitoisuutta, moduulia ja muita indikaattoreita varmistaaksesi, että tuotteen pääsuorituskyky ei vaikuta liukenemattomien aineiden vähentämiseen. Esimerkiksi jos suodatusprosessi aiheuttaa SiO2-pitoisuuden vähenemisen, se voidaan kompensoida säätämällä reaktiomateriaalien suhdetta.
(II) Prosessin seurantajärjestelmä
Tehtaalle saapuvien raaka-aineiden tarkastus: Kun jokainen kvartsihiekka- ja kaliumhydroksidierä saapuu tehtaalle, sen epäpuhtauspitoisuus (kuten Fe2O3, Al2O3, karbonaatti jne.) testataan. Kvalifioimattomien raaka-aineiden tuotantoon saattaminen on ehdottomasti kielletty.
Online-valvonta: Reaktoriin asennetaan pH-anturit, lämpötila- ja paineanturit, jotka valvovat reaktioprosessia reaaliajassa. Kun pH-arvo tai lämpötila poikkeaa asetetusta alueesta, annetaan automaattinen hälytys ja prosessiparametreja säädetään.
Välituotteen havaitseminen: Kun reaktio on päättynyt, näytteet otetaan ennen suodatusta liukenemattoman sisällön havaitsemiseksi. Jos se ylittää standardin, se on suodatettava uudelleen tai palautettava uuniin reaktiota varten. Suodatuksen jälkeen ja ennen pakkaamista otetaan uudelleen näytteitä testausta varten, jotta varmistetaan, että lopputuote täyttää laatuvaatimukset.
4. Käytännön perusta ja edut
Epäorgaanisten piituotteiden tuotantoon erikoistuneena yrityksenä Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd:llä on ainutlaatuinen tekninen kertymä kolloidisen piidioksidin ja silikaatin mikrorakenteen säätelyssä, mikä tarjoaa teoreettista tukea nestemäisen kaliumsilikaatin tuotantoprosessin optimointiin. Yhtiön olemassa olevilla tuotantolinjoilla on tehokas tuotantokapasiteetti ja ne pystyvät reagoimaan nopeasti prosessin optimointitarpeisiin, kuten reaktorin sekoitusjärjestelmän säätöön tai kalvosuodatuslaitteiden käyttöönottoon liukenemattoman sisällön tarkan hallinnan saavuttamiseksi.
Lisäksi yritys keskittyy räätälöityihin tuoteratkaisuihin. Liukenemattoman sisällön vähentämisen teknisessä tutkimuksessa ja kehittämisessä se voi yhdistää eri asiakkaiden sovellustarpeita (kuten pinnoitusteollisuuden korkeat läpinäkyvyysvaatimukset ja valimoteollisuuden herkkyys epäpuhtauksille) tarjotakseen kohdennettuja prosessinsäätöehdotuksia. Samaan aikaan, tukeutuen laajaan valikoimaan markkinasovellusskenaarioita (joka kattaa elektroniikan, vaatetuksen, paperinvalmistuksen ja muut alat), yritys voi jatkuvasti parantaa tuotantoprosessia loppupään palautteen avulla, mikä muodostaa hyödyllisen "T&K - tuotanto - sovellus - optimointi" -kierron.
