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硅酸鈉
發(fā)布時間:2016-11-29 來源:未知     分享到:
  俗稱泡花堿,是一種水溶性硅酸鹽,其水溶液俗稱水玻璃,是一種礦黏合劑。其化學式為R2O·nSiO2,式中R2O為堿金屬氧化物,n為二氧化硅與堿金屬氧化物摩爾數(shù)的比值,稱為水玻璃的摩數(shù)。建筑上常用的水玻璃是硅酸鈉的水溶液。(Na2O·nSiO2)

  產(chǎn)品信息

  上游原料:1,4-萘醌、純堿、二氧化硅、硅膠、硅砂、硫酸、硫酸鈉、煤、燒堿、碳酸鈉、重油

  下游產(chǎn)品:膏狀氣刀涂料高嶺土、填料高嶺土、粉狀速溶硅酸鈉、改性硅酸鈉、硅酸鋰、偏硅酸鈉、偏硅酸鈉(五水)、二氧化硅、聚乙烯醇水玻璃內(nèi)墻涂料、內(nèi)外墻涂料、鉻酸鉛、硅酸鈉、肥皂、合成洗衣粉、洗衣膏

  管制信息

  本品不受管制。

  基本性質(zhì)

  中國國家標準:GB/T 4209-2008

  理化性能

  粘結(jié)力強、強度較高,耐酸性、耐熱性好,耐堿性和耐水性差。

  化學式

  Na2SiO3·9H2O

  分子質(zhì)量

  284.20

  性狀

  無色正交雙錐結(jié)晶或白色至灰白色塊狀物或粉末。能風化。在100℃時失去6分子結(jié)晶水。易溶于水,溶于稀氫氧化鈉溶液,不溶于乙醇和酸。熔點1088℃。低毒,半數(shù)致死量(大鼠,經(jīng)口)1280mg/kg(無結(jié)晶水)

  儲存

  密封陰涼干燥保存。

  用途

  分析試劑、防火劑、黏合劑。

  水玻璃的用途

  A、涂刷材料表面,提高其抗風化能力 以密度為1.35g/cm?的水玻璃浸漬或涂刷黏土磚、水泥混凝土、硅酸鹽混凝土、石材等多孔材料,可提高材料的密實度、強度、抗?jié)B性、抗凍性及耐水性等。

  B、加固土 將水玻璃和氯化鈣溶液交替壓注到土中,生成的硅酸凝膠在潮濕環(huán)境下,因吸收土中水分處于膨脹狀態(tài),使土固結(jié)。

  C、配制速凝防水劑。

  D、修補磚墻裂縫 將水玻璃、?;郀t礦渣粉、砂及氟硅酸鈉按適當比例拌合后,直接壓入磚墻裂縫,可起到粘結(jié)和補強作用。

  E、硅酸鈉水溶液可做防火門的外表面。

  F、可用來制作耐酸膠泥,用于爐窖類的內(nèi)襯。物化性質(zhì)

  G、制備硅膠

  分子式

  Na2O·nSiO2

  分子量:122.054

  CAS NO.:1344-09-8

  石英砂和堿的配合比例即SiO2和Na2O的摩爾比決定著硅酸鈉的模數(shù)n,模數(shù)即顯示硅酸鈉的組成,模數(shù)是硅酸鈉的重要參數(shù),一般在1.5~3.5之間。模數(shù)越大,固體硅酸鈉越難溶于水,n為1時常溫水即能溶解,n加大時需熱水才能溶解, n大于3時需4個大氣壓以上的蒸汽才能溶解。硅酸鈉模數(shù)越大,氧化硅含量越多,硅酸鈉粘度增大,易于分解硬化,粘結(jié)力增大,因此不同模數(shù)的硅酸鈉有著不同的用處。廣泛應用于普通鑄造、精密鑄造、造紙、陶瓷、粘土、選礦、高嶺土、洗滌等眾多領域。

  變質(zhì)原理

  Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3

  技術(shù)指標

  硅酸鈉水溶液的技術(shù)指標

  標技術(shù)指標技術(shù)指標技術(shù)指標

  用途

  水玻璃[3]  的用途非常廣泛,幾乎遍及國民經(jīng)濟的各個部門。在化工系統(tǒng)被用來制造硅膠、白炭黑、沸石分子篩、五水偏硅酸鈉、硅溶膠、層硅及速溶粉狀硅酸鈉、硅酸鉀鈉等各種硅酸鹽類產(chǎn)品,是硅化合物的基本原料。在經(jīng)濟發(fā)達國家,以硅酸鈉為原料的深加工系列產(chǎn)品已發(fā)展到50余種,有些已應用于高、精、尖科技領域;在輕工業(yè)中是洗衣粉、肥皂等洗滌劑中不可缺少的原料,也是水質(zhì)軟化劑、助沉劑;在紡織工業(yè)中用于助染、漂白和漿紗;在機械行業(yè)中廣泛用于鑄造、砂輪制造和金屬防腐劑等;在建筑行業(yè)中用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、土壤固化劑、耐火材料等;在農(nóng)業(yè)方面可制造硅素肥料;另外用作石油催化裂化的硅鋁催化劑、肥皂的填料、瓦楞紙的膠粘劑、實驗室坩堝等耐高溫材料、金屬防腐劑、水軟化劑、洗滌劑助劑、耐火材料和陶瓷原料、紡織品的漂、染和漿料、礦山選礦、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制膠粘劑等。

  分述如下:

  提高抗風化能力

  水玻璃溶液涂刷或浸漬材料后,能滲入縫隙和孔隙中,固化的硅凝膠能堵塞毛細孔通道,提高材料的密度和強度,從而提高材料的抗風化能力。但水玻璃不得用來涂刷或浸漬石膏制品。因為水玻璃與石膏反應生成硫酸鈉(Na2SO4),在制品孔隙內(nèi)結(jié)晶膨脹,導致石膏制品開裂破壞。

  加固土壤

  將水玻璃與氯化鈣溶液交替注入土壤中,兩種溶液迅速反應生成硅膠和硅酸鈣凝膠,起到膠結(jié)和填充孔隙的作用,使土壤的強度和承載能力提高。常用于粉土、砂土和填土的地基加固,稱為雙液注漿。

  配制速凝防水劑

  水玻璃可與多種礬配制成速凝防水劑,用于堵漏、填縫等局部搶修。這種多礬防水劑的凝結(jié)速度很快,一般為幾分鐘,其中四礬防水劑不超過1min,故工地上使用時必須做到即配即用。

  多礬防水劑常用膽礬(硫酸銅)、紅礬(重鉻酸鉀,K2Cr2O7)、明礬(也稱白礬,硫酸鋁鉀)、紫礬等四種礬。

  配制耐酸膠凝

  耐酸膠凝是用水玻璃和耐酸粉料(常用石英粉)配制而成。與耐酸砂漿和混凝土一樣,主要用于有耐酸要求的工程。如硫酸池等。

  配制耐熱砂漿

  水玻璃膠凝主要用于耐火材料的砌筑和修補。水玻璃耐熱砂漿和混凝土主要用于高爐基礎和其他有耐熱要求的結(jié)構(gòu)部位。

  防腐工程應用

  改性水玻璃耐酸泥是耐酸腐蝕重要材料,主要特性是耐酸、耐溫、密實抗?jié)B、價格低廉、使用方便??砂韬统赡退崮z泥、耐酸沙漿和耐酸混凝土,適用于化工、冶金、電力、煤炭、紡織等部門各種結(jié)構(gòu)的防腐蝕工程,是紡酸建筑結(jié)構(gòu)貯酸池、耐酸地坪、以及耐酸表面砌筑的理想材料。

  黏結(jié)劑

  五十年代水玻璃吹二氧化碳工藝廣泛應用,該工藝水玻璃加入量高、潰散性差,舊砂不能回用,浪費硅砂資源,大量外排固體廢棄物,破壞生態(tài)環(huán)境,生產(chǎn)鑄件質(zhì)量粗糙,使其面臨被淘汰。

  酯硬化新型水玻璃自硬砂1999年問世,水玻璃加入量1.8~3.0%,強度高、潰散性好、舊砂可再生回用,回用率80~90%,可使用時間可調(diào),可用于機械化造型生產(chǎn)線,也可用于單件小批量生產(chǎn)??缮a(chǎn)幾公斤至幾百噸的各種鑄件,現(xiàn)已在鐵路車輛、冶金機械、重型機械、礦山機械、通用機械廠幾十家企業(yè)推廣應用。

  新型水玻璃被稱為符合可持續(xù)發(fā)展的綠色環(huán)保型鑄造黏結(jié)劑。

  主要特點粘結(jié)力高

  水玻璃硬化后的主要成分為硅凝膠和固體,比表面積大,因而具有較高的粘結(jié)力。但水玻璃自身質(zhì)量、配合料性能及施工養(yǎng)護對強度有顯著影響。

  耐酸性好

  可以抵抗除氫氟酸(HF)、熱磷酸和高級脂肪酸以外的幾乎所有無機和有機酸。

  耐熱性好

  硬化后形成的二氧化硅網(wǎng)狀骨架,在高溫下強度下降很小,當采用耐熱耐火骨料配制水玻璃砂漿和混凝土時,耐熱度可達1000℃。因此水玻璃混凝土的耐熱度,也可以理解為主要取決于骨料的耐熱度。

  耐堿性和耐水性差

  因和混合后易均溶于堿,故水玻璃不能在堿性環(huán)境中使用。同樣由于NaF、Na2CO3均溶于水而不耐水,但可采用中等濃度的酸對已硬化水玻璃進行酸洗處理,提高耐水性。

  相關知識水玻璃基本知識

  常用的水玻璃分為鈉水玻璃和鉀水玻璃兩類,俗稱泡花堿。鈉水玻璃為硅酸鈉水溶液,分子式為Na2O·nSiO2。鉀水玻璃為硅酸鉀水溶液,分子式為K2O·nSiO2。土木工程中主要使用鈉水玻璃。當工程技術(shù)要求較高時也可采用鉀水玻璃。優(yōu)質(zhì)純凈的水玻璃為無色透明的粘稠液體,溶于水。當含有雜質(zhì)時呈淡黃色或青灰色。

  鈉水玻璃分子式中的m稱為水玻璃的模數(shù),代表Na2O和SiO2的摩爾比,是非常重要的參數(shù)。n值越大,水玻璃的粘度越高,但水中的溶解能力下降。當n大于3.0時,只能溶于熱水中,給使用帶來麻煩。n值越小,水玻璃的粘度越低,越易溶于水。土木工程中常用模數(shù)n為2.6~2.8,既易溶于水又有較高的強度。

  我國生產(chǎn)的水玻璃模數(shù)一般在2.4~3.3之間。水玻璃在水溶液中的含量(或稱濃度)常用密度或者波美度表示。土木工程中常用水玻璃的密度一般為1.36~1.50g/cm?,相當于波美度38.4~48.3 。密度越大,水玻璃含量越高,粘度越大。

  水玻璃通常采用石英粉(SiO2)加上純堿(Na2CO3),在1300~1400℃的高溫下煅燒生成液體硅酸鈉 ,從爐出料口流出、制塊或水淬成顆粒。再在高溫或高溫高壓水中溶解,制得溶液狀水玻璃產(chǎn)品。

  水玻璃的凝結(jié)固化

  水玻璃在空氣中的凝結(jié)固化與石灰的凝結(jié)固化非常相似,主要通過碳化和脫水結(jié)晶固結(jié)兩個過程來實現(xiàn)。

  隨著碳化反應的進行,硅膠含量增加,接著自由水分蒸發(fā)和硅膠脫水成固體而凝結(jié)硬化,其特點是:

  1.速度慢。由于空氣中CO2濃度低,故碳化反應及整個凝結(jié)固化過程十分緩慢。

  2.體積收縮。

  3.強度低。

  為加速水玻璃的凝結(jié)固化速度和提高強度,水玻璃使用時一般要求加入固化劑氟硅酸鈉,分子式為Na2SiF6。

  氟硅酸鈉的摻量一般為12%~15%。摻量少,凝結(jié)固化慢,且強度低;摻量太多,則凝結(jié)硬化過快,不便施工操作,而且硬化后的早期強度雖高,但后期強度明顯降低。因此,使用時應嚴格控制固化劑摻量,并根據(jù)氣溫、濕度、水玻璃的模數(shù)、密度在上述范圍內(nèi)適當調(diào)整。即:氣溫高、模數(shù)大、密度小時選下限,反之亦然。

  速溶粉狀

  速溶粉狀硅酸鈉又稱速溶泡花堿、水合硅酸鈉。該產(chǎn)品外觀潔白,呈粉末狀,均勻性好。運輸、儲存和使用非常方便,特別適用于機械化、自動化操作。廣泛應用于冶金、電力、石化及建材工業(yè)中。被用來做為不定形耐火材料中的粘結(jié)劑、工業(yè)清洗劑、防腐劑,在制皂和耐酸水泥、精細陶瓷工業(yè)以及精密鑄造業(yè)的快干劑和增強劑等。速溶粉狀硅酸鈉產(chǎn)品還具有液體泡花堿所具有的一切性能和應用。速溶粉狀硅酸鈉分子式Na2O·mSiO2·nH2O,式量一般在280~350之間。與通過機械粉碎的無水粉末狀硅酸鈉相比,前者有許多寶貴性質(zhì),如水溶速度、純凈程度等。 速溶粉狀硅酸鈉屬于精細化工產(chǎn)品,系對干法(芒硝法、純堿法)泡花堿經(jīng)過化料、過濾、調(diào)模、噴霧干燥等加工過程制得的。

  危險性健康危害

  吸入本品蒸氣或霧對呼吸道粘膜有刺激和腐蝕性,可引起化學性肺炎。液體或霧對眼有強烈刺激性,可致結(jié)膜和角膜潰瘍。皮膚接觸液體可引起皮炎或灼傷。攝入本品液體腐蝕消化道,出現(xiàn)惡心、嘔吐、頭痛、虛弱及腎損害。

  燃爆危險

  本品不燃,具腐蝕性、強刺激性,可致人體灼傷。

  處理措施急救措施

  皮膚接觸:立即脫去污染的衣著,用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。

  眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。

  吸入:迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫(yī)。

  食入:用水漱口,給飲牛奶或蛋清。就醫(yī)。

  消防措施

  危險特性:未有特殊的燃燒爆炸特性。

  有害燃燒產(chǎn)物:氧化硅。

  滅火方法:本品不燃。消防人員必須佩戴過濾式防毒面具(全面罩)或隔離式呼吸器、穿全身防火防毒服,在上風向滅火。盡可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻,直至滅火結(jié)束。迅速切斷氣源,然后根據(jù)著火原因選擇適當滅火劑滅火。

  泄漏應急處理

  迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū),并進行隔離,嚴格限制出入。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防毒服。盡可能切斷泄漏源。若是液體。小量泄漏:用大量水沖洗,洗水稀釋后放入廢水系統(tǒng)。大量泄漏:構(gòu)筑圍堤或挖坑收容。用泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)S檬占鲀?nèi),回收或運至廢物處理場所處置。若是固體,用潔凈的鏟子收集于干燥、潔凈、有蓋的容器中。若大量泄漏,收集回收或運至廢物處理場所處置。

  所屬行業(yè)

  水玻璃產(chǎn)品屬于無機鹽制造業(yè)

  分類介紹

  1.硅酸鈉分兩種,一種為偏硅酸鈉,化學式Na2SiO3,式量122.00。偏硅酸鈉別名“三氧硅酸二鈉”,CAS號: 6834-92-0。

  另一種為正硅酸鈉(原硅酸鈉),化學式Na4SiO4,相對分子質(zhì)量184.04。

  2.正硅酸鈉是無色晶體,熔點1291K(1088℃),不多見。水玻璃溶液因水解而呈堿性(比純堿稍強)。因是弱酸鹽所以遇鹽酸,硫酸、硝酸、二氧化碳都能析出硅酸。保存時應密切防止二氧化碳進入,并應使用橡膠塞以防粘住磨口玻璃塞。工業(yè)上常用純堿與石英共熔制取Na2CO3+SiO2→Na2SiO3+CO2↑,制品常因含亞鐵鹽而帶淺藍綠色。用為無機粘接制劑(可與滑石粉等混合共用),肥皂填充劑,調(diào)制耐酸混凝土,加入顏料后可做外墻的涂料,灌入古建筑基礎土壤中使土壤堅固以防倒塌。

  3.偏硅酸鈉是普通泡花堿與燒堿水熱反應而制得的低分子晶體,商品有無水、五水和九水合物,其中九水合物只有我國市場上存在,是在上世紀80年代急需偏硅酸鈉而倉促開發(fā)的技術(shù)含量較低的應急產(chǎn)品,因其熔點只有42℃,貯存時很容易變?yōu)橐后w或膏狀,正逐步被淘汰,但由于一些用戶習慣和一些領域?qū)Y(jié)晶水不是很在意,九水偏硅酸鈉還是有一定市場。

  生產(chǎn)方法

  硅酸鈉的生產(chǎn)方法分干法(固相法)和濕法(液相法)兩種。

  1.干法生產(chǎn) 是將石英砂和純堿按一定比例混合后在反射爐中加熱到1400 ℃左右,生成熔融狀硅酸鈉;

  2.濕法生產(chǎn)以石英巖粉和燒堿為原料,在高壓蒸鍋內(nèi),0.6~1.0 MPa蒸汽下反應,直接生成液體水玻璃。微硅粉可代替石英礦生產(chǎn)出模數(shù)為4的硅酸鈉。

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