硅酸鈉的物理、化學(xué)性質(zhì)及用途

1、硅酸鈉的物理、化學(xué)性質(zhì)及用途固體硅酸鈉南方多稱(chēng)水玻璃，北方多稱(chēng)泡花堿，硅酸鈉的水溶液通稱(chēng)水玻璃。純固體硅酸鈉為無(wú)色透明固體，市售硅酸鈉多含有某些雜質(zhì)略帶淺藍(lán)色。硅酸鈉的生產(chǎn)方法分干法（固相法）和濕法（液相法）兩種。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 C左右，生成熔融狀硅酸鈉；濕法生產(chǎn)是將燒堿水溶液和石英粉在高壓釜內(nèi)共熱直接生成水玻璃，經(jīng)過(guò)濾濃縮得成品水玻璃。分子式Na2O mSiO2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)M,模數(shù)即顯示硅酸鈉的組成，又影響硅酸鈉的物理、化學(xué)性質(zhì)，因此不同模數(shù)的硅酸鈉有著 不同的用處。廣泛應(yīng)用于普通鑄造、

2、精密鑄造、造紙、陶瓷、粘土、選礦、高嶺土、 洗滌等眾多領(lǐng)域。技術(shù)指標(biāo)硅酸鈉水溶液的技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)名稱(chēng)技術(shù)指標(biāo)二氧化硅（ ） 24.6 ; 26.0 ; 29.2 ; 25.7氧化鈉 （） 7.0 ; 8.2 ; 12.8;10.2水不溶物（） 0.20 ; 0.38 ; 0.36 ; 0.38鐵 （） 0.02 ; 0.09; 0.08 ; 99; 99 ; 99 ; 99鐵（） 0.12 ;0.12 ;0.12; 0.10用途水玻璃的用途非常廣泛，幾乎遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)。在化工系統(tǒng)被用來(lái)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(lèi)產(chǎn)品，

3、是硅化合物的基本原料。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)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(yīng)用于高、精、尖科技領(lǐng)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、漂白和豈竺；在機(jī)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、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：1、涂刷材料表面

4、，提高抗風(fēng)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(xì) 孔通道，提高材料的密度和強(qiáng)度，從而提高材料的抗風(fēng)化能力。但水玻璃不得用來(lái)涂 刷或浸漬石膏制品。因?yàn)樗Ａc石膏反應(yīng)生成硫酸鈉（Na2SO4 ）,在制品孔隙內(nèi)結(jié)晶膨脹，導(dǎo)致石膏制品開(kāi)裂破壞。2、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(yīng)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(qiáng)度和承載能力提高。常用于粉土、砂土 和填土的地基加固，稱(chēng)為雙液注漿。3、配制速凝防水劑水玻璃可與多種磯配制成速凝防水劑，用于堵漏、填縫等局部搶修。這種多磯防水劑的凝結(jié)速度很快，一般為幾分鐘，其中四磯

5、防水劑不超過(guò)1min ,故工地上使用時(shí)必須做到即配即用。多磯防水劑常用膽磯（硫酸銅，）、紅磯（重銘酸鉀，K2Cr2O7 ）、明磯（也稱(chēng)白磯，硫酸鋁鉀）、紫磯等四種磯。4、配制耐酸膠凝、耐酸砂漿和耐酸混凝土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。5、配制耐熱膠凝、耐熱砂漿和耐熱混凝土水玻璃膠凝主要用于耐火材料的砌筑和修補(bǔ)。水玻璃耐熱砂漿和混凝土主要用于高爐基礎(chǔ)和其他有耐熱要求的結(jié)構(gòu)部位。6、防腐工程應(yīng)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(shí)抗?jié)B、價(jià) 格低廉、使用方便?？砂韬统赡退崮z泥、耐酸沙漿和耐

6、酸混凝土，適用于化工、冶金、 電力、煤炭、紡織等部門(mén)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。7,鑄造制型（芯）黏結(jié)劑五十年代水玻璃吹二氧化碳工藝廣泛應(yīng)用，該工藝水玻璃加入量高、潰散性差， 舊砂不能回用，浪費(fèi)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(wèn)世，水玻璃加入量1.8-3.0% ,強(qiáng)度高、潰散性好、舊砂可再生回用，回用率 80-90% ,可使用時(shí)間可調(diào)，可用于機(jī)械化造型生產(chǎn) 線(xiàn)，也可用于單件小批量生產(chǎn)?？缮a(chǎn)幾公斤至幾百?lài)嵉母鞣N鑄件，現(xiàn)已在鐵路車(chē)輛、冶金機(jī)械、重型機(jī)械、礦山機(jī)械、

7、通用機(jī)械廠(chǎng)幾十家企業(yè)推廣應(yīng)用。新型水玻璃被稱(chēng)為符合可持續(xù)發(fā)展的綠色環(huán)保型鑄造黏結(jié)劑。分類(lèi)和組成常用的水玻璃分為鈉水玻璃和鉀水玻璃兩類(lèi)，俗稱(chēng)泡花堿。鈉水玻璃為硅酸鈉水 溶液，分子式為Na20- mSiO2 。鉀水玻璃為硅酸鉀水溶液，分子式為K20- mSiO2 。土木工程中主要使用鈉水玻璃。當(dāng)工程技術(shù)要求較高時(shí)也可采用鉀水玻璃。優(yōu)質(zhì)純凈 的水玻璃為無(wú)色透明的粘稠液體，溶于水。當(dāng)含有雜質(zhì)時(shí)呈淡黃色或青灰色。鈉水玻璃分子式中的m稱(chēng)為水玻璃的模數(shù)，代表Na20和SiO2的摩爾比，是非常重要的參數(shù)。m值越大，水玻璃的粘度越高，但水中的溶解能力下降。當(dāng) m大于3.0時(shí)，只能溶于熱水中，給使用帶來(lái)麻煩。m值

8、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)m為2.62.8 ,既易溶于水又有較高的強(qiáng)度。我國(guó)生產(chǎn)的水玻璃模數(shù)一般在2.43.3之間。水玻璃在水溶液中的含量(或稱(chēng)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1.361.50g/cm3 ,相當(dāng)于波美度 38.448.3 。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13001400 c的高 溫下煨燒生成液體硅酸鈉，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(guò)碳化和

9、脫水結(jié)晶固結(jié)兩個(gè)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著碳化反應(yīng)的進(jìn)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(diǎn)是：1、速度慢。由于空氣中 CO2濃度低，故碳化反應(yīng)及整個(gè)凝結(jié)固化過(guò)程十分緩慢。2、體積收縮。3、強(qiáng)度低。為加速水玻璃的凝結(jié)固化速度和提高強(qiáng)度，水玻璃使用時(shí)一般要求加入固化劑氟硅酸鈉，分子式為 。其反應(yīng)式如下：氟硅酸鈉的摻量一般為12%15%。摻量少，凝結(jié)固化慢，且強(qiáng)度低；摻量太多，則凝結(jié)硬化過(guò)快，不便施工操作，而且硬化后的早期強(qiáng)度雖高，但后期強(qiáng)度明顯降低。因此，使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)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(dāng)調(diào)整。即：氣溫高、模數(shù)大、密度小時(shí)選

10、下限，反之亦然。主要性質(zhì)1、粘結(jié)力和強(qiáng)度較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(hù)對(duì)強(qiáng)度有顯著影響。2、耐酸性好可以抵抗除氫氟酸（HF）、熱磷酸和高級(jí)脂肪酸以外的幾乎所有無(wú)機(jī)和有機(jī)酸。3、耐熱性好硬化后形成的二氧化硅網(wǎng)狀骨架，在高溫下強(qiáng)度下降很小，當(dāng)采用耐熱耐火骨料 配制水玻璃砂漿和混凝土?xí)r，耐熱度可達(dá)1000 Co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。4、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(duì)已

11、硬化水玻璃進(jìn)行酸洗處理,提高耐水性。速溶粉狀硅酸鈉速溶粉狀硅酸鈉又稱(chēng)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(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用非常方便，特別適用于機(jī)械化、自動(dòng)化操作。廣泛應(yīng)用于 冶金、電力、石化及建材工業(yè)中。被用來(lái)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(xì)陶瓷工業(yè)以及精密鑄造業(yè)的快干劑和增強(qiáng)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(yīng)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(guò)機(jī)械粉碎的無(wú)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

12、于精細(xì)化工產(chǎn)品，系對(duì)干法（芒硝法、純堿法）泡花堿經(jīng)過(guò)化料、過(guò)濾、調(diào)模、噴霧 干燥等加工過(guò)程制得的。硅酸鈉 Sodium silicate硅酸鈉俗稱(chēng)水玻璃，商品名：泡花堿，分子式為：Na2SiO3。工業(yè)硅酸鈉因分子中氧化鈉與二氧化硅比值不同其性質(zhì)亦不同。氧化鈉與二氧化硅的分子摩爾比稱(chēng)為模數(shù)，模數(shù)在3以下的稱(chēng)為中性水玻璃，模數(shù) 3以上的稱(chēng)為堿性水玻璃。其產(chǎn)品通常有固體水玻璃，水合 水玻璃和液體水玻璃之分。 物化性質(zhì)：有液體、固體和粉狀等多種產(chǎn)品。 常見(jiàn)的是液體，無(wú)色透明或帶淺灰色的粘稠物， 物理性質(zhì)隨模數(shù)不同而異。 液體硅酸鈉，是一種 無(wú)色、略帶色的透明或半透明粘稠狀液體。 固體硅酸鈉為無(wú)色、略帶

13、色的透明或半透明玻璃塊狀體。物理性質(zhì)及形態(tài)： 無(wú)色、淡黃色或表灰色透明的粘稠液體。無(wú)水物為無(wú)定形，天藍(lán)色或黃綠色，為玻璃狀。形 態(tài)分為液體、固體、水淬三種。用途：是白炭黑、硅膠、分子篩、偏硅酸鈉等化工產(chǎn)品生產(chǎn)的基本原料。是紙箱、鑄造、建 材、焊條生產(chǎn)的粘合劑。在肥皂或合成洗滌劑中充當(dāng)洗滌助劑。用 途：泡花堿的用途非常廣泛，幾乎遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)。在化工系 統(tǒng)被用來(lái)制造硅膠、白炭黑、沸石分子篩、偏硅酸鈉、硅溶膠、層硅及速溶粉狀 泡花堿、硅酸鉀鈉等各種硅酸鹽類(lèi)產(chǎn)品，是硅化合物的基本原料。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家，以泡花堿為原料的深加工系列產(chǎn)品已發(fā)展到50余種，有些已應(yīng)用于高、精、尖科技領(lǐng)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