水玻璃制作工艺全

工业硅酸钠工艺规程

1．目的? ?? ???

??为了对生产过程进行控制及便于操作，以保证生产出合格的硅酸钠产品。

2．范围

? ?适用于泡花碱车间马蹄焰窑炉硅酸钠产品生产过程。

3．产品说明

3.1 名称

? ? 化学名称: 硅酸钠又称水玻璃

? ? 俗名: 泡花碱

? ? 英文名称: Sodium Silcate

? ? 化学式: Na2O?nSiO2 (其中n为模数)

? ? 说明：模数在3以上的称为“中性”水玻璃，模数在3以下的称为“碱性”水玻璃。

3.2 性质

3.2.1 物理性质

外观

? ? 固体水玻璃: 淡兰色、青绿色、天蓝色或黄绿色玻璃状物。

? ? 液体水玻璃: 无色透明或带浅灰色粘稠状液体。

当杂质含量极少时，玻璃状无水固体硅酸纳是无色透明的玻璃体。随着杂质含量的增加，玻璃体出现颜色。杂志中铁的氧化物使其呈现淡棕或深棕色，甚至是黑色。颜色的深浅又随模数的减小而加深。

密度: 随着模数的降低而增大。当模数从3.33 下降到1时，密度从2.413增大到2.560。

熔点: 无固定熔点，"中性"水玻璃大约在550℃左右软化。

对急冷急热非常敏感，受到这种作用时，立即裂成不规则的小碎块。

溶解度: 固体水玻璃在水中溶解度随下列因素有关

? ?a 与压强有关，压强升高，溶解速度增大。

? ?b在相同的压强下，随水玻璃模数增大，溶解速度而减少。

? ?c与固体水玻璃的粒度有关，粒度越大，所用的溶解时间越长。

模数：硅酸纳中的二氧化硅与氧化纳的摩尔比称为模数。模数既显示硅酸纳的组成，又影响硅酸纳的物理、化学性质。

模数与质量百分比的关系如下式：

M=SiO２%∕Na２O%×1.032

式中Ｍ为模数，1.032为换算系数（Ｎa２O与ＳiO２分子量之比）。

3.2.2 化学性质

无论是块状或粉状固体无水硅酸纳，对酸都很难起起作用。但易被氢氟酸分解，生成挥发性的SiF4和碱金属氟化物。苛性碱能溶解固体硅酸钠，特别对细粉状物的反应更快。

a 水玻璃的水溶液能发生强烈的水解反应而使溶液呈碱性。

? ?b 强酸、弱酸、甚至电解质，在加热或在室温，都能使水玻璃水解而析出二氧化硅。

? ?c氯气在低于100 ℃时，即能相当剧烈地分解固体硅酸钠。生成NaCl、SiO2、并放出氧气。? ?d H2O2能与固体硅酸纳起反应，生成含氧气泡的二氧化硅凝胶。模数高的硅酸钠活泼性差；浓的H2O2比稀的H2O2反应强烈。

3.3??用途

? ? 硅酸钠用途非常广泛，几乎遍及国民经济各个部门，在石油行业中被用来制造石油催化、裂化用的硅铝催化剂；在化学工业中，被用来制造硅胶、沸石分子筛、沉淀二氧化硅，各种硅酸盐类，是硅化物的基本原料；轻化工业中，是洗衣粉、肥皂中不可少的填料，硅酸钠本身也是一种高效的洗涤剂，市民用自来水的软化剂、助沉剂；在纺织工业中，用于助染、漂白和浆纱；在机械工业中，广泛用于铸造、精密铸造、砂轮制造和作金属防腐剂；在建筑工业中，用于制造快干水泥、耐酸水泥、防水油、土壤固化剂、耐火材料、瓦楞板等；在矿山方面，用于选矿、防水和堵漏；在农业方面，用于制造硅素肥料；木材在硅酸钠中浸过后就具有防火特性；蛋类在硅酸钠中浸过后就能长期存放而不变质；高模数硅酸钠是纸板、纸箱的粘结剂。硅酸钠产品的广泛应用，使这个行业在国民经济中占有重要的地位。

4 原材料性质及其质量标准

4.1 碳酸钠

4.1.1 性质

无水碳酸钠，俗称纯碱。分子式Na2CO3 ，分子量：106，外观：白色粉未或细粒，密度2.532Kg/cm3，熔点：851℃。易溶于水，水溶液呈强碱性；不溶于乙醇。吸湿性很强，能吸湿而结成硬块，并能在潮湿空气中逐渐吸收二氧化碳生成碳酸氢钠。

4.2 石英砂

4.2.1 性质

石英砂是二氧化硅的一种，白色或无色，含有铁杂质量高的是淡**，不溶于水和酸（除氢氟酸），能与熔融的碱类起反应。

4.2.2分子式：SiO2，分子量：60.1

? ? ? ? 石英砂又称石英粉、硅石粉、硅沙。主要有石英矿石粉碎而成，但亦有天然的砂矿。石英砂主要是由晶体二氧化硅组成，优良的石英砂含SiO2在99％以上，硅酸钠生产中，所用的石英砂含SiO2≥98 ％。石英砂根据颗粒的大小划分：颗粒大于0.5毫米为粗沙；小于0.5毫米为细沙；介于二者之间者为中沙；0.1毫米左右的称为粉状沙。

? ? ? ? ? ? ? ? 石英砂的颜色，随杂质氧化物的含量而改变。氧化物含量小于0.05％的石英砂呈白色。随含铁量的增加，则由**逐渐向浅红色过渡。若将石英砂加热到800～1000℃，可使砂中的淡色氧化物变为深色。有些石英砂，在煅烧后还会变为棕色。

? ? ? ? ? ? ? ? 砂中的氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁等杂质，能显着降低固体硅酸钠的溶解度，并增加液体硅酸钠的沉淀物。用于硅胶、硅溶胶、沸石分子筛精细化工产品的硅酸钠，对含铁量要求十分严格，必须控制在500ppm以下。

? ? ? ? 石英砂的含水量，一般在5％以下，含水量以2～3％为宜。

5 生产工艺过程说明

5.1 生产方法：干法、湿法。

5.1.1干法

产品以固体形式出现，主要方法是使用纯碱和石英砂为原料或以元明粉和碳粉加石英砂作原料（由于采用Na2SO4会产生大量的SO2，对环境产生极大的污染，目前已被淘汰，但是在我国个别地区执法不严的地方，仍有厂家生产，生产原理如下），经过称量、混料后进入窑炉在

1300～1500℃高温进行熔化，然后成型，形成固体产品。可以作为成品进入市场。最终使用是液体产品，固体产品加水溶解后，形成液体产品。目前采用的化料方法有：常压蒸煮法、高压溶解法。常压蒸煮法是指将固体产品放入常压容器中，加水热水蒸煮，由于压力较低，溶解量较少，液体浓度低，作为产品使用，必须进行浓缩。高压溶解法是指将物料和水按一定比例加入容器中，通入较高压力的蒸汽，经过一定的时间，达到相应的浓度，通过较高压力，可以放入产品贮罐中，经过沉淀，得到清液作为产品使用。

目前我公司采用纯碱和优质石英砂作为原料，在砂库内去掉部分水份后，水份均匀的石英砂进入受料口，经过提升机送至料仓后，经过振动料斗振动给料机进入砂碱称量斗，称量后，进入混合机，混合均匀后，通过混合料皮带机、提升机送至炉前料仓，通过裹入式加料机，进入马蹄焰窑炉，经过煤气燃烧产生的高温，在1300～1500℃，经过一系列复杂的化学物理反应，形成1100～1200℃的高温液体物料，象玻璃液一样，经过成型后，形成固体产品。成型设备采用链板成型机。? ? ? ?

5.1.2湿法

液相法，采用石英砂和液体烧碱在反应釜内通过高温高压的蒸汽，由于设备承压能力不同，分为两种生产工艺，一种为石英砂和低浓度的烧碱，采用大约0.5MPa的压力下反应，生成低于40°Be’的液体产品，由于反应不完全，产生剩余大量的石英砂，需要重复使用，此种生产工艺效率低，耗能大，在配料时需要加入少量的水，产生较多的废渣，只能生产2.5模数以下的产品。在国外部分生产厂家，采用颗粒极为均匀的细石英砂（严格说不能称之为石英砂，白土，资源量极少，能够生产超过模数2.5以上的产品，据说能达至3.4左右，大陆地区没有此资源，在日本、台湾有极少量）。

另一种是采用较高浓度的烧碱和石英砂作为原料，压力超过1.0MPa，在反应釜内经过较长时间的反应，生成可以达到60°Be’的产品，经过过滤后，成为清澈的液体产品。此种方法优点是产品耗能低，能够生产高浓度的产品。特别是适用于下游偏硅酸钠产品的生产。产品主要采用48% 的烧碱，生成模数1.4～1.6的产品，易于过滤，不需要加助滤剂，生产成本低。