[发明专利]一种高模数液体硅酸钠的生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于无机硅生产技术领域，尤其涉及一种高模数液体硅酸钠的生产工艺。

背景技术

硅酸钠，别名泡花碱、水玻璃，分子式为Na₂O·nSiO₂·xH₂O。硅酸钠性质随分子中二氧化硅和氧化钠的比值不同而不同，此比值称为模数，是硅酸钠的重要参数，一般在1.5～3.5之间，模数在3以上时称为中性硅酸钠，模数在3以下时称为碱性硅酸钠。硅酸钠模数越大，固体硅酸钠越难溶于水，n为1时常温水即能溶解，n加大时需热水才能溶解，n大于3时，需4个大气压以上的蒸汽才能溶解。硅酸钠模数越大，氧化硅含量越多，水玻璃粘度增大，易于分解硬化，粘结力增大。硅酸钠外形有固体和液体两种，商品以液体较为普遍。液体硅酸钠为无色、清灰、微红透明或半透明粘稠液体，能溶于水。硅酸钠水溶液有黏性，特别是高模数的黏度很大。

硅酸钠是无机硅化合物中发展最广泛的产品，作为一种基础无机化工原料，硅酸钠用途十分广泛，几乎遍及国民经济的各个部门。作为化工原料，用来生产白炭黑、沸石分子筛、硅胶、硅溶胶、偏硅酸钠等各种硅酸盐类产品；在轻工业中是洗衣粉、肥皂等洗涤剂中不可缺少的原料，也是水质软化剂、助沉剂；在纺织工业中用于助染、漂白和浆纱；在机械行业中广泛用于铸造、砂轮制造和金属防腐剂等；在建筑行业中用于制造快干水泥、耐酸水泥、防水油、土壤固化剂、耐火材料等；在农业方面可制造硅素肥料；作为粘合剂，广泛应用于纸板(瓦楞纸)纸箱、焊条、涂料等制造。

硅酸钠作为一种应用普遍的化工原料，其生产方法分为两种：

一种为固相法，它是用石英砂与纯碱(元明粉)在窑炉中高温1350～1450℃烧制而成固体硅酸钠，固体硅酸钠再经过反应釜高温高压溶化于水中变成液体硅酸钠，此种方法为高模数(M＞2.5)硅酸钠的主要生产方法，其中模数(M)为二氧化硅与氧化钠的比值；

一种为液相法，它是用石英砂与液碱在反应釜中约160℃、0.6～0.8MPa压力条件下搅拌反应6～8小时制得液体硅酸钠，此种方法为低模数(M＜2.5)硅酸钠的主要生产方法。

但是，现有液体硅酸钠生产方法存在以下问题：固相法生产高模数液体硅酸钠的生产工艺流程长，设备投资大，生产所需能耗高，窑炉生产污染严重等问题；液相法生产工艺简单，流程短，但只能生产低模数，应用范围小，液相法应用受局限。因此，亟需一种工艺流程短，能耗小的高模数液体硅酸钠的生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺流程短，能耗小的高模数液体硅酸钠的生产工艺，解决现有固相法生产液体硅酸钠工艺流程长、能耗高，液相法生产液体硅酸钠只能生产低模数，应用范围小的技术问题。

本发明是这样实现的，一种高模数液体硅酸钠的生产工艺，所述生产工艺包括以下步骤：

(一)以石英砂和烧碱溶液为原料，采用液相法工艺生产出模数为1.5～2.5的液体硅酸钠，然后过滤将其中的固体杂质去除；

(二)向步骤(一)中制得的液体硅酸钠中滴加氨水，反应生成烧碱和聚硅酸凝胶白色沉淀，并释放氨气；

(三)将步骤(二)中反应后的烧碱溶液部分抽出，聚硅酸凝胶与剩余烧碱溶液加热至70～90℃进行反应制得模数为2.5～3.4的高模数液体硅酸钠。

作为一种改进，将步骤(二)中生成的氨气通过吸收塔回收重新制得质量浓度为20～25％的氨水供步骤(二)使用。

作为一种改进，将步骤(三)抽出的烧碱溶液作为步骤(一)的原料使用。

作为进一步地改进，所述步骤(一)中作为原料的烧碱溶液的质量浓度为30～50％。

作为进一步地改进，步骤(一)中采用液相法工艺制得的液体硅酸钠的模数为2.0～2.5。

作为进一步地改进，步骤(二)中氨水的质量浓度为20～25％。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

首先采用液相法工艺以石英砂和烧碱溶液为原料，生产出模数为1.5～2.5的液体硅酸钠，采用现有液相法工艺，生产工艺简单，然后向制得的液体硅酸钠中滴加氨水，氨水通入液体硅酸钠溶液发生水解反应，产生铵根离子，同时液体硅酸钠也发生水解反应生成硅酸沉淀，属于双水解反应，进一步在铵根离子的催化作用下，硅酸缩聚反应生产聚硅酸凝胶，再将聚硅酸凝胶与烧碱溶液加热至70～90℃进行反应制得模数为2.5～3.4的高模数液体硅酸钠。