[发明专利]热液生产硅酸钠溶液的方法

说明书

本发明涉及用石英砂与氢氧化钠水溶液反应，接着将此中间产物与另外的结晶SiO₂反应以生产高SiO₂对Na₂O摩尔比硅酸钠溶液的热液工艺方法。

在一些文献里（Winnacker    &    Küchler，Chemische    Technologie，Vol，3，Anorganische    TechnologieⅡ，4th    Edition，1983，Pages    54-63和Ullmanns    Encyklopadie    der    technischen    Chemie，Vol.21，4th    Edition，1982，Pages    409-412）能够找到生产硅酸钠水溶液的一般性论述。

通称“水玻璃”的硷金属硅酸盐水溶液中，硅酸钠溶液（俗称苏打水玻璃）在工业上使用的最为广泛。苏打水玻璃大都是30～40%（重量）的固体成分，SiO₂对Na₂O的摩尔比为3.4～3.5∶1。工业上生产苏打水玻璃的基础是于1400～1500℃的特殊炉子中将石英砂和烧碱熔融。在下步，冷却后固化的熔体于高温高压下溶解到水中，再根据质量要求将得到的溶液适当地过滤。

但是，这个高温熔融法在设备和能耗两方面的成本都很高，而造成可观的环境问题，如排粉尘，氮的氧化物和硫的氧化物。

除此工业上广泛采用的高温熔融法之外，不少专利申请中还叙述了热液法生产硅酸钠水溶液的工艺。

这些方法都从无定形二氧化硅开始，例如飞尘和天然存在的无定形二氧化硅改性物。由于无定形二氧化硅中存在杂质，其最终产品质量很差，限制了其在工业上的应用。

DE-AS2826432涉及用生产硅或硅铁合金时得到的飞尘与苛性碱水溶液于高温反应，然后过滤所得溶液，以生产水玻璃的方法，其特点在于，在120～190℃的温度和2.9～18.6巴的压力的釜中，用6～15%（重量）的苛性碱水溶液处理飞尘，苛性碱水溶液对固体飞尘的重量比在2∶1～5∶1之间。该方法产品的SiO₂对Na₂O摩尔比为2.2～4∶1。原料飞尘的二氧化硅含量为89～98%（重），其余为杂质。

DE-OS2609831涉及将生产金属硅或硅合金时产生的含硅飞尘加工成硅酸盐的方法，其特点在于组合使用下述步骤Ⅰ～Ⅲ：

Ⅰ将所说飞尘溶于苛性碱溶液形成硷金属硅酸盐溶液;

Ⅱ用活性炭和/或氧化剂处理该硅酸盐溶液，以除去其中的有机成分，并除去其中的不溶残渣;

Ⅲ使所说硅酸盐溶液与无机或有机酸和/或其盐反应，使其进一步纯化。

按所述方法得到的硅酸钠溶液中，SiO₂对Na₂O的摩尔比一般为3.3～5.0∶1。

DE-OS    2619604涉及从无定形二氧化硅和苛性碱生产液体水玻璃的方法，其特征在于，按某一重量比将苛性碱，水和以飞尘形式存在的二氧化硅混合，此处所说二氧化硅是从硅铁合金厂和其它使用硅炉厂所排废气中得到，再将混合物搅拌加热到75～100℃，将液体冷却。按此法生产水玻璃，原料二氧化硅粉尘中SiO₂的含量为94～98%（重），其余为杂质。

DE-AS2328542涉及用苛性碱处理珍珠岩，再于釜中热液处理所得浆液，再过滤以生产硷金属硅酸盐的方法，其特征为，处理珍珠岩的苛性碱溶液的浓度是40～140g/l的Na₂O，而在处理时液相对固相的数量比为0.7～1.5∶1。珍珠岩一般是类似玻璃的无定形火山区岩石，其主要成分有二氧化硅，占73%，氧化铝占15%，其它氧化物占8%。

从上面的叙述可以看到，按这些专利从无定形二氧化硅生产的水玻璃品质较差，需要进一步纯化。

从此处以后所述的现有技术都涉及从结晶二氧化硅，如砂，和氢氧化钠，用热液法生产硅酸钠水溶液。不幸的是，在现有技术中只能反应到SiO₂对Na₂O的摩尔比低于2.89∶1的水平。