CN105271276B - 一种高模数液体硅酸钠的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

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，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。本发明工艺流程短，能耗小，解决液相法工艺只能生产低模数硅酸钠，应用范围小的问题，并且氨水在整个流程中无损耗，无泄漏，抽出的烧碱溶液作为原料使用，充分利用资源。

Description

一种高模数液体硅酸钠的生产工艺
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。
本发明提供的技术方案与固相法工艺相比，工艺流程短，而且能耗小，不需要1000℃以上的高温，对设备要求小，设备投资小，同时解决液相法工艺只能生产低模数硅酸钠，应用范围小，应用受局限的问题。
并且反应过程中生成的氨气通过吸收塔回收重新制得质量浓度为20～25％的氨水使用，使得氨水在整个流程中无损耗，无泄漏，抽出的烧碱溶液作为原料使用，节约资源，避免浪费。
本发明步骤(一)中作为原料的烧碱溶液的质量浓度为30～50％，与石英砂混合采用液相法工艺制得的液体硅酸钠的模数为2.0～2.5，步骤(二)中氨水的质量浓度为20～25％，与液体硅酸钠滴加混合生成聚硅酸凝胶白色沉淀的效果好。
附图说明
图1是本发明的生产工艺流程图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，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，其中烧碱溶液的质量浓度为30％，采用液相法工艺生产出模数为1.5～1.8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，其中氨水的质量浓度为20％，反应生成烧碱和聚硅酸凝胶白色沉淀，并释放氨气；
(三)按最终硅酸钠产品所需模数的化学成分计算聚硅酸凝胶与烧碱的配兑数量，将步骤(二)中反应后多余的烧碱清液抽出，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2.5～2.8的高模数液体硅酸钠。
本实施例中，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％的氨水供步骤(二)使用，将步骤(三)抽出的烧碱清液作为步骤(一)的原料使用。
实施例二
如图1所示，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，其中烧碱溶液的质量浓度为40％，采用液相法工艺生产出模数为1.8～2.2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，其中氨水的质量浓度为23％，反应生成烧碱和聚硅酸凝胶白色沉淀，并释放氨气；
(三)按最终硅酸钠产品所需模数的化学成分计算聚硅酸凝胶与烧碱的配兑数量，将步骤(二)中反应后的多余的烧碱清液抽出，聚硅酸凝胶与剩余烧碱清液加热至70～90℃进行反应制得模数为2.8～3.1的高模数液体硅酸钠。
本实施例中，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23％的氨水供步骤(二)使用，将步骤(三)抽出的烧碱清液液作为步骤(一)的原料使用。
实施例三
如图1所示，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，其中烧碱溶液的质量浓度为50％，采用液相法工艺生产出模数为2.2～2.5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，其中氨水的质量浓度为25％，反应生成烧碱和聚硅酸凝胶白色沉淀，并释放氨气；
(三)按最终硅酸钠产品所需模数的化学成分计算聚硅酸凝胶与烧碱的配兑数量，将步骤(二)中反应后多余的烧碱溶液抽出，聚硅酸凝胶与剩余烧碱清液加热至70～90℃进行反应制得模数为3.1～3.4的高模数液体硅酸钠。
本实施例中，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25％的氨水供步骤(二)使用，将步骤(三)抽出的烧碱溶液作为步骤(一)的原料使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高模数液体硅酸钠的生产工艺，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的高模数液体硅酸钠的生产工艺，其特征在于，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。
3.根据权利要求1所述的高模数液体硅酸钠的生产工艺，其特征在于，将步骤(三)抽出的烧碱溶液作为步骤(一)的原料使用。
4.根据权利要求1所述的高模数液体硅酸钠的生产工艺，其特征在于，所述步骤(一)中作为原料的烧碱溶液的质量浓度为30～50％。
5.根据权利要求1所述的高模数液体硅酸钠的生产工艺，其特征在于，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。
6.根据权利要求1所述的高模数液体硅酸钠的生产工艺，其特征在于，步骤(二)中氨水的质量浓度为20～25％。
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