CN106829982A - 一种湿法水玻璃的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种湿法水玻璃的制备方法。石英砂和液体碱根据所需水玻璃的模数，按照一定的比例混合，加入一定量的活化剂，经过合适的压力和时间反应，过滤后即可以得到不同模数的液体水玻璃产品。本发明通过添加活化剂湿法生产液体水玻璃，不仅降低了反应温度和时间，而且可以生产出不同模数的水玻璃产品。通过本发明制备液体水玻璃，大大降低了生产成本，提高了生产效率，同时，所得产品适应不同行业对产品模数的要求，与传统湿法制备水玻璃相比有明显的优越性，具有广阔的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及水玻璃制备技术领域，具体为一种湿法水玻璃的制备方法，尤其是一种通过添加活化剂制备不同模数的湿法水玻璃的制备方法。
背景技术
水玻璃俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂。其化学式为R2O·nSiO2，式中R2O为碱金属氧化物，n为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为水玻璃的摩数。水玻璃的用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门。在化工系统被用来制造硅胶、白炭黑、沸石分子筛、五水偏硅酸钠、硅溶胶、层硅及速溶粉状硅酸钠、硅酸钾钠等各种硅酸盐类产品，是硅化合物的基本原料。在经济发达国家，以硅酸钠为原料的深加工系列产品已发展到50余种，有些已应用于高、精、尖科技领域。水玻璃的制备方法有干法和湿法两种，两者各有优缺点。干法水玻璃的优点是可以制备不同模数的水玻璃，最高模数可以达到3.6，用途更广发；缺点是成本较高，污染严重。湿法水玻璃的有点是生产成本较低，环保节能，缺点是只能制备模数较低的水玻璃，一般模数低于2.7，应用领域受到一定的限制。
从制备成本及安全环保角度，湿法水玻璃制备无疑是今后水玻璃制备的发展趋势。如果采用湿法制备的水玻璃模数可以达到干法制备水玻璃的模数，那湿法制备水玻璃环保节能的优势将会更加明显，对整个水玻璃行业也将是一次大的变革。因此，研究一种可以生产不同模数的湿法水玻璃的制备方法，满足更多行业的应用，有十分重要的意义。
发明内容
本发明就是针对上述存在的缺陷而提供一种湿法水玻璃的制备方法。本方法在制备不同模数水玻璃的同时，又可以降低反应温度、缩短反应时间，是一种操作简单、质量稳定的湿法水玻璃制备的新方法。
本发明的一种湿法水玻璃的制备方法技术方案为，包括如下步骤：
（1）按照所需制备的水玻璃模数，即石英砂中SiO2与液碱中Na2O的摩尔比，将石英砂和液体碱按照比例添加到水玻璃反应釜中；
（2）根据石英砂的量按比例添加活化剂；
（3）将混合后的物料在反应釜中密封，进行反应；
（4）将步骤（3）中反应好的物料加水稀释后进行过滤，即可得到所需模数的液体水玻璃产品。
所述步骤（1）中所述的水玻璃模数为2.5-3.6。
所述的步骤（1）中所用的液体碱，Na2O浓度为150-240g/l。
步骤（2）所述的活化剂为铵盐和硅酸盐的混合物。
步骤（2）所述的活化剂为羟基氯化铵和层状硅酸钠。
所述的层状硅酸钠模数小于2.5。
步骤（2）做为活化剂的羟基氯化铵和层状硅酸钠所添加的比例为石英砂质量的0.05-0.1%。
步骤（3）反应温度为130-150℃，时间为2-5h。
优选的，步骤（3）反应温度为135-145℃，时间为3-4h。
步骤（4）所述的稀释用水为蒸馏水，添加量根据所需液体水玻璃浓度而定。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的方法是在湿法水玻璃制备过程中，添加活化剂，不仅降低了反应温度，缩短了反应时间，操作简单，降低了生产成本，而且本发明方法可以得到不同模数（2.5-3.6）的液体水玻璃产品。
据了解，目前湿法水玻璃生产中，没有添加活化剂的报道。传统的湿法水玻璃生产工艺中，一般都要添加过量的石英砂，在较高压力和较长反应时间下，才能得到模数较低的水玻璃产品，现有技术的湿法水玻璃生产工艺反应压力较高，对设备要求高，得到的水玻璃产品模数都不超过2.7。
本发明选用的活化剂能够使反应更容易进行，溶出更多的二氧化硅以获得高模数的水玻璃，同时，也能够降低现有技术反应条件，减少设备投资，降低成本。本发明选用的两种活化剂，低模层状硅酸钠起到晶种作用，羟基氯化铵中的羟基和铵离子更容易渗透到石英砂中，起到催化作用。
本发明克服了传统湿法只能生产低模数水玻璃的缺点，通过添加活化剂，不仅可以制备出各种模数的液体水玻璃，而且降低了反应温度，缩短了反应时间，操作简单，降低了生产成本。采用本发明方法制备的水玻璃，用途更为广泛，对水玻璃行业的发展将带来深远的意义。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例１
(1) 根据石英砂的成份，按SiO2和Na2O的摩尔比2.8，将石英砂和液体碱加入水玻璃反应釜中，液体碱的Na2O浓度为160g/L。
（2）按照反应釜中石英砂的质量，加入0.06%的羟基氯化铵和0.08%的层状硅酸钠。
（3）反应釜密封后，用蒸汽将反应釜温度提高到140℃，反应时间3h。
（4）反应结束后，将料浆放入调浆槽，根据所要得到的水玻璃浓度，加入蒸馏水稀释。（加入量以要求得到的产品水玻璃浓度定）
（5）将稀释后的水玻璃料浆经过板框压滤机过滤，得到的水玻璃产品模数为2.78，铁（Fe）含量为0.018%，水不溶物为0.21%，密度为1.452g/ml。
按照以上条件，不添加活化剂，反应温度155℃，反应时间5h，得到的水玻璃模数为2.23，铁（Fe）含量为0.019%，水不溶物为0.23%，密度为1.551g/ml。
由此可见，使用本发明的工艺，降低了反应温度，缩短了反应时间，且生产的水玻璃产品，模数提高到了2.78，其他参数也优于现有不使用活化剂的工艺。
实施例2
(1) 根据石英砂的成份，按SiO2和Na2O的摩尔比3.5，将石英砂和液体碱加入水玻璃反应釜中，液体碱的Na2O浓度为240g/l。
（2）按照反应釜中石英砂的质量，加入0.08%的羟基氯化铵和0.08%的层状硅酸钠。
（3）反应釜密封后，用蒸汽将反应釜温度提高到145℃，反应时间3h。
（4）反应结束后，将料浆放入调浆槽，根据所要得到的水玻璃浓度，加入蒸馏水稀释。
（5）将稀释后的水玻璃料浆经过板框压滤机过滤，得到的水玻璃产品模数为3.48，铁（Fe）含量为0.016%，水不溶物为0.18%，密度为1.354g/ml。
按照以上条件，不添加活化剂，反应温度155℃，反应时间5h，得到的水玻璃模数为2.41，铁（Fe）含量为0.018%，水不溶物为0.21%，密度为1.538g/ml。
由此可见，使用本发明的工艺，降低了反应温度，缩短了反应时间，且生产的水玻璃产品，模数提高到了3.48，其他参数也优于现有不使用活化剂的工艺。
实施例3
(1) 根据石英砂的成份，按SiO2和Na2O的摩尔比3.1，将石英砂和液体碱加入水玻璃反应釜中，液体碱的Na2O浓度为210g/l。
（2）按照反应釜中石英砂的质量，加入0.06%的羟基氯化铵和0.1%的层状硅酸钠。
（3）反应釜密封后，用蒸汽将反应釜温度提高到142℃，反应时间3.5h。
（4）反应结束后，将料浆放入调浆槽，根据所要得到的水玻璃浓度，加入蒸馏水稀释。
（5）将稀释后的水玻璃料浆经过板框压滤机过滤，得到的水玻璃产品模数为3.07，铁（Fe）含量为0.019%，水不溶物为0.21%，密度为1.389g/ml。
按照以上条件，不添加活化剂，反应温度155℃，反应时间5h，得到的水玻璃模数为2.36，铁（Fe）含量为0.0189%，水不溶物为0.22%，密度为1.543g/ml。
由此可见，使用本发明的工艺，降低了反应温度，缩短了反应时间，且生产的水玻璃产品，模数提高到了3.07，产品其他相关参数也完全符合客户要求。
实施例4
(1) 根据石英砂的成份，按SiO2和Na2O的摩尔比3.7，将石英砂和液体碱加入水玻璃反应釜中，液体碱的Na2O浓度为238g/l。
（2）按照反应釜中石英砂的质量，加入0.08%的羟基氯化铵和0.1%的层状硅酸钠。
（3）反应釜密封后，用蒸汽将反应釜温度提高到145℃，反应时间4h。
（4）反应结束后，将料浆放入调浆槽，根据所要得到的水玻璃浓度，加入蒸馏水稀释。
（5）将稀释后的水玻璃料浆经过板框压滤机过滤，得到的水玻璃产品模数为3.66，铁（Fe）含量为0.016%，水不溶物为0.17%，密度为1.331g/ml。
按照以上条件，不添加活化剂，反应温度155℃，反应时间5h，得到的水玻璃模数为2.68，铁（Fe）含量为0.017%，水不溶物为0.21%，密度为1.459g/ml。
由此可见，使用本发明的工艺，降低了反应温度，缩短了反应时间，且生产的水玻璃产品，模数提高到了3.66，其他参数也优于现有不使用活化剂的工艺。
实施例5
(1) 根据石英砂的成份，按SiO2和Na2O的摩尔比3.3，将石英砂和液体碱加入水玻璃反应釜中，液体碱的Na2O浓度为220g/l。
（2）按照反应釜中石英砂的质量，加入0.05%的羟基氯化铵和0.1%的层状硅酸钠。
（3）反应釜密封后，用蒸汽将反应釜温度提高到135℃，反应时间3.5h。
（4）反应结束后，将料浆放入调浆槽，根据所要得到的水玻璃浓度，加入蒸馏水稀释。
（5）将稀释后的水玻璃料浆经过板框压滤机过滤，得到的水玻璃产品模数为3.29，铁（Fe）含量为0.017%，水不溶物为0.22%，密度为1.378g/ml。
按照以上条件，不添加活化剂，反应温度155℃，反应时间5h，得到的水玻璃模数为2.38，铁（Fe）含量为0.017%，水不溶物为0.21%，密度为1.531g/ml。
由此可见，使用本发明的工艺，降低了反应温度，缩短了反应时间，且生产的水玻璃产品，模数提高到了3.29，其他参数也完全符合客户要求。
实施例6
(1) 根据石英砂的成份，按SiO2和Na2O的摩尔比2.55，将石英砂和液体碱加入水玻璃反应釜中，液体碱的Na2O浓度为155g/l。
（2）按照反应釜中石英砂的质量，加入0.06%的羟基氯化铵和0.06%的层状硅酸钠。
（3）反应釜密封后，用蒸汽将反应釜温度提高到135℃，反应时间3h。
（4）反应结束后，将料浆放入调浆槽，根据所要得到的水玻璃浓度，加入蒸馏水稀释。
（5）将稀释后的水玻璃料浆经过板框压滤机过滤，得到的水玻璃产品模数为2.51，铁（Fe）含量为0.019%，水不溶物为0.22%，密度为1.527g/ml。
按照以上条件，不添加活化剂，反应温度155℃，反应时间5h，得到的水玻璃模数为2.11，铁（Fe）含量为0.016%，水不溶物为0.21%，密度为1.564g/ml。
由此可见，使用本发明的工艺，降低了反应温度，缩短了反应时间，且生产的水玻璃产品，模数提高到了3.48，其他参数也完全符合客户要求。
Claims (10)
1.一种湿法水玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将石英砂和液体碱按照比例添加到水玻璃反应釜中；
（2）根据石英砂的量按比例添加活化剂；
（3）将混合后的物料在反应釜中密封，进行反应；
（4）将步骤（3）中反应好的物料加水稀释后进行过滤，即可得到所需模数的液体水玻璃产品。
2.根据权利要求1所述的一种湿法水玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中所述的水玻璃模数为2.5-3.6。
3.根据权利要求1所述的一种湿法水玻璃的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中所用的液体碱，Na2O浓度为150-240g/l。
4.根据权利要求1所述的一种湿法水玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的活化剂为铵盐和硅酸盐的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种湿法水玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的活化剂为羟基氯化铵和的层状硅酸钠。
6.根据权利要求5所述的一种湿法水玻璃的制备方法，其特征在于，所述的层状硅酸钠模数小于2.5。
7.根据权利要求5所述的一种湿法水玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（2）做为活化剂的羟基氯化铵和层状硅酸钠所添加的比例分别为石英砂质量的0.05-0.1%。
8.根据权利要求1所述的一种湿法水玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（3）反应温度为130-150℃，时间为2-5h。
9.根据权利要求1所述的一种湿法水玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（3）反应温度为135-145℃，时间为3-4h。
10.根据权利要求1所述的一种湿法水玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述的稀释用水为蒸馏水。
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