硅石化學(xué)加工chemical processing of silica
加工方法 硅石經(jīng)化學(xué)加工，除還原生產(chǎn)單質(zhì)硅外，首先得到硅化合物的母體產(chǎn)品硅酸鈉(俗稱水玻璃)，主要有堿法和硫酸鈉法兩種（見圖）。
?、俑煞?純堿法) 將含二氧化硅99％以上的硅石粉碎到50～80目，與純堿按一定比例配合，在1100～1350℃的高溫下焙燒4～6h，生成熔融態(tài)物料，反應(yīng)式為：
xSiO2＋nNa2CO3─→nNa2O·xSiO2＋nCO2
式中x和n的摩爾比稱為硅酸鈉的模數(shù)，工業(yè)用硅酸鈉的模數(shù)一般為1.0～3.8。選擇不同的配料比可得到不同模數(shù)的產(chǎn)品。在高溫生產(chǎn)中堿易損失，故配堿量往往要稍高于模數(shù)要求的理論量。得到的熔融物料除含硅酸鈉外，還含有未反應(yīng)的硅石等水不溶物，用水溶解分離掉熔融體中不溶物，得到無色透明的粘稠液體即硅酸鈉產(chǎn)品。
干法易于制造高模數(shù)的硅酸鈉產(chǎn)品，生產(chǎn)條件要求不太苛刻，易于工業(yè)生產(chǎn)。但能耗大，操作條件差。
?、跐穹ǎ龎A法） 將粉碎至120目以上的硅石粉（SiO2)含量高于99％），與燒堿按一定比例（由產(chǎn)品模數(shù)而定）配合，放入帶攪拌的加壓反應(yīng)釜中，通蒸汽加熱到175℃以上，壓力控制在811kPa以上，反應(yīng)4～6h，冷卻后過濾，除去未反應(yīng)的二氧化硅，即可得到液體硅酸鈉產(chǎn)品，反應(yīng)式為：
xSiO2＋2nNaOH─→nNa2O·xSiO2＋nH2O
濕法能耗低，操作環(huán)境較好，但不易得高模數(shù)產(chǎn)品。硫酸鈉法 將含二氧化硅達(dá)98％的硅石粉碎到80目，與硫酸鈉（其配比按產(chǎn)品的模數(shù)定）和煤粉按一定比例配合，在反射爐內(nèi)反應(yīng)。首先硫酸鈉還原成硫化鈉，后者與硅石反應(yīng)得硅酸鈉，同時(shí)放出二氧化硫。反應(yīng)式為：
Na2SO4＋4C─→Na2S＋4CO
nNa2S＋xSiO2＋3/2nO2─→nNa2O·xSiO2＋nSO2
在反應(yīng)中硫酸鈉往往還原不完全，在高溫下呈熔融態(tài)浮于硅酸鈉熔體表面，稱為硝水，硝水的腐蝕性極強(qiáng)，易腐蝕爐襯，同時(shí)遇水易爆炸。并且該反應(yīng)中產(chǎn)生二氧化硫，污染環(huán)境，故工業(yè)上很少采用。產(chǎn)品用途 硅酸鈉和二氧化硅是硅石化學(xué)加工得到的主要產(chǎn)品。硅酸鈉是硅石化學(xué)加工產(chǎn)品中用途最廣、用量最大的產(chǎn)品，除用于制造多種硅化合物外，還大量用作紙板、膠合板、部分金屬材料及鑄造工業(yè)的粘合劑，肥皂、洗滌劑的添加劑，紙張的性能改良劑，在紡織工業(yè)中作棉布煮煉和漂白助劑、織物的防火處理劑、染料的顯色劑。此外，還用作水泥助凝劑、木材防腐劑及蛋類的保鮮劑等。硅酸鈉經(jīng)改性后還可作為內(nèi)外墻涂料。硅酸鋁可作玻璃、陶瓷的原料，也可作油漆顏料。硅酸鋰可作防腐油漆、金屬表面保護(hù)劑。
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