По данным на 2002г., суммарное производство силикатов натрия в наиболее развитых регионах мира — США, Западной Европе и Японии - достигло 3 млн т в год (в пересчете на безводное вещество).
Чаще всего силикаты щелочных металлов производятся и применяются в виде водных растворов, известных как «жидкие стекла». Жидкие стекла представляют собой практически гомогенные растворы, в которых анионная часть представлена в виде кремниевых кислот различной полимерности. Мольное отношение SiO к М20 (М = Na, К) — силикатный модуль - для жидких стекол находится в пределах 2—4.
Растворы силикатов щелочных металлов обладают вяжущими свойствами: в сочетании с различными материалами они способны отвердевать с образованием прочного силикатного камня. Образуемые при высыхании жидких стекол пленки имеют высокую адгезию ко многим неорганическим материалам, прежде всего к силикатам и алюмосиликатам, а также к некоторым материалам органического происхождения.
Использование жидкого стекла в композициях строительного назначения обычно требует отдельного его приобретения, раздельного хранения с прочими компонентами вследствие высокой химической активности; довольно часто жидкое стекло необходимо предварительно разбавлять водой до определенной плотности. Поэтому во многих технологических процессах силикаты щелочных металлов удобнее использовать не в виде растворов, а в виде твердых порошкообразных или гранулированных гидратов, способных растворяться в воде достаточно быстро при обычных условиях. В технике, эти материалы известны как гидратированные силикаты натрия (или калия).
Водные растворы гидратированных силикатов по своим вяжущим свойствам аналогичны жидким стеклам. Вместе с тем по сравнению с последними гидратированные силикаты натрия имеют ряд преимуществ:
- на их основе возможно изготовлять составы, содержащие все необходимые компоненты в виде сухой смеси и готовые к применению после смешивания с водой; такие составы при условии правильного хранения могут иметь неограниченный срок годности;
- гидратированные силикаты более экономичны при транспортировке;
- в отличие от жидких стекол гидратированные силикаты могут эксплуатироваться в широких температурных пределах (жидкие стекла замерзают уже при небольших отрицательных температурах);
- при необходимости из гидратированных силикатов можно легко приготовить жидкое стекло с необходимым модулем и концентрацией непосредственно на месте потребления.
Во всем мире гидратированные силикаты широко используются в производстве строительных растворов, огнеупорных и кислотоупорных материалов, для обмазки сварочных электродов, других изделий и композиций строительного и нестроительного назначения. Оптимальные свойства многих разрабатываемых материалов, применяемых в строительстве, могут быть получены на основе натриевых гидросиликатов с модулем 2-3,5.
В России применение гидратированных силикатов до сих пор имело ограниченный характер из-за отсутствия отечественных производителей этого химического продукта.
Производство порошков осуществляется сушкой натриевого жидкого стекла с модифицирующими добавками на оборудовании для сушки растворов и паст.
Физико-химические характеристики.
Необходимо отметить, что характеристики продукта могут варьироваться по согласованию с потребителем.
|
ХАРАКТЕРИСТИКА
|
|
|
|
|
|
|
Массовая доля оксида натрия (Na O), %
|
|
Массовая доля диоксида кремния (Si O), %
|
|
|
|
|
Потери при прокаливании, массовая доля, %
|
|
Гидросиликат натриевый могут служить вяжущей основой сухих композиций (цементов) для приготовления кислотоупорных замазок, растворов и бетонов.
На основе кислотоупорного вяжущего и заполнителей изготавливают растворы и бетоны, стойкие к действию многих минеральных и органических кислот. Кислотоупорные изделия испытывают и вводят в эксплуатацию через 7-10 суток твердения в обычных условиях.
Смеси, состоящие из огнеупорного заполнителя, отвердителя и гидросиликата натриевого, при смешивании с водой образуют камень, устойчивый к температурам до 800-1000ºС, эти системы могут использоваться в качестве огнеупорных обмазок, для изготовления жаростойких бетонов и жаропрочных изделий.
Затворяемые водой сухие кислото - и огнеупорные композиции на основе гидратированных силикатов хорошо зарекомендовали себя при футеровке торкретированием различных технологических поверхностей.
Гидратированные силикаты могут служить основой силикатных лакокрасочных композиций (силикатных красок), применяемых в качестве фасадных отделочных материалов, для создания антикоррозионных и термостойких покрытий по металлу, противопожарных и декоротивных покрытий.
Гидратированные силикаты натрия являются ускорителями схватывания и твердения цементных паст и растворных смесей. В цементные композиции щелочные силикаты добавляют в тех случаях, когда необходимо очень быстрое схватывание и быстрый набор начальной прочности (набрызг-бетоны, тампонирующие и штукатурные составы, пенобетоны неавтоклавного твердения и т.д.).
Перспективным может быть применение гидратированных силикатов натрия в бурении нефтеносных и газовых скважин в качестве структурообразователя, крепящей добавки и ингибитора для буровых растворов, а также при централизованном производстве комбинированных силикатных реагентов многофункционального действия для приготовления и обработки буровых технологических жидкостей. Можно полагать, что появление гидратированных силикатов отечественного производства послужит стимулом к развитию в нашей стране разнообразной продукции на их основе.
