آشنائی و روش تولید « سیلیکات سدیم » / 2
سدیم سیلیکات
و کاربرد آن به عنوان روان ساز در صنعت کاشی و سرامیک
بخش دوم: خواص و ویژگی های « سدیم سیلیکات »
خواص
سدیم سیلیکات پودر سفید رنگی است که به آسانی در آب حل می شود و محلولی قلیائی به وجـود می آورد. ایـن یکی از ترکیـباتی است که شامل سدیم اورتـوسیلیکات (Na4SiO4)، سدیم پیروسیلیکات (Na6Si2O7) و دیگر ترکیبات می شود. همة آنها شیشه ای (glassy)، بی رنگ و قابل حل در آب هستند. سدیم سیلیکات در محلولهای خنـثی و قلیائی پایدار است. در محلولهای اسیدی، یون سلیکات با یونهای هیدروژن واکنش می دهد تا «سیلیسیک اسید» را تشکیل دهد که وقتی گرم شود، «سیلیکا ژل» را که ماده ای سخت و شیشه ای است، به وجود می آورد.
یادآوری: محیط اسیدی، خنـثی و بازی (قلیائی) را با توجه به عدد pH به صورت زیر تقسیم می کنند:
|
نوع محیط |
اسیدی (Acid) |
خنثی (Neutral) |
بازی (Alkali) |
|
محدودة pH |
یک تا کمتر از 7 |
7 |
بیشتر از 7 تا 14 |
نسبت «سیلیس به سودا» یا Ratio
یکی از مشخصه های مهم در تعیین کاربرد انواع «سدیم سیلیکات» در صنایع مختلف، نسبت سیلیس به سودا (یا Ratio) است. این نسبت را به صورت زیر می توان نوشت:
Ratio = SiO2 / Na2O
با توجه به موارد مصرف می توان سه محدوده برای آن تعریف کرد:
|
کاربرد |
مدول |
محدوده |
|
صنایع شوینده |
05/0± 00/1 10/0 ± 00/2 |
نسبت پائین (Low Ratio) |
|
صنایع کاشی، سرامیک، ریخته گری |
05/0 ± 50/2 10/0 ± 00/3 |
نسبت متوسط (Medium Ratio) |
|
صنایع فولاد و چسب |
05/0 ± 50/3 |
نسبت بالا (High Ratio) |
هر چه نسبت Ratio بالاتر باشد، دانسیته (جرم حجمی) سدیم سیلیکات نیز بالاتر خواهد بود. برای مثال، دانسیتة یک نمونه سدیم سیلیکات صنعتی با 1/2-9/1=Ratio برابر است با gr/cc ۴۵/۱-۳۵/۱.
در منبعی دیگر (از این نشانه) دو محدوده برای Ratio تعریف شده است:
5/2 – 3/2 Low Ratio
5/3 – 3/3 High Ratio
در همین منبـع خـواص درجه های مختـلف صنـعتی «سدیـم سیلیکات» تولیدی یکی از شرکتها (MS Jain Group) (http://www.kiranglobal.com) به صورت جدول زیر قید شده است:
|
حداقل 260/1 |
حداقل 380/1 |
حداقل 590/1 |
حداکثر 690/1 |
وزن مخصوص (در ˚C20) |
|
حداکثر 2/0 درصد |
حداکثر 2/0 درصد |
حداکثر 2/0 درصد |
حداکثر 2/0 درصد |
عدم حلالیت |
|
7-6 درصد |
20-9 درصد |
15-14 درصد |
18-17 درصد |
Na2O |
|
25-23 درصد |
30-28 درصد |
36-34 درصد |
38-36 درصد |
SiO2 |
|
حداکثر 03/0 درصد |
حداکثر 03/0 درصد |
حداکثر 05/0 درصد |
حداکثر 05/0 درصد |
اکسید آهن (Ferrous dioxide) |
جدول زیر که برگرفته از ویکیـپدیای انگلیسی است، خواص فیزیکی و ترموشیمیائی سدیم سیلیکات را خلاصه کرده است:
|
خواص فیزیکی |
|
|
فرمول مولکولی |
Na2SiO3 یا Na2O∙SiO2 |
|
جرم مولی |
gr/mol 06/122 (بی آب) gr/mol 14/212 (پنتا هیدرات) |
|
ظاهر |
جامد بی رنگ (به صورت محلول آبی هم وجود دارد) |
|
قابلیت انحلال در آب |
محلول |
|
دانسیته |
gr/cc 4/2 (جامد) |
|
نقطة ذوب |
˚C1088 (بی آب) ˚C2/72 (پنتا هیدرات) |
|
شاخص شکست نوری (nD) |
52/1 (بی آب) 456/1 (پنتا هیدرات) |
|
خواص ترموشیمیائی |
|
|
انتالپی استاندارد تشکیل |
Kj/mol 1519- = ΔH˚f 298 |
|
انتروپی مولی استاندارد |
J/mol∙K 8/113 = S˚298 |
آشنائی و روش تولید « سیلیکات سدیم » / 1
و کاربرد آن به عنوان روان ساز در صنعت کاشی و سرامیک
بخش نخست: آشنائی و روش تولید « سیلیکات سدیم»
« سیلیکات سدیم » نام عمومی ترکیب سدیم متا سیلیکات یا Na2SiO3 است و هم چنین به نامـهای «آب شیشه» یا «شیشـة مایع» نیز شنـاختـه شده است و می تـوان فرمول آن را به شکل Na2O∙SiO2 نیز نشان داد. به صورت محلول آبی و جامد در دسترس است و در صنایع سیمان، حفاظتِ غیر فعال آتش (Passive fire protection)، دیرگدازها، نساجی، فرآوری الوار و اتومبیلها به کار می رود.
روش تولید
سدیم سیلیکاتهای محلول (یا آب شیشه) محلولهای آب و شیشه های محلول هستند که از نسبتهای متغیر Na2CO3 و SiO2 ساخته می شوند. سدیم سیلیکات از سه جزء سازنده تشکیل شده است:
سیلیس جزء سازندة اصلی؛
قلیا سدیم اکسید و
آب تعیین کنندة خواص ترکیب های آب دار و بی آب.
گام نخست: تولید ساچمه (خرده شیشه)
در دمای ˚C1200-1100 سدیم کربنات و سیلیکون دی اکسید (از شن) در حالت گداخته واکنش می دهند تا شیشة جامد بی شکلی (آمورف) به نام «سدیم سیلیکات» تشکیل شود که ساچمه نامیده می شود و در واقع مخلوطی از SiO2 و Na2O است. کربن دی اکسید نیز در این واکنش آزاد می گردد.
Na2CO3 + SiO2 → Na2SiO3 + CO2
گام دوم: تبدیل به آبِ شیشه
ساچمه به داخل واکنشگر (reactor) تغذیه و با آب مخلوط و بخار داده می شود تا محیط پر فشاری را ایجاد نماید که ساچمه ها را حل کند. این محلول «آب شیشه» یا water glass نامیده می شود. بخار و آب فرآیند به طور پیوسته به داخل واکنشگر تغذیه می شود تا فشار ایجاد کند و ساچمه ها شروع به حل شدن کنند. آبِ شیشة تولید شده در داخل بشکه ها و تانکرها ذخیره سازی و به مقصد مصرف کننده ارسال می گردد.
گام سوم: تغیـیر Ratio
سدیم سیلیکات محلول به یک مخزن واسطه انـتـقال داده می شود تا خـنک شود و سپـس به انبار منـتـقل می شود. در این جا می توان سدیم هیـدروکسیـد جامد (NaOH) را به محلول اضافه کرد تا سدیم سیلیکاتهای محلول با Ratio های کمتر تولید شود. بسته به نسبت SiO2/Na2O خواص آب شیشه تغیـیر می کند و پیش از ارسال آن از کارخانه می توان با افزودن NaOH و هم چنین مقداری سدیم سیلیکات محلول آن را تغیـیر داد.
بلورهای جامد سدیم سیلیکات
شمای این فرآیند در شکل زیر آورده شده است:
سدیم سیلیکات بی آب (anhydrous) شاملِ یک زنجیرة آنیونی پلیمری است که چهار وجهی های {SiO4} (و نه یون SiO32- گسسته) در گوشه ها به اشتراک گذاشته شده اند. علاوه بر شکـل بی آب، تعدادی شکل آب دار (هیدراته) با فرمول Na2SiO3∙nH2O (وقتی n برابر است با 5، 6، 7، 8 و 9) نیز وجود دارد که شـامل آنیون گسستة تـقریـباً چهار وجـهی SiO2(OH)22- با آب هیدراسیون (آب پوشی) می باشد. برای نمونه، سدیم سیلیکات پنتا هیدرات (Na2SiO3∙5H2O) که به صورت تـجـاری در دستـرس است، به صـورت Na2SiO2(OH)2∙4H2O و نوناهیدرات Na2SiO3∙9H2O به صورت Na2SiO2(OH)2∙8H2O فرمول بندی می شون
| ition | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ادامه مطلب
SIO2=52
AL2O3=7
NA2O=1.5
BAO=8
B2O3=20
PBO=5
در این شیشه ها دو و نیم تا سه در صد اکسید زیرکنیوم و دونیم تا سه درصد اکسید لیتیم وجود دارد
SIO2=59-60
AL2O3=9-10
NA2O=9-11
B2O3=20-21
در شیشه فتوکرومیکدو تا هفت دهم نقره،یک تا هفت دهم برم،یک تا هفت دهم کلر،هشت دهم تا دو نیم فلور،وصفر تا دودهم اکسید مس وجود دارد
SIO2=26
AL2O3=2
CdO=65
CaF2=8
PBO=80
SIO2=80
MGO=6
P2O5=10
ZNO=10
P2O5=72
SIO2=35
K2O=7.2
PBO=58
SIO2=63
AL2O3=0.6
NA2O=7.6
K2O=6
CAO=0.3
MGO=0.3
B2O3=0.2
PBO=21
SIO2=64-65
AL2O3=10-11
NA2O=1-1.5
K2O=0-1
CAO=8-9
MGO=10-11
B2O3=4-5
SIO2=77-78
AL2O3=0-1
NA2O=9-10
K2O=4-5
CAO=0-1
PBO=8-9
SIO2=73-74
AL2O3=2-2.5
NA2O=16-17
K2O=0-0.5
CAO=5-6
MGO=0-1
SIO2=99.5
AL2O3=0-0.5
SIO2=81
AL2O3=2
NA2O=4
B2O3=13
SIO2=75-82
AL2O3=2-4
NA2O=4-6
B2O3=10-13
SIO2=62-65
AL2O3=0-1
NA2O=0-2
K2O=15-16
BAO=0-1
B2O3=0-2
PBO=18-19
SIO2=67-70
AL2O3=0-1
NA2O=0-2
K2O=17-18
BAO=0-1
B2O3=0-2
PBO=12-13
SIO2=57-60
AL2O3=0-1
NA2O=0-2
K2O=14-15
BAO=0-1
B2O3=0-2
PBO=24-25
SIO2=52-55
AL2O3=0-1
NA2O=0-2
K2O=12-13
BAO=0-1
B2O3=0-2
PBO=30-31
SIO2=68-72
AL2O3=9-11
NA2O+K2O=17-19
B2O3=0-2
SIO2=70-74
AL2O3=1.5-2
NA2O+K2O=13.5-16
CAO=10-12
MGO=0-1
B2O3=0-2
SIO2=71-73
AL2O3=0-2
NA2O+K2O=13.5-15
CAO=7-12
MGO=4
SIO2=71-73
AL2O3=1.5-2
NA2O+K2O=13.5-15
CAO=7-8
MGO=4
SIO2=68-70
AL2O3=0-1
NA2O=9-10
K2O=10-12
CAO=4-5
BAO=5-6
B2O3=0-1
PBO=0-2
SIO2=55-56
AL2O3=15
NA2O=0.3
K2O=0.2
CAO=18.7
MGO=3.3
B2O3=7.3
sio2=65-72
AL2O3=3-4
NA2O=8-13
K2O=0-1.5
CAO=9-14
MGO=1-3
B2O3=0.5-5
.: Weblog Themes By Pichak :.
