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陶瓷注漿形用偏硅酸鈉的生產(chǎn)
摘要：本文敘述了陶瓷泥漿成形用五水偏硅酸鈉制造工藝和影響因素，簡要介紹了其在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：五水偏硅酸鈉，陶瓷，注漿成形
注漿成形是陶瓷坯料加工所采用的傳統(tǒng)方法，對己固定的成形設(shè)備和模具，坯體的質(zhì)量主要由泥漿性質(zhì)所決定。滿足工藝要求的泥漿應(yīng)具有良好的流動(dòng)性、一定的穩(wěn)定性、適當(dāng)?shù)挠|變性、過濾性好、含水量適中、形成的坯體具有足夠的強(qiáng)度便于脫模和不含氣泡等，流動(dòng)性好的泥漿使用時(shí)既要保證能在管道中順暢流動(dòng)又容易分布到模具各部份，并且不易聚沉，使坯體各部份組成均勻。泥漿中加入電解質(zhì)是改善其流動(dòng)性的主要方法，常用的電解質(zhì)（又名稀釋劑、解膠劑）是水玻璃、碳酸鈉、磷酸鹽、腐植酸鈉、單寧酸鈉和聚丙烯酸鈉等[1]，水玻璃是用量最大的物質(zhì)，但使用時(shí)存在著成份波動(dòng)大，不便計(jì)量和貯運(yùn)等問題。
偏硅酸鈉是由水玻璃和燒堿深加工而成的模數(shù)為1（nSi02／nNa20,下同）的白色粉未狀結(jié)晶體，分于內(nèi)含5個(gè)結(jié)晶水，熔點(diǎn)72.2℃，易溶于水中，l％水溶液pH值為12.5，顯堿性。它具有稀釋作用的原回是它能增大泥漿中膠團(tuán)的表面電荷密度，從而增加雙電層厚度和乏電位，使粒于之間的排斥力加大；同時(shí)，偏硅酸鈉所含的硅酸根陰離子能同泥漿中的Ca2+＼Mg2+有害離于生成難溶物，促進(jìn)Na+的交換作用，使泥漿的粘度減小，而流動(dòng)性增加。
1 工藝選擇
偏硅酸鈉合成方法有噴霧干燥法、熔固結(jié)次造粒法和溶液結(jié)晶法，其中，溶液結(jié)晶法工藝具有設(shè)備少、生產(chǎn)低、質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)[2]，產(chǎn)品特別適合于陶瓷泥漿注漿成形添加劑，對自度、水不溶物等指標(biāo)要求低，售價(jià)低廉的使用要求，其工藝流程如圖所不。
2 結(jié)果討論
2.1 結(jié)晶濃度影響
采用溶液結(jié)晶法工藝制五水偏硅酸鈉從相圖[3]上分析，其結(jié)晶液濃度（Na20＋Si02）%只要控制在25%~28％間均可生成五水偏硅酸鈉。但是，溶液中Na20、Si02含量是相互影響的，Si02含量高，結(jié)晶周期長，直接用nNa2O／nSi02比值為1、含固量58％的溶液結(jié)晶，加入晶種，結(jié)晶周期需72～120h；Na20含量高，結(jié)晶速度則快，但較快的結(jié)晶速度易造成結(jié)晶顆粒細(xì)，晶體生長夾帶Na20多，產(chǎn)品模數(shù)難以達(dá)到要求。
表1 不同nNa2O/nSiO2比結(jié)晶溶液與結(jié)晶時(shí)間有關(guān)
2.2 晶種影響 2.4 其它助劑影響
在偏硅酸鈉結(jié)晶過程中，為了控制晶體質(zhì)量，獲得粒度均勻的產(chǎn)品，采用向結(jié)晶溶液加入合適粒度及數(shù)量的晶種，整個(gè)過程選用溫和攪拌，使晶種較均勻地懸浮在整個(gè)溶液中，減少二次成核數(shù)量，使被結(jié)晶的物質(zhì)只在晶種表向上生長。
晶種的加入量取決于整個(gè)結(jié)晶過程可被結(jié)晶出來的物質(zhì)量、晶種粒度和所希望得到產(chǎn)品的粒度。假設(shè)過程中無初級(jí)成核晶種生成，則成品粒于數(shù)等于新加入晶種粒子數(shù)
式中：Ms、Mp—晶種、成品質(zhì)量
Ls、Lp—晶種、成品平均粒度
kv、p—偏硅酸鈉物性常數(shù)
對于偏硅酸鈉自水溶液的結(jié)晶過程，按結(jié)晶相變分析，由于其介穩(wěn)區(qū)的寬度較窄，容易進(jìn)入不穩(wěn)區(qū)，一般采用加0.1mm~0.2mm粒度的晶種。如要求成品粒度平均1mm，考慮到不可避免溶液自身成核數(shù)量，實(shí)際加入0.1mm晶種為理論量的40％～60%。
2.3 溫度控制影響
五水偏硅酸鈉結(jié)晶過程對溫度比較敏感，其晶體生長需經(jīng)過誘導(dǎo)過程，采用在50℃～60℃間向溶液加晶種方法控制晶核總量，之后使晶體在相對恒定的溫度和過飽和度下使晶體均速增長。結(jié)晶后期，以每分鐘1℃度降溫，使晶體快速長人，至陰38~8℃趁熱分離出料。
表2 偏硅酸鈉主要技術(shù)指標(biāo)
為了便于分離操作時(shí)游離水同晶體分禹，在降溫結(jié)束前0.5h按總量0.005％~0.15%比例一次性加入十二烷基磺酸類表面活性劑，可降低晶體與水之間的表面
張力，能使?jié)駱佑坞x水降到4%以下，便于干燥和貯存。
3 應(yīng)用
利用溶液結(jié)晶法制備五水偏硅酸鈉，產(chǎn)品上要指標(biāo)如表2。
偏硅酸鈉對泥漿的pH值有較強(qiáng)的緩沖能力，其所含的硅酸根陰離子除增大粘土粒于帶電荷密度外，還易同泥漿中的有害ca2+＼Mg2+離子作用生成難溶鹽，促進(jìn)Na+離于的交換作用，能生成更多的Na一粘土，也會(huì)改善泥漿的流動(dòng)性.當(dāng)這種泥漿加入模具中成形時(shí)，易同石膏起反應(yīng)，能快速地發(fā)生絮凝、硬化反應(yīng)，縮短成坯時(shí)間。偏硅酸鈉一般按粘土量的0.3%-4.5%加入，不僅適于普通注漿成形，也適于壓力注漿成形，具有使用方便、價(jià)格低廉、稀釋性能好的特點(diǎn)。
同時(shí)，偏硅酸鈉便于同其它常用稀釋劑如純堿、磷酸鹽、腐植酸鈉等調(diào)配成復(fù)合稀釋解膠劑，比單一解膠劑有更好的解膠性能。目前，各種市售復(fù)合解膠劑大多是以偏硅酸鈉為上要成份配制的。
此外，偏硅酸鈉對脂肪類物質(zhì)有較強(qiáng)的潤濕、乳化和皂化作用，具有較強(qiáng)的去油污性能，廣泛用于配制各種洗滌劑。另外，在紡織、造紙和采油等行業(yè)也有廣泛應(yīng)
參考文獻(xiàn)
1 西北輕學(xué)院等。陶瓷工藝學(xué)，輕工業(yè)出版社：1985，199～201
2 麗秀等。無機(jī)鹽工業(yè)。1994（4），6~9
3 戴志成等，硅化合物生產(chǎn)與應(yīng)用。1994，90～92
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