172 Глава 2 Водораствориюиьи силикатьс

173

располагаются по углам куба, причем каждый из них связы-

Таблица 2.2

вается через атомы кислорода с тремя другими атомами к емкрем- Значения рН растворов силиката натрия " (но данным Бэкона

спосо ную ионизироваться $ЮН-группу. Это ведет и Уилса [211)
к образованию полииона (Sig02p) — (см. рис. 2.б). Такая структурная единица служит исходной для образования коллоидной

«частицы» размером около 1 нм в диаметре. И лишь только юлю NaгО ю р Н

н
после того, как подобная единица в последующем окр ж г

кон енси

ружа ется

д сирующимся мономером, она становится «частицей кремнезема», имеющей сердцевину из Si02. 0,7 0,226 11,20 0,00158 0,224 0,00705 0,380

0,35 0,113 11,00 0,00! ОО 0,112 0,00892

чем 2: 1, из различных циклических п

0,25 0,0806 10,80 О, 000 63 О, 080 0,007 88 О, 1354

р х циклических полисиликат-ионов, нахо- , 5 0,0484 10,60 0,00040 0,048 0,00820 0,0813
дящихся в небольших количествах в растворе, начинают фо— 0,10 0,0323 10,40 0,00025 [ 0,032 0,00784 0,0543
мироваться полициклические олигомеры. Вначале это трехме—

О 008

Среднее значение

ю

р ускулярные «коллоидные» разновидности, которые

становятся зародышами протекающего затем про есс

ри олее высоких соотношения $'О: Х

роцесса, когда " А — суммарная нормальность щелочи в растворе; H — нормальность

у ю

большие п

тношениях $i02 . Ха20 образуются еще

тношения $ О: Х .. ионов, р»ная

ОН — 10 — о4 — Рн~ S — с~юммарное содержание кремнезема, моль

о размерам коллоидно-ионные разновидности.

810, на 1 л раствора; R — молярное отношение Si02. Na20 (3,36); R=2St/А

В ранее изданной книге [29] автора н

а о а настоящеи монографии

и S = 1 68 А М' — нормальность HSiOg —, М — молярность Si (ОН) 4, М =

t=

были показаны возможные структуры п

туры полисиликат-ионов при

е ф; . 1 H)~H, у( 10 — 42

допущении, что атом кремния имеет координационное число б.

Еще раньше было сделано предположение 30

[30], что полисили- Принимая, что единственным силикатным ионом в растворе
кат-ионы представляют собой образования, аналогичные анионам изополи- или гетерополи

оликислот. днако имеющиеся в на-

. О

является ион Н$Юз, можно записать (обозначения даны
стоящее время данные, которые в дальнейшем будут рассмотв табл. 2.2)

репы, показывают, что атом кремния в силикат-ионах еще имеет А= О+ ))
координационное число 4 по отношению к атомам кислорода.

Соответственно в предлагаемой теории не будут в какой-либо

$,=,И --[- М'
мере затрагиваться состояния атома кремния с координацион- ЯЦ — 4,2

К,= —,=-10 ' (это значение приводилось выше)

Разме

а мер полимерных или коллоидных разновидностей в рас.и'

творах силиката натрия можно оценить согласно пр

ю риведеннои И—

к~,и'
теории, на основании различных имеющихся данных. Размеры

Н

также могут быть определены непосредственно с помо ью р

методов, включая ультрафильтрацию, измерение скорости п одля растворов, содержащих

п 7 0 10 pl ~а О величина

ревращение в устоичивые кремнеземные

Н~ (А — тт') сохраняется относительно постоянной и в среднем
разновидности, которые затем могут быть выделены.

равной 0,008. Этот факт также подтверждает, что весь кремне-

Бэконом и Уилсом [21] б ыли измерены точные значения рН

зем может рассматриваться только в форме мономера Si (ОН) 4
на образце силиката, имевшем молярное соотношение и ионов Н$~0з и что в растворе не присутствуют дисиликаты.
SiO2. Ка20, равное 3,3б, и представлены при различных конИз этих данных можно рассчитать концентрацию Si(OH)4,
центрациях Na20 в растворе (табл. 2.2). Поскольку отношение .Ц~ 42 А — ~

20 оставалось постоянным, концентрации кремнезема

.И=10 ' — =10 у

были также известными. Используя вышеприведенную теорию,

можно оценить размер частиц полимерного кремнезема из знагде юИ = 10 — 2 ' (0,0079 М, или 0,0474 % в пересчете на $Ю2) .
чений его растворимости, т. е. из значений концентрации моно- Это приведенное значение остается относительно постоянр (ОН)41 присутствующего в растворе. ным в пределах семикратной области концентраций. Принима-

170 Водорастворимые силикаты

171 Глава 2

бъеме силикатных полимерных ионов или заряженных чалибденовои кислотой за время менее 5 мин, то, если бы к па- в объеме сил

В об ем сл чае такие частицы по своей форме равностоящеи системе были применимы уравнения, относящг(еся

или же сферические. Атомы кремния внутри частицы свяк дисиликат-ионам, количество суммарного кремнезема, про- осные или ж ф р реагировавшего за 5 мин, должно было быть гораздо больше 1 заны между со р

с бой че ез атомы кислорода, но на поверхности чем это наблюдалось в эксперименте. частицы каждый атом кремния

н несет по крайней мере одну

r пп ОН. Такие частицы находятся в состоянии равновесной Поэтому приходится сделать вывод, что наблюдения, выгруппу

р мнеземом полненные Роллером и Эрвином [27) относительно образования растворимое и р р

ост с астворимым мономерным кремне

Si(OH)4, находящимся, в свою очередь, в равновесии с моно- 20

мерными силикатными ионами. К тому же подобные частицы С

заряжены отрицательно в результате частичной ионизации по- В

верхностных групп %ОН до анионного состояния и образования

/ групп SiO —. 10

у/. я1(ОН)4+ОН =(НО)зя О +Н,О сз

(НО)з SiO + ОН = (НО)2 Si02 .+Н О й 5 /,'

4n — nx

~у nSi (ОН),= 81„0(4„Д ), (ОН)„+ Н2О

° г~ =г 5 ~- у где х — отношение концентраций ОН: Si в частицах кремне-

А зема, которое понижается по мере возрастания степени поли- 2 меризации и. При повышении рН происходит ионизация на

8 9 10 !1 поверхности: Рис. 2.3. Изменение концентрании разновидностей растворимого кремнезема, находящихся в равновесии с частинами кремнезема диаметром 2,6 нм, в об- где г — число зарядов на полимерной частице, содержащей и

ласти рН 8,5 — 10,5. А — Si(OH)4 в равновесии с частицами диаметром 2,6 нм; В — рассчитанные суммарные атомов кремния.

Хотя было давно известно, что в подобных растворах приконцентрации Si(OH), и HS(03, С — рассчитанные суммарные концентрации Я((ОН)о — 2—

сутствуют полимерные силикатные ионы, но, однако, их не рас- НВИОЗ и Я(ОЗ;О — экспериментально измеренные суммарные концентрации кремнезема. сматривали как частицы кремнезема, на одягц

х гциеся в состоянии

равновесной растворимости с Si(OH) 4 в соответствии с уравнедисиликат-ионов, правомерны только для изученной ими каль- нием Остваль а — Фрейндлиха, показывающего, что с уменьшением Ост ал д — р д. нием азме а частиц растворимость повышается. Высказыциевои силикатнои системы. Тот факт, что двухзарядный ион кальция способствует формированию сложных дисиликат-ионов, вается предпо.

вается п е положение, что это уравнение, по крайней мере в которые включены связи % — О — Са, не вызывает дивления. приближенно, может иметь силу даже для случая сферических ы связи 1 — — а, не вызывает удивления. частиц с диаметром менее 10 — 20 А, когда большая часть атомов кремния расположена на поверхности. Теория Существование таких небольших плотных заряженных ча-

стиц кремнезема казалось бы неправдоподобным, если бы не

Концентрированный раствор силиката натрия или калия было установлено, что частицы такого типа обнаруживаются с молярными соотношениями Si02 . М20 от 1: 1 до 1: 2 состоит в виде дискретных ионов, содержащих до восьми атомов крем- главным образом из ионов Ь(Оз и НЯОз. Однако предпола- ния. Как будет показано ниже в связи с рассмотрением вопроса гается, что в растворах с более высокими соотношениями по- о структуре нек р ' p

е некото bix к исталлических силикатов, для кремневышенное количество кремнезема способствует формированию зема имеется о р д .

п е еленная возможность образовывать плотную

октаме ную ст .кту у (HOSiO),6) в, в которой атомы кремния

чрезвычаино небольших трехмерных, сконденсированных

168 Глава 2

Водорастворимые силикаты 169 — 4

ностью SiO~ 10400 м' скорость реакции оказалась примерно !О, о равной 300 мг SiO~/ч. Удельная скорость реакции составила 3 10 — в г/(м2. ч) .

Путем экстраполяции прямолинейных участков кривых, по1ооо казанных на рис. 2.2, к нулевому моменту времени определены суммарные концентрации растворимого кремнезема, т. е. моно- мерного и ионного кремнезема в исходных образцах золя: 5

Концентрация рн золя масс, % ымоль/л 8,5 0,0175 2,9 9,0 0,0220 3,7 9,5 0,0260 4,3 io,o 10,.0 0,0450 7,5 10,5 0,0950 15,8 На рис. 1.10 б для случая линии В было показано, что раьновесная растворимость частиц размером 2,6 нм при рН 8 при- 9,0 близительно составляет 150 млн ' (0,015 % ) или 2,5 мМ. Эта ц величина достаточно близка к значению, полученному из вышеприведенных данных экстраполяцией к рН 8 (см. рис. 2.3).

Принимая значение 2,5 мМ как концентрацию Si(OH)4, а в качестве констант химического равновесия — константы по Роллеру и Эрвину, можно подсчитать концентрацию различных ао

разновидностей в состоянии равновесия системы:

Время,ьлин Рис. 2.2. Зависимость скорости реакции молибденовой кислоты с образцами золя кремнезема от времени при различных значениях рН (указаны цифрами

на кривых). [81О,-"-] =[Н8Ю;] [Н']-' . 10 "'" до 2 6 нм в диаметре. Для регулирования рН до различных [Si О"-. j =2200 [HSi03 ] значений в интервале 8,5 — 10,5 к отдельным порциям этого золя

2 — ч- 1 +9,З добавляли раствор NaOH. Затем золи подвергали старению [Н$,,0, j = [SigO; ] [Н . 10 при 25'С, в процессе которого многократно отбирали небольшие образцы проб с целью измерения скорости развития окраши- На рис. 2.3 приведены рассчитанные концентрации Si(OH)4, вания в реакции с молибдатным реактивом. Через два часа

НЬ10з и SiOз для различных значений рН. Хотя такие кривые

инах скорос и э ои р акц и дл т разных образцов не было зарегистрировано каких-либо даль-

концентрация растворимого кремнезема может быть объяснена нейших изменений. На рис. 2.2 представлены кривые, показывающие количество прореагировавшего кремнезема в зависи- присутствием 1( ) 4 и 1 з и, вероят| о, н

9 мости от времени. Примерно через 5 мин после начала про- 10 . Таким об азом никакие дригие ионные цесса наклоны прямолинейных участков всех кривых становятся

~ не (oui т и ис тствовать в залетных количествах.

Согласно вышеприведенным уравнениям, дисиликат-ион 1 одинаковыми и соответствующими скорости реакции коллоидных частиц с молибденовой кислотой. Представлялось интерес- -')4Оз и HSi)O„- также должны присутствовать в более высоным определить скорость такой реакции. Для общего количе- ких концентрациях, чем НЫОз . Поскольку хорошо известно, ства кремнезема 104 мг в образце золя с суммарной поверх-

что дикремневая кислота полностью вступает в реакцию с мо-

1

1

16о Водораетворамые еиликаты 167
и имеют плотность 1,72 г/см' (гл. 1) . Допускается, что когда

такой силикат высушивается, то ионы натрия координируют Природа силикатных растворов
с атомами кислорода и силанольными группами в системе и

отсутствует вода, связанная с ионами натрия. В том случае,

авновесия в системе, о которых упоминалось
когда высушивается суспензия, имеющая небольшие по размеру

сферические частицы, такие глобулярные частицы упаковы- Si02 + 2H20= Si (ОН)4 (1)
ваются произвольным образом с плотностью упаковки около S i (OH) 4 + OH HS iO3 + 2Н20 (2)
50 % по объему.

2—

Для удовлетворения выше отмеченных требований, т. е. не- 2HSiO = S1205 + H20 ()
обходимости заполнения пор с целью создания условий, исклю- Н310 + ОН =310~ + H20 (4)
чающих образование сетки волосных трещин, получаемый

объем высушенного NaHSi03 должен быть равен объему кол- Для этих уравнений, принимая константу диссоциации воды
лоидных частиц. В таком случае для получения 100 см' вы- равной 10 '4, имеем при 25'С:
сушенного клея нужно израсходовать 85 г коллоидного кремнезема (19,5 г Н20 и 64,5 г Si02) и 100 г NaHSi03 (31 г Na20,

(з. (Он) 1 [ з.о;]
60 г Si02, 9 г Н20). Данный клей имеет соотношение по массе

4,0: 1, или молярное соотношение 4,13. Этот состав согласуется [н+] [з о'-1

3 ! — 12,16

[ ][ 3] — 1,34

с наблюдениями, показывающими, что силикатные растворы

[HSiO 1 [S iO
натрия или лития, имеющие соотношение выше 4 («полисили- 3]

каты» в коммерческой терминологии), в отличие от растворов [н+] [Si О'-]

12 5 ] — 93 2 5] — 4,2

с более низкими отношениями Si02. 1Ча20 не способны высыхать до прозрачных сплошных пленок, поскольку происходит

[Si 0 -]
образование микротрещин.

+ 3- 0 1(З' О2 1

Следует отметить, что подобный состав, содержащий он-] [з о--]
50 объемн.' в виде твердого вещества, еще до удаления последней порции воды в процессе высушивания становится очень

хрупким. Если такие наполнители вводят в пластмассы, например содержащие свыше 40 объемн. /о, то обнаруживается, что

О =-2200

полученная система представляет собой твердую, относительно

хрупкую массу. Аналогичным образом при содержании менее Вышеприведенные константы измерялись Роллером и Эрвином
40 объемн.% коллоидного кремнезема в силикате при удалении [27] в системе, содержащей в качестве основания кальций,
остатков воды должно происходить формирование менее хруп- В настоящее время имеются некоторые сомнения, будут ли
кой пленки. В последнем случае расчетным путем найдено, что в растворе силиката натрия образовываться дисиликат-ионы
состав соответствует соотношению Si02. Ма20 3,5. Вполне воз- в соответствии с этими уравнениями. Наблюдения Айлера по-
можно, что близкое совпадение этого значения с отношением

SO ~ч О

и при очень низкой концентрации ионов натрия в равновесии

)

с мономером Si (ОН) 4 и ионами ОН — находятся лишь ионы

Кажется поэтому, что по крайней мере некоторые пз черт

поведения растворимых силикатов с соотношением более 2 на- HS1O3 и %03 . 1 %-ный золь, состоящий из очень небольших
ходятся в согласии с теорией, утверждающей, что растворы частиц коллоидного кремнезема, приготовляли полимеризацией
содержат не только NaHSiO3, но и очень небольшие частицы монокремневой кислоты, полученной в свою очередь из этилси-
коллоидного кремнезема, поверхность которых покрыта сила- ликата, в течение 24 ч при 25'С и рН 7,8. Отмечалось некоторое
нольными группами. повышение значения рН по мере того, как удельная поверхность, определенная по методу Сирса [28], падала до значения

1040 м'/г, а частицы кремнезема вырастали приблизительно

Глава 2 Водораетворимые еиликаты 165 необходимо использовать силикаты с более высокими отноше- бумаги или асбеста. При силикатных отношениях 2 и ниже

иями SiO) .' NaqO. адгезионное схватывание ослабевает и становится очень чув-

3. Производство осажденных кремнеземов, золей и гелей. ствительным к воде. При отношениях выше 4,0 (полисиликаты) Здесь предпочтительно используется силикат натрия с отноше- адгезионная прочность еще понижается, хотя водостойкость нием около 3,3 по сравнению с материалами, имеющими более улучшается. Поскольк~ при выбранном значении вязкости низкие силикатные отношения, поскольку в первом случае тре- с понижением отношения Sip~ Na~p возрастает содержание буется меньшее количество кислоты для нейтрализации щелочи твердых веществ, то силикаты с отношением, равным 2, и с бов расчете на единицу количества кремнезема. Благодаря боль- лее высокой концентрацией используются в таких плотных машим объемам производимой продукции силикат натрия с от- териалах, которые идут, например, на изготовление жерновов. ношением SiOq . .Na~O — 3,3 имеет более низкую стоимость. В подобных изделиях вода должна быть полностью удалена для Однако, если важным фактором стоимости продукта является получения высокой прочности.

потребление кислоты, то использование силиката с отношением Как будет показано ниже, силикатный раствор, обладающий 3,8 дает некоторые дополнительные выгоды. адгезионными свойствами и имеющий отношение SiO~ . NaqO

Для каждого частного применения фирмы — изготовители 3,3, можно представить себе как раствор с отношением 2, сосиликатов дают рекомендации по выбору конкретных видов держащий ионы Na' и НЫОз, в котором остальной кремнезем продукта с тщательно подобранной величиной силикатного от- находится в виде взвешенных коллоидных частиц очень небольношения и концентрации (или вязкости). шого размера диаметром 1 — 2 нм При более высоких соотно

Общие тенденции в использовании силикатов будут, без шениях доля кремнезема в ионном состоянии уменьшается.

сомнения, претерпевать изменения, поскольку наряду с силика- Отмечается, что в том случае, когда силикатные растворы том натрия применяются органические связующие и клеящие с повышенными отношениями ЫО~ . Na)O наносят в виде одновешества, которые становятся все более дорогостоящими. родных тонких пленок на стеклянную подложку и затем высуЗа последние более чем 40 лет крахмал в значительной степени шивают, выше некоторого отношения подобные пленки начизаменил силикатные клеи, применяемые при изготовлении гоф- нают растрескиваться или покрываться волосными трещинами. рированных картонных коробок, но такая тенденция может Предполагается, что условия формирования пленки и ее высуизмениться и в обратную сторону. Смолы, используемые в каче- шивания достаточно постоянны, а такие величины, как толщина стве связующих веществ при изготовлении в литейном произ- пленки, скорость ее высушивания и температура, могут влият водстве изложниц и формовочных стержней, становятся все на степень образования волосных трещин. Чем больше степень менее экономичными в связи с повышением цен на сырье и нс покрытия трещинами или степень микрорастрескивания, тем обходимостью снижения уровня атмосферных загрязнении, менее прочно склеивание силикатным клеем.

Замена подобных смол силикатами становится заманчивой по Вероятно, что растрескивание происходит в условиях, когда мере появления новых средств, обеспечивающих быстрое з - количества высушенного NaHSiO) недостаточно, чтобы заполтвердевание применяемых смесей [24]. Быстрое затвердевани'. нить все пространств или поры между сферическими коллоидза счет использования диоксида углерода, применяемого в тече- ными частицами, когда они совместно упаковываются в проние многих лет, но в ограниченном масштабе, может стать уни- цессе высушивания. Если образующийся из ионной формы версальным методом [25]. Применение силикатных материалов твердый силикат не заполняет поры, то подобная гелю сетка в качестве связующих в формовочных стержнях порождасг из частиц будет давать усадку и в пленке начнут развиваться проблемы, не встречающиеся при применении смол, которые трещины. Таким образом, чем больше тенденция к образо- легко сжигались. Добавление аморфного кремнезема вместе ванию микротрещин, тем ниже будет прочность высушенной с силикатным связующим веществом позволяет при высокой

температуре получать сильное схватывание материала за счет Можно подсчитать относительные объемы, занимаемые образования областей, богатых фазой кристобалита, которые NaHSiO) и коллоидным кремнеземом в высушенных силикатах распадаются при охлаждении системы ниже 200'С [26].

Силикаты натрия, используемые как клеи, имеют отношения раствор NaHSiO~ высушивается до указанного состава в слу- $10~ . NagO в интервале от 2: 1 до 4: 1. Силикаты с отноше- чае, когда его плотность составляет около 2,0 г/см'. Частицы нием 3,3 наиболее широко используются при производстве кремнезема диаметром — 11 А содержат 23 % Н~О и 77 % 510~

162

Водоравтвори,«oie cиаикаты 168

1

Измерения некоторых физических свойств растворов силиРастворимые кристаллические силикаты натрия ката натрия проводились в широкой области отношений и кони калия центраций. Точные данные по величинам рН были опубликованы Бэконом и Уилсом [21], которые для своих измерений

Наногидрат метасиликата натрия Na)SiO~ 9Н20 (т. пл. 47'С) использовали специально разработанные электродные ячейки.
представляет собой единственный, приготовляемый в химически Сообщались также данные по плотностям растворов, для кото-
чистой форме силикат, применяемый в качестве стандартного рых было дано эмпирическое уравнение
вещества. Для промышленных целей наряду с другими, более

высокощелочными сортами силикатов выпускается как безвод- ,1 = 1-+- аА-+- 1,А'-+- сАз
ный Na2Si03, так и Na2Si03. 5Н~О.

Следующие формы безводных кристаллических силикатов, d — плотность, 20'С/20'С;
полученные из расплава, имеют отношение SiO~ . М20, равное 1 А — содержание Na20 в растворе, масс /о,
или выше: а, b, с — константы, меняющиеся в зависимости от молярного отношения Si02 . Na)O (правда, при условии, что величины отношения охватывают лишь область от 1,3 до 0,5).

1089 Была измерена [22] электропроводность растворов в облаивая О,

976

874

1

сти отношений %02 . Na)O 1,0 — 3,95 и концентраций от 10 — ' н.

10Ю

до максимальной вязкости растворов.

К2$1~09 770 Грант и Массон [23] измеряли вязкость растворов силиката

натрия при отношении 3,41 в пределах концентраций 0,005—

Многочисленные гидраты ме а- и 0,3253 г/мл. Было определено, что величина истинной вязкости

ногочисленные гидраты мета- и дисиликатов рассмотрены (т. е. удельная вязкость, отнесенная к концентрации) не завиеилом ], но основным коммерческим продуктом является сит от скорости сдвига. При концентрации 0,325 г/мл истинная

вязкость составила 1б мл/г; при 0,02 г/мл — 3,2 мл/г и при нулевой концентрации экстраполированное значение вязкости окаСвойства раствора залось равным 3,1 мл/г. Это показывает, что силикат-ионы

имели низкую молекулярную массу, и даже в разбавленном

Свойства растворов силиката натрия при различных отно- растворе наблюдалось отсутствие цепочечных образований.
шениях Si02 . NaqO подробно были описаны Вейлом [1]

в 1952 г. Очень полезные обобщенные сведения по таким основным свойствам растворов, как величины рН, плотность, вяз- Области применения
кость и растворимость, и их фазовым диаграммам были сораны элдесом и анге [ ]. Ниже приведены примеры неДля растворимых силикатов, в частности для силикатов

натрия, имеется три основные области применения.
которых других исследований, хотя автор настоящей книги не

проводил полного под ора библиографического материала

1. Средства для чистки и моющие средства, которые в за-
в данной области. висимости от контролируемой величины щелочности, как правило, приготовляются из силикатов, имеющих молярное относли известно отношение %02. Г[а20, то знание величины

плотности силикатного раствор з

шение SiO) . Ма,О менее 2,5, в частности из мета- и ортосили-
плотности силикатного аствора позволяет определить его концентрацию. В противном случае требуется проводить анализ

катов.

[20]

на содержание кремнезема или щелочи. штыренков и др. 20]

2. Применение в качестве клеев, вяжущих и диспергирующих веществ зависит от присутствия полисиликат-ионов, и, как
п едлагают определять нормальность щелочи тптрованием, на

правило, для этих целей пригодны силикаты, у которых отно-
основании чего можно определить молярное отношение шения меняются в интервале 2,5 — 3,8. С целью получения

максимальной адгезионной прочности используются силикаты

55,1б (d — 1) 1V — 2,28 с наиболее низкими отношениями в этом интервале, поскольку

подобные силикаты можно получить с более высоким содержа-
где д — плотность раствора и N — нормальность щелочи. нием твердых веществ. Для большей водостойкости связующих

11'

160 Воаораетворил1ые еиликаты 161 Глава 2

или по массе); в случае силиката натрия оба этих отношения нию с Ха2СОз, силикатные растворы с отношениями ЯО2. iNa20 приблизительно одинаковы; вплоть до 2,0 или даже до 2,5 можно приготовлять прямой в) концентрации»~P/1»~ ~~LU«». автоклавной обработкой песка с использованием крепкого раствора Д1аО11. Сообщено [17], что имеется возможность полу- в интеРвале молЯРных отношений Si02 . Na20 от 1,6 до 3,9. чать силикатные растворы с отношением вплоть до 3,22, если Они поступают в продажу в кусковой или в порошкообразной применять такие гидратированные или микрокристаллические кремнеземы, как опал, халцедон, диатомит или триполит. Мори и Хесельгессер [18] исследовали систему вода — кремнеземмоноксид натрия при 400'С и давлениях вплоть до 2500 бар. Твердыми фазами были Na2Si00, Na2Si200 и кварц.

Е

Коммерческие растворы

Уэлдес и Ланге [19] обобщили свойства растворимых сили- щ 20 катов и их применение. Типичные коммерческие (США) рас- О-1 творы перечислены в табл. 2.1. При рассмотрении силикатных растворов представляют интерес следующие основные параметры, которые могут изменяться:

сз а) разновидность щелочного металла;

0 б) отношение Si02 к оксиду щелочного металла (молярное 2,0 3,0 4,0 5,0

ййолярное отношение 510 /Мав

Таблица 2.1 Составы типичных коммерческих силикатов щелочных металлов, рис. 2.1. Зависимость максимальной концентрации $102 от молярного отноизготовляемых в США шения Sio) . М20 силикатного раствора с вязкостью, при которой еще сохра-

няется его текучесть.

Содержание, % 1 — М='Na; 2 — M=Li щелочной Отношение Плотность металл З~оз ' М20 г/см' Вязкость, сП (Ио массе)

si02 ~ м20 ! форме как частично гидратированные порошки и концентри

рованные растворы. жидкие стекла силиката калия имеют моНатрий 3,25 29,9 9,22 1,41 830 3,75 25,3 6,75 1,32 220 1

лярные отношения ЯО2 . К20 в интервале 2,83 3,92 и про- 3,25 28,4 8,7 1,39 160 даются в виде порошков и растворов. 3,22 27,7 8,6 1,38 100 Для получения коллоидного кремнезема или тонкодисперс- 2,58 32,1 12,5 1,51 2,87 32,0 11,1 1,49 1 250 780

ных порошков Si02 почти повсеместно используется раствор 2,50 26,5 10,6 1,40 60 силиката натрия с отношением 3,25. Максимальная, практиче- 2,40 33,2 13,85 1,56 2 100 ски получаемая концентрация кремнезема в коммерческих 2,20 29,2 13,3 1,50 растворах силиката натрия ограничивается значением вязкости, 2,00 29,4 14,7 1,53 400

которое для таких растворов должно быть достаточно низким, 2,00 36,0 18,0 1,69 70 000 1,90 28,5 15,0 1,52 чтобы их можно было перекачивать при обычных условиях. 1,80 24,1 13,4 1,44 60 Как показано на рис. 2.1, чем выше отношение Si02 . Na20 1,60 31,5 19,7 1,68 7 000 в коммерческих растворах, тем ниже максимальная концентраКалий 2,50 20,8 8,3 1,26 40

цпя кремнезема. 2,20 19,9 9,05 1,26 7 2,10 26,3 12,5 1,38 1 050

11 Заказ № 200