158 Глава 2 Водорастворимые силикаты
159 ски изучал щелочные силикаты и предложил еще до 1850 г. диаметром 1 мм растворялись в натриевом силикатном стекле использовать их в качестве клеев, связующих веществ и огне- при 950'С, и пришли к заключению, что именно диффузия явстойких красок. К 1855 г. жидкое стекло изготовлялось и в Ев- »лялась регулирующим фактором процесса растворения. При соропе, и в Америке для продажи. держании 40 % NagO коэффициент диффУзии составлЯл
жидкое стекло обычно производилось в огромных открытого -4,4 10 — ' см'/с. К аналогичным результатам пришли Главак и типа печах — горнах при температуре выше 1300'С по следую- Надельминска [10].
щим реакциям: Исследователи продолжают вводить незначительные усовер-
1 1
шенствования с целью получения прозрачных и чистых силикат-
2 + а2 04 + 2 С= 2 C02+ $02 + 3$iQ~ ° NaqQ ных растворов. Так, было обнаружено [11], что если натриевое
силикатное стекло с отношением 3,25 растворяется в воде под
3$102 + Ха~СОз С02+ 3$ i' 1~1а 0 давлением до слишком высокого значения концентрации, то получаемый раствор становится мутным. Если же процесс расЗа исключением каких-то особых условий, в последней реакции творения останавливается при концентрации, соответствующей
.значению 38'В., а затем в вакууме концентрации доводится до
Получение растворимых силикатов представлено в обзоре 41'В., то получается прозрачный концентрированный раствор. Уильямса [2]. Для реакционных печей были предложены раз- Ратмел [12] обнаружил, что добавление TiO, к жидкому стеклу личные усовершенствования. Так, Бурке [3] обнаружил, что при концентрации в точке плавления от 0,04 до 03 %, дает нанесение на песок
сение на песок слоя, состоящего из смеси силиката натрия возможность получать более прозрачные растворы силиката и аOH с заданным отношением SiO). Na)O в интервале от натрия. По-видимому, присутствие 4 молей Т102 на 1 моль 2,5: 1 до 4: 1, и последующее нагревание частиц песка в обра- кальция предотвращает образование нерастворимых силикатов зующейся суспензии в пламени до температуры выше 1920'С
кальция.
позволяют сформировать растворимое стекло в виде однород- Использование других солей натрия, помимо карбоната, ных частиц. Предложения других авторов касаются использо- до сих пор ограничено. Айлер и Точ [13] в 1941 г. изучили вания или печи циклонного типа [4], или вертикальной башен- равновесную реакцию
$10' (тв.) -+-2NaC1(газ) + Н20 (газ) =2HCl (газ) + NaqSiOq (~~a ) зону реактора, а полученный продукт движется вверх вокруг
колонны, служащей теплообменником [5], или, наконец, печи
п г
о руженной в воду, что позволяет снизить на 70 % расход
) ) ) 7
у» ° ' =-+-2,9 при 1000 С
топлива и уменьшить на 80 % габариты печи [6]. В настоящее
время стали доступными количественные данные по величинам Расчеты показали, что невозможно производить НС1 для скорости растворения песка (кварца) в расплавленном карбо- практических целей, хотя конверсия NaC1 вполне приемлема. нате Nа)СОз или в расплавленном стекле SiO~ — Na~О. Было Химическое равновесие более смещено при температуре 1000'С, обнаружено [7], что при атмосферном давлении продуктом но, однако, при этом слишком низка скорость реакции. Хенф и реакции в граничной зоне системы SiOz — расплав Na~СОз яв- Соул [14] в 1972 г. повторно изучили эту реакцию при более ляется метасиликат натрия, тогда как в вакууме скорость реак- низких температурах, вплоть до 700'С, и пришли к заключеции понижается и метасиликат не обнаруживается. Диффузия нию, что константа химического равновесия позволяла испольионов кислорода через пограничные слои силиката позволяет зовать данную реакцию при технологической обработке неко- регулировать скорость реакции, но диффузия ионов натрия на торых медных руд, содержащих кремнезем.
скорость не влияет. Трухларова и Вепрек [8] нашли, что ско- Сульфат натрия вступает в реакцию с песком даже в окисрость растворения плавленого кремнезема в расплаве Si02— лительной атмосфере при 1400'С, если только реагирующие Ха~О имела энергию активации в температурном интервале вещества распределяются в очень тонком слое (0,5 мм). Однако 1050 — 1250'С, равную 29,8 ккал/моль. При 1200'С скорость рас- использование восстановительной среды (по-видимому, СН4) творения зависела от константы диффузии, которая возрастала при gpp'С позволяет получать по данной реакции H)S [15]. or 1,86 10 — ~ см /с до 64,5 ° 10-~ см /с при соответствующем В закрытой системе при 700 — 900'С сульфит натрия реагиувеличении содержания Na20 от 22,5 до 50,8 масс.%. Крейдер рует с кремнеземом следующим образом [16]:
и Купер [9] измерили скорость, с которой кварцевые шарики 3NazSOq+ $10~=2Nag$04+ NazSiOa+ S
159 ски изучал щелочные силикаты и предложил еще до 1850 г. диаметром 1 мм растворялись в натриевом силикатном стекле использовать их в качестве клеев, связующих веществ и огне- при 950'С, и пришли к заключению, что именно диффузия явстойких красок. К 1855 г. жидкое стекло изготовлялось и в Ев- »лялась регулирующим фактором процесса растворения. При соропе, и в Америке для продажи. держании 40 % NagO коэффициент диффУзии составлЯл
жидкое стекло обычно производилось в огромных открытого -4,4 10 — ' см'/с. К аналогичным результатам пришли Главак и типа печах — горнах при температуре выше 1300'С по следую- Надельминска [10].
щим реакциям: Исследователи продолжают вводить незначительные усовер-
1 1
шенствования с целью получения прозрачных и чистых силикат-
2 + а2 04 + 2 С= 2 C02+ $02 + 3$iQ~ ° NaqQ ных растворов. Так, было обнаружено [11], что если натриевое
силикатное стекло с отношением 3,25 растворяется в воде под
3$102 + Ха~СОз С02+ 3$ i' 1~1а 0 давлением до слишком высокого значения концентрации, то получаемый раствор становится мутным. Если же процесс расЗа исключением каких-то особых условий, в последней реакции творения останавливается при концентрации, соответствующей
.значению 38'В., а затем в вакууме концентрации доводится до
Получение растворимых силикатов представлено в обзоре 41'В., то получается прозрачный концентрированный раствор. Уильямса [2]. Для реакционных печей были предложены раз- Ратмел [12] обнаружил, что добавление TiO, к жидкому стеклу личные усовершенствования. Так, Бурке [3] обнаружил, что при концентрации в точке плавления от 0,04 до 03 %, дает нанесение на песок
сение на песок слоя, состоящего из смеси силиката натрия возможность получать более прозрачные растворы силиката и аOH с заданным отношением SiO). Na)O в интервале от натрия. По-видимому, присутствие 4 молей Т102 на 1 моль 2,5: 1 до 4: 1, и последующее нагревание частиц песка в обра- кальция предотвращает образование нерастворимых силикатов зующейся суспензии в пламени до температуры выше 1920'С
кальция.
позволяют сформировать растворимое стекло в виде однород- Использование других солей натрия, помимо карбоната, ных частиц. Предложения других авторов касаются использо- до сих пор ограничено. Айлер и Точ [13] в 1941 г. изучили вания или печи циклонного типа [4], или вертикальной башен- равновесную реакцию
$10' (тв.) -+-2NaC1(газ) + Н20 (газ) =2HCl (газ) + NaqSiOq (~~a ) зону реактора, а полученный продукт движется вверх вокруг
колонны, служащей теплообменником [5], или, наконец, печи
п г
о руженной в воду, что позволяет снизить на 70 % расход
) ) ) 7
у» ° ' =-+-2,9 при 1000 С
топлива и уменьшить на 80 % габариты печи [6]. В настоящее
время стали доступными количественные данные по величинам Расчеты показали, что невозможно производить НС1 для скорости растворения песка (кварца) в расплавленном карбо- практических целей, хотя конверсия NaC1 вполне приемлема. нате Nа)СОз или в расплавленном стекле SiO~ — Na~О. Было Химическое равновесие более смещено при температуре 1000'С, обнаружено [7], что при атмосферном давлении продуктом но, однако, при этом слишком низка скорость реакции. Хенф и реакции в граничной зоне системы SiOz — расплав Na~СОз яв- Соул [14] в 1972 г. повторно изучили эту реакцию при более ляется метасиликат натрия, тогда как в вакууме скорость реак- низких температурах, вплоть до 700'С, и пришли к заключеции понижается и метасиликат не обнаруживается. Диффузия нию, что константа химического равновесия позволяла испольионов кислорода через пограничные слои силиката позволяет зовать данную реакцию при технологической обработке неко- регулировать скорость реакции, но диффузия ионов натрия на торых медных руд, содержащих кремнезем.
скорость не влияет. Трухларова и Вепрек [8] нашли, что ско- Сульфат натрия вступает в реакцию с песком даже в окисрость растворения плавленого кремнезема в расплаве Si02— лительной атмосфере при 1400'С, если только реагирующие Ха~О имела энергию активации в температурном интервале вещества распределяются в очень тонком слое (0,5 мм). Однако 1050 — 1250'С, равную 29,8 ккал/моль. При 1200'С скорость рас- использование восстановительной среды (по-видимому, СН4) творения зависела от константы диффузии, которая возрастала при gpp'С позволяет получать по данной реакции H)S [15]. or 1,86 10 — ~ см /с до 64,5 ° 10-~ см /с при соответствующем В закрытой системе при 700 — 900'С сульфит натрия реагиувеличении содержания Na20 от 22,5 до 50,8 масс.%. Крейдер рует с кремнеземом следующим образом [16]:
и Купер [9] измерили скорость, с которой кварцевые шарики 3NazSOq+ $10~=2Nag$04+ NazSiOa+ S
