基本介紹
- 中文名：矽酸鈉
- 英文名：Sodium silicate
- 別稱：泡花鹼，水玻璃
- 化學式：Na2SiO3·9H2O
- 分子量：284.2
- CAS登錄號：1344-09-8;106985-35-7
- EINECS登錄號：215-687-4
- 熔點：1089℃
- 沸點：2355 °C(lit.)
- 水溶性：H2O: soluble
- 密度：2.33 g/mL at 25 °C(lit.)
- 外觀：無色、淡黃色或青灰色透明的粘稠液體。
- 套用：用作分析試劑、織物防火劑和粘合劑
- 危險性符號：F,Xi,T,C
- 危險性描述：11-36/38-34-23/24/25-36/37/38-35-20/21/22-37
- 危險品運輸編號：UN 2922 8/PG 2
- 相對密度：2.614
- 折射率：1.520
產品信息,管制信息,基本性質,理化性能,化學式,分子質量,性狀,儲存,用途,分子式,變質原理,技術指標,分類介紹,生產方法,
產品信息
管制信息
本品不受管制。
矽酸鈉的結構圖
矽酸鈉的結構圖基本性質
中國國家標準：GB/T 4209-2008 |
理化性能
粘結力強、強度較高，耐酸性、耐熱性好，耐鹼性和耐水性差。
化學式
Na2SiO3·9H2O
分子質量
284.20
性狀
無色正交雙錐結晶或白色至灰白色塊狀物或粉末。能風化。在100℃時失去6分子結晶水。易溶於水，溶於稀氫氧化鈉溶液，不溶於乙醇和酸。熔點1088℃。低毒，半數致死量(大鼠，經口)1280mg/kg(無結晶水)
儲存
密封陰涼乾燥保存。
用途
分析試劑、防火劑、黏合劑。
水玻璃的用途
A、塗刷材料表面，提高其抗風化能力 以密度為1.35g/cm3的水玻璃浸漬或塗刷黏土磚、水泥混凝土、矽酸鹽混凝土、石材等多孔材料，可提高材料的密實度、強度、抗滲性、抗凍性及耐水性等。
B、加固土 將水玻璃和氯化鈣溶液交替壓注到土中，生成的矽酸凝膠在潮濕環境下，因吸收土中水分處於膨脹狀態，使土固結。
C、配製速凝防水劑。
D、修補磚牆裂縫 將水玻璃、粒化高爐礦渣粉、砂及氟矽酸鈉按適當比例拌合後，直接壓入磚牆裂縫，可起到粘結和補強作用。
E、矽酸鈉水溶液可做防火門的外表面。
F、可用來製作耐酸膠泥，用於爐窖類的內襯。物化性質
G、製備矽膠
分子式
Na2O·nSiO2
分子量：122.054
CAS NO.:1344-09-8
石英砂和鹼的配合比例即SiO2和Na2O的摩爾比決定著矽酸鈉的模數n，模數即顯示矽酸鈉的組成，模數是矽酸鈉的重要參數，一般在1.5～3.5之間。模數越大，固體矽酸鈉越難溶於水，n為1時常溫水即能溶解，n加大時需熱水才能溶解， n大於3時需4個大氣壓以上的蒸汽才能溶解。矽酸鈉模數越大，氧化矽含量越多，矽酸鈉粘度增大，易於分解硬化，粘結力增大，因此不同模數的矽酸鈉有著不同的用處。廣泛套用於普通鑄造、精密鑄造、造紙、陶瓷、粘土、選礦、高嶺土、洗滌等眾多領域。
變質原理
Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3
技術指標
矽酸鈉水溶液的技術指標
標技術指標技術指標技術指標
二氧化矽（%） | 氧化鈉 （%） | 水不溶物（%） | 鐵（%） | 波美度 | 模數 | 可溶固體（%） | 鐵(%) |
≥24.6 | ≥7.0 | ≤0.20 | ≤0.02 | 0.35～0.37 | 3.5～3.7 | ≥99 | 0.12 |
≥26.0 | ≥8.2 | ≤0.38 | ≤0.09 | 0. 39～0.41 | 3.1～3.4 | ≥99 | 0.12 |
≥29.2 | ≥12.8 | ≤0.36 | ≤0.08 | 0 .50～0.52 | 2.6~2.9 | ≥99 | 0.12 |
≥25.7 | ≥10.2 | ≤0.38 | ≤0.09 | 0.44～0.46 | 2.2~2.5 | ≥99 | 0.10 |
用途
水玻璃的用途非常廣泛，幾乎遍及國民經濟的各個部門。在化工系統被用來製造矽膠、白炭黑、沸石分子篩、五水偏矽酸鈉、矽溶膠、層矽及速溶粉狀矽酸鈉、矽酸鉀鈉等各種矽酸鹽類產品，是矽化合物的基本原料。在經濟已開發國家，以矽酸鈉為原料的深加工系列產品已發展到50餘種，有些已套用於高、精、尖科技領域；在輕工業中是洗衣粉、肥皂等洗滌劑中不可缺少的原料，也是水質軟化劑、助沉劑；在紡織工業中用於助染、漂白和漿紗；在機械行業中廣泛用於鑄造、砂輪製造和金屬防腐劑等；在建築行業中用於製造快乾水泥、耐酸水泥防水油、土壤固化劑、耐火材料等；在農業方面可製造矽素肥料；另外用作石油催化裂化的矽鋁催化劑、肥皂的填料、瓦楞紙的膠粘劑、實驗室坩堝等耐高溫材料、金屬防腐劑、水軟化劑、洗滌劑助劑、耐火材料和陶瓷原料、紡織品的漂、染和漿料、礦山選礦、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制膠粘劑等。
分述如下：
提高抗風化能力
水玻璃溶液塗刷或浸漬材料後，能滲入縫隙和孔隙中，固化的矽凝膠能堵塞毛細孔通道，提高材料的密度和強度，從而提高材料的抗風化能力。但水玻璃不得用來塗刷或浸漬石膏製品。因為水玻璃與石膏反應生成硫酸鈉（Na2SO4），在制品孔隙內結晶膨脹，導致石膏製品開裂破壞。
加固土壤
將水玻璃與氯化鈣溶液交替注入土壤中，兩種溶液迅速反應生成矽膠和矽酸鈣凝膠，起到膠結和填充孔隙的作用，使土壤的強度和承載能力提高。常用於粉土、砂土和填土的地基加固，稱為雙液注漿。
配製速凝防水劑
水玻璃可與多種礬配製成速凝防水劑，用於堵漏、填縫等局部搶修。這種多礬防水劑的凝結速度很快，一般為幾分鐘，其中四礬防水劑不超過1min，故工地上使用時必須做到即配即用。
多礬防水劑常用膽礬（硫酸銅）、紅礬（重鉻酸鉀，K2Cr2O7）、明礬（也稱白礬，硫酸鋁鉀）、紫礬等四種礬。
配製耐酸膠凝
耐酸膠凝是用水玻璃和耐酸粉料（常用石英粉）配製而成。與耐酸砂漿和混凝土一樣，主要用於有耐酸要求的工程。如硫酸池等。
配製耐熱砂漿
水玻璃膠凝主要用於耐火材料的砌築和修補。水玻璃耐熱砂漿和混凝土主要用於高爐基礎和其他有耐熱要求的結構部位。
防腐工程套用
改性水玻璃耐酸泥是耐酸腐蝕重要材料，主要特性是耐酸、耐溫、密實抗滲、價格低廉、使用方便。可拌和成耐酸膠泥、耐酸沙漿和耐酸混凝土，適用於化工、冶金、電力、煤炭、紡織等部門各種結構的防腐蝕工程，是紡酸建築結構貯酸池、耐酸地坪、以及耐酸表面砌築的理想材料。
黏結劑
五十年代水玻璃吹二氧化碳工藝廣泛套用，該工藝水玻璃加入量高、潰散性差，舊砂不能回用，浪費矽砂資源，大量外排固體廢棄物，破壞生態環境，生產鑄件質量粗糙，使其面臨被淘汰。
酯硬化新型水玻璃自硬砂1999年問世，水玻璃加入量1.8～3.0%，強度高、潰散性好、舊砂可再生回用，回用率80～90%，可使用時間可調，可用於機械化造型生產線，也可用於單件小批量生產。可生產幾公斤至幾百噸的各種鑄件，現已在鐵路車輛、冶金機械、重型機械、礦山機械、通用機械廠幾十家企業推廣套用。
新型水玻璃被稱為符合可持續發展的綠色環保型鑄造黏結劑。
主要特點粘結力高
水玻璃硬化後的主要成分為矽凝膠和固體，比表面積大，因而具有較高的粘結力。但水玻璃自身質量、配合料性能及施工養護對強度有顯著影響。
耐酸性好
可以抵抗除氫氟酸（HF）、熱磷酸和高級脂肪酸以外的幾乎所有無機和有機酸。
耐熱性好
硬化後形成的二氧化矽網狀骨架，在高溫下強度下降很小，當採用耐熱耐火骨料配製水玻璃砂漿和混凝土時，耐熱度可達1000℃。因此水玻璃混凝土的耐熱度，也可以理解為主要取決於骨料的耐熱度。
耐鹼性和耐水性差
因和混合後易均溶於鹼，故水玻璃不能在鹼性環境中使用。同樣由於NaF、Na2CO3均溶於水而不耐水，但可採用中等濃度的酸對已硬化水玻璃進行酸洗處理，提高耐水性。
相關知識水玻璃基本知識
常用的水玻璃分為鈉水玻璃和鉀水玻璃兩類，俗稱泡花鹼。鈉水玻璃為矽酸鈉水溶液，分子式為Na2O·nSiO2。鉀水玻璃為矽酸鉀水溶液，分子式為K2O·nSiO2。土木工程中主要使用鈉水玻璃。當工程技術要求較高時也可採用鉀水玻璃。優質純淨的水玻璃為無色透明的粘稠液體，溶於水。當含有雜質時呈淡黃色或青灰色。
鈉水玻璃分子式中的m稱為水玻璃的模數，代表Na2O和SiO2的摩爾比，是非常重要的參數。n值越大，水玻璃的粘度越高，但水中的溶解能力下降。當n大於3.0時，只能溶於熱水中，給使用帶來麻煩。n值越小，水玻璃的粘度越低，越易溶於水。土木工程中常用模數n為2.6～2.8，既易溶於水又有較高的強度。
我國生產的水玻璃模數一般在2.4～3.3之間。水玻璃在水溶液中的含量（或稱濃度）常用密度或者波美度表示。土木工程中常用水玻璃的密度一般為1.36～1.50g/cm3，相當于波美度38.4～48.3 。密度越大，水玻璃含量越高，粘度越大。
水玻璃通常採用石英粉（SiO2）加上純鹼（Na2CO3），在1300～1400℃的高溫下煅燒生成液體矽酸鈉 ，從爐出料口流出、制塊或水淬成顆粒。再在高溫或高溫高壓水中溶解，製得溶液狀水玻璃產品。
水玻璃的凝結固化
水玻璃在空氣中的凝結固化與石灰的凝結固化非常相似，主要通過碳化和脫水結晶固結兩個過程來實現。
隨著碳化反應的進行，矽膠含量增加，接著自由水分蒸發和矽膠脫水成固體而凝結硬化，其特點是：
1．速度慢。由於空氣中CO2濃度低，故碳化反應及整個凝結固化過程十分緩慢。
2．體積收縮。
3．強度低。
為加速水玻璃的凝結固化速度和提高強度，水玻璃使用時一般要求加入固化劑氟矽酸鈉，分子式為Na2SiF6。
氟矽酸鈉的摻量一般為12%～15%。摻量少，凝結固化慢，且強度低；摻量太多，則凝結硬化過快，不便施工操作，而且硬化後的早期強度雖高，但後期強度明顯降低。因此，使用時應嚴格控制固化劑摻量，並根據氣溫、濕度、水玻璃的模數、密度在上述範圍內適當調整。即：氣溫高、模數大、密度小時選下限，反之亦然。
速溶粉狀
速溶粉狀矽酸鈉又稱速溶泡花鹼、水合矽酸鈉。該產品外觀潔白，呈粉末狀，均勻性好。運輸、儲存和使用非常方便，特別適用於機械化、自動化操作。廣泛套用於冶金、電力、石化及建材工業中。被用來做為不定形耐火材料中的粘結劑、工業清洗劑、防腐劑，在制皂和耐酸水泥、精細陶瓷工業以及精密鑄造業的快乾劑和增強劑等。速溶粉狀矽酸鈉產品還具有液體泡花鹼所具有的一切性能和套用。速溶粉狀矽酸鈉分子式Na2O·mSiO2·nH2O，式量一般在280～350之間。與通過機械粉碎的無水粉末狀矽酸鈉相比，前者有許多寶貴性質，如水溶速度、純淨程度等。 速溶粉狀矽酸鈉屬於精細化工產品，系對乾法（芒硝法、純鹼法）泡花鹼經過化料、過濾、調模、噴霧乾燥等加工過程製得的。
危險性健康危害
吸入本品蒸氣或霧對呼吸道黏膜有刺激和腐蝕性，可引起化學性肺炎。液體或霧對眼有強烈刺激性，可致結膜和角膜潰瘍。皮膚接觸液體可引起皮炎或灼傷。攝入本品液體腐蝕消化道，出現噁心、嘔吐、頭痛、虛弱及腎損害。
燃爆危險
本品不燃，具腐蝕性、強刺激性，可致人體灼傷。
處理措施急救措施
皮膚接觸：立即脫去污染的衣著，用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫。
眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。
吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫。
食入：用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫。
消防措施
危險特性：未有特殊的燃燒爆炸特性。
有害燃燒產物：氧化矽。
滅火方法：本品不燃。消防人員必須佩戴過濾式防毒面具(全面罩)或隔離式呼吸器、穿全身防火防毒服，在上風向滅火。儘可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻，直至滅火結束。迅速切斷氣源，然後根據著火原因選擇適當滅火劑滅火。
泄漏應急處理
迅速撤離泄漏污染區人員至安全區，並進行隔離，嚴格限制出入。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防毒服。儘可能切斷泄漏源。若是液體。小量泄漏：用大量水沖洗，洗水稀釋後放入廢水系統。大量泄漏：構築圍堤或挖坑收容。用泵轉移至槽車或專用收集器內，回收或運至廢物處理場所處置。若是固體，用潔淨的鏟子收集於乾燥、潔淨、有蓋的容器中。若大量泄漏，收集回收或運至廢物處理場所處置。
所屬行業
水玻璃產品屬於無機鹽製造業
分類介紹
另一種為正矽酸鈉（原矽酸鈉），化學式Na4SiO4，相對分子質量184.04。
2．正矽酸鈉是無色晶體，熔點1361K(1088℃)，不多見。水玻璃溶液因水解而呈鹼性（比純鹼稍強）。因是弱酸鹽所以遇鹽酸，硫酸、硝酸、二氧化碳都能析出矽酸。保存時應密切防止二氧化碳進入，並應使用橡膠塞以防粘住磨口玻璃塞。工業上常用純鹼與石英共熔製取Na2CO3+SiO2→Na2SiO3+CO2↑，製品常因含亞鐵鹽而帶淺藍綠色。用為無機粘接製劑（可與滑石粉等混合共用），肥皂填充劑，調製耐酸混凝土，加入顏料後可做外牆的塗料，灌入古建築基礎土壤中使土壤堅固以防倒塌。
3．偏矽酸鈉是普通泡花鹼與燒鹼水熱反應而製得的低分子晶體，商品有無水、五水和九水合物，其中九水合物只有我國市場上存在，是在上世紀80年代急需偏矽酸鈉而倉促開發的技術含量較低的應急產品，因其熔點只有42℃，貯存時很容易變為液體或膏狀，正逐步被淘汰，但由於一些用戶習慣和一些領域對結晶水不是很在意，九水偏矽酸鈉還是有一定市場。
生產方法
矽酸鈉的生產方法分乾法（固相法）和濕法（液相法）兩種。
1．乾法生產 是將石英砂和純鹼按一定比例混合後在反射爐中加熱到1400 ℃左右，生成熔融狀矽酸鈉；
