шпоры итоговый экзамен / 16 вопрос

Вопрос №16

1.4.1. Жидкое стекло - вязкая прозрачная жидкость, пред­ставляющая собой раствор в воде так называемого растворимо­го стекла - силиката натрия Na₂O*nSiO₂(реже калия К₂О*nSiO₂), где п=SiO₂/Na₂O - силикатный модуль, составляющий для на­триевого стекла 2,0...3,5, для калиевого 3,5...4,5. Растворимое стекло получают так же, как обычное варкой (плавлением) при 1300... 1400 °С сырьевой шихты в стеклоплавильных печах. Шихта натриевого стекла состоит из высушенного и просеянно­го кварцевого песка и соды Na₂CO₃(или сульфата натрия Na₂SO₄). Для получения калиевого стекла вместо соды приме­няют поташ K₂CO₃. Реакция силикатообразования протекает по схеме: nSiO₂+Na₂CO₃Na₂O*nSiO₂+CO₂

Полное связывание соды завершается при температуре 920...950 °С. Получаемый расплав застывает в стеклообразную хрупкую массу, называемую силикат-глыбой.

Получение жидкого стекла заключается в растворении силикат-глыбы в воде, что выполяется чаще всего в автоклавах в среде насыщенного водяного пара при давлении 0,3...0,7 МПа и температуре 120...150 °С. Продолжительность растворения в стационарных автоклавах составляет 5...6 ч, во вращающихся автоклавах - 1...2 ч. Плотность раствора составляет 1,3... 1,5 г/см³ , что соответствует содержанию стекла 50.. .70 %.

Твердение жидкого стекла на воздухе происходит вследствие действия СО₂ воздуха и высыхания:

Na₂O*nSiO₂+CO₂+H₂OnSiO₂*aq+Na₂CO₃

Вяжущие свойства такой системы обусловлены гелем кремнекислоты, который при высыхании уплотняется и приоб­ретает значительную прочность. Твердение жидкого стекла в ре-зультате высыхания на воздухе - процесс достаточно длитель­ный, так как образующаяся поверхностная плотная корка пре­пятствует высыханию геля и проникновению СО₂ во внутренние слои. Поэтому часто применяют отвердители, которые могут быть газообразными, твердыми или жидкими.

Среди твердых отвердителей наибольшее применение на­шли промышленные отходы на основе двухкалыщевого си­ликата - феррохромовый шлак и нефелиновый шлам. Твердение в этом случае протекает по схеме:

Na₂O*nSiO₂+2CaO*SiO₂+H₂OCaO*mSiO₂aq+SiOaq+(Ca,Na₂)O*SiO₂aq

Продуктами твердения являются гель кремнезема, низко­основные гидросиликаты кальция и натриево-кальциевые гид­росиликаты.

Широкое распространение среди жидких отвердителей по­лучили растворы алюмината натрия (Na₂O*Al₂O₃) и кремнефто-ристоводородной кислоты (H₂SiF₆).

Алюмосиликатная композиция отвердевает в результате ряда процессов, которые можно подытожить реакцией:

Na₂O*Al₂O₃+Na₂O*nSiO+H₂ONa₂O*Al₂O₃*2SiO₂*aq+(n-2)SiO₂*aq

При твердении кремнефтористо-силикатной композиции протекают две стадии химических процессов, на каждой из ко­торых происходит образование геля кремнекислоты:

Na₂O*nSiO₂+H₂SiF₆+H₂ONa₂SiF₆+nSiO₂*aq

2Na₂O*nSiO₂+Na₂SiF₆+6H₂O6NaF+nSiO₂*aq