Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Сентября 2013 в 17:38, реферат
Жидкое стекло — водный щелочной раствор силикатов натрия Na2O(SiO2)n и (или) калия K2O(SiO2)n, воздушное вяжущее, изготавливаемое путем обжига смеси, состоящей из кварцевого песка и соды. Полученное стекло после дробления растворяют в воде. Натриевое жидкое стекло применяется при производстве бетонов со специальными свойствами (кислотоупорных, жаростойких), огнезащитных красок и других материалов.
Жидкое стекло — водный щелочной раствор силикатов натрия Na2O(SiO2)n и (или) калия K2O(SiO2)n, воздушное вяжущее, изготавливаемое путем обжига смеси, состоящей из кварцевого песка и соды. Полученное стекло после дробления растворяют в воде. Натриевое жидкое стекло применяется при производстве бетонов со специальными свойствами (кислотоупорных, жаростойких), огнезащитных красок и других материалов.
Представляют собой густые вязкие
прозрачные жидкости без механических
включений и примесей, видимых
невооруженным глазом. Жидкое стекло
может быть бесцветным, однако в
большинстве случаев оно
Промышленное жидкое стекло выпускается
в виде растворов высокой плотности:
натриевых—1,36-*-1,45 г/см3, калиевых — 1,4ч-1,56
г/см3. Для некоторых потребителей
изготавливаются еще более
Такой материал незаменим в химической промышленности для производства силикагеля, силиката свинца, метасиликата натрия. В строительстве жидкое стекло применяется для защиты фундаментов от грунтовых вод, гидроизоляции стен, полов и перекрытий подвальных помещений, устройства бассейнов.
Но это не единственное предназначение «водного раствора силиката натрия». Он удачно подходит для склеивания и связки строительных материалов, изготовления кислотоупорных, огнестойких и огнеупорных силикатных масс. Им можно склеивать бумагу, картон, стекло, фарфор, пропитывать ткани, бумаги, картона и деревянных изделий для придания им большей плотности и огнестойкости.
Жидкое стекло успешно используется
для изготовления силикатных красок,
клеев, моющих и чистящих средств, в
качестве защитного средства при
обрезке и ранении деревьев. Жидкое
стекло также применяется в
В растворах жидкого стекла имеются в наличии силикаты со спектром от мономерного ортосиликата до высокомерных форм. Средний показатель полимеризации зависит от соотношения кремнекислоты и щелочи, а также от концентрации силикатного раствора. С повышением соотношения возрастает полимеризация кремнекислотных анионов и вискозность раствора, соответственно, повышается.
Хотя термины «нейтральный» и «щелочной» широкоупотребительны в описании жидкого стекла, однако, все растворы жидкого стекла реагируют на щелочь. рН-значение стандартных растворов лежит между показателями 11 и 13.
Разбавление водой в соотношении от 1:10 до 1:100 изменяют рН-значение раствора жидкого стекла лишь незначительно: 1%-ный раствор имеет рН-значение между 10 и 12.
Плотность растворов жидкого стекла измеряется, обычно, аэрометром, который имеет градированную шкалу (кг/м³). При частом измерении плотности имеет смысл использовать пробор измерения плотности по принципу колебаний. Требующееся количество жидкого стекла (около 0,7см³) и время достижения температурной константы у этих приборов крайне незначительно.
Плотность зависит от концентрации раствора, темературы и соотношения кремнекислоты к щелочи. На практике измерение проводится при температуре отклоняющейся от 20°С. В этих случаях значение плотности корректируется следующим образом. Если температура раствора выше 20°С, то значение должно повышаться приблизительно на 0,28 кг/м³ на каждый градус температурной разницы. Если же температура ниже 20°, то значение соответствующим образом понижается.
Вискозность является одной из наиболее важных характеристик жидкого стекла, поскольку играет большую роль в его производстве и применении. Вискозность определяется многими факторами. Важнейшие из них: соотношение кремнекислоты и щелочи, концентрация и температура. Вискозность увеличивается по мере возрастания показателя концентрации и соотношения кремнекислоты и щелочи и уменьшается при возрастании температуры.
Добавка растворимых солей к растворам жидкого стекла вызывает общее повышение вискозности. Смеси натриевых и калиевых растворов жидкого стекла имеют более высокую вискозность, чем в отдельности.
Вискозиметр. Элементарный метод измерения вискозности базируется на определении скорости падения стального шарика в раствор жидкого стекла. Вискозность легко расчитывается в mРахs. Измерителем скорости падения служит вискозиметр, принцип действия которого состоит в скатывании стального шарика через стеклянную трубку в раствор жидкого стекла. Все приведенные значения вискозности определены с использованием такого вискозиметра.
Вискозиметры Брукфильда, Штромера или Хаака удобнее в эксплуатации, легче чистятся и обладают высокой точностью в определении результатов измерений.
Чтобы определить показатель вискозности жидкого стекла в стадии перекачки и обработки и сильно зависящий от температуры, емкости для жидкого стекла часто прогреваются. При расчете снабжающей массы тепла за основу взят показатель специфичной теплоты раствора жидкого стекла.
Жидкое стекло натриевое 37/40: соотношение массы 3,35 с=3,0 КДж/кгхК. Жидкое стекло натриевое 48/50: соотношение массы 2,75 с=2,5 КДж/кгхК.
Жидкое стекло и порошкообразное стекло используется как вяжущее вещество в шихте при высоких температурах. Поскольку порошкообразный продукт в зависимости от вида и соотношения кремнекислоты и щелочи разжижается при различных температурах, то выбор определенного сорта жидкого стекла зависит от требуемой температурной постоянной.
Натриевое жидкое стекло (силикатную глыбу) разжижают между 590° и 670° и варят при температурном промежутке от 760° до 870°С.
Сушка растворов жидкого стекла происходит как при обычных температурах, так и повышенных. Затем процесс высыхания все более и более замедляется и, в конце концов, протекает еле заметно, хотя высушенная субстанция все еще содержит заметное количество воды. Последняя стадия осуществляется при температуре 350-400°. Скорость сушки и остаток воды растворов жидкого стекла при заданной температуре зависит от соотношения кремнекислоты и щелочи. Чем выше это соотношение, тем быстрее происходит сушка и тем меньше остаток воды в просушенном жидком стекле.
Состояние жидкого стекла при температуре ниже 0° зависит от его концентрации и соотношения кремнекислоты и щелочи. Натриевое жидкое стекло с соотношением 2,0 и содержанием твердого вещества 54% сохраняет свой обычный вид и при температуре – 10° и при разогревании вновь приобретает свои прежние качества.
Натриевое жидкое стекло с соотношением 3,3 и содержанием твердого вещества 35%, напротив, мутнеет уже при -2° вследствие кристаллизации. Это приводит к тому, что на поверхность поднимаются кристаллы. После их таяния на основе предыдущего выделения из воды (льда) появляются образования, которые уже не подлежат устранению.
Отвердевшая пленка жидкого стекла регидротизируется под влиянием влажности и полностью растворяется в воде. Поэтому соединения с жидким стеклом после разогревания нестабильны и растворяются. Устойчивости можно достигнуть благодаря химической модификации, например, через реакцию с более обогащенными ионами металла, которые образуют нерастворимые силикаты, или через нейтрализацию щелочи кислотой, из-за чего кремнекислота выделяется из жидкого стекла как нерастворимый гель. Подобно свободным кислотам действуют кислые соли и соединения, которые образуют в процессе гидролиза кислоты.
Устойчивости можно добиться и через химическую реакцию жидкого стекла с амфотерной металлической крошкой, базовыми оксидами металлов, алюминатами, цинкатами и плюмбатами. В результате этих реакций образуется большинство труднорастворимы силикатов в смеси с кремниевым гелем. Подобные реакции возможны с порошкообразным наполнителем и пигментами.
Отвердевшая пленка поглощает влагу и диоксид угля из воздуха, теряет свои стеклообразующие характеристики и прозрачность, что ведет к образованию белого осадка щелочного карбоната. Калиевое жидкое стекло имеет меньшую предрасположенность к образованию осадка чем натриевое.
Растворы жидкого стекла несовместимы с большинством органических веществ. Исключением являются сахар, алкоголь и мочевина.
При смешении растворов жидкого стекла с жидкими искусственными смолистыми дисперсиями происходит коагуляция как органической коллоидной системы, так и силикатного раствора. Алкоголь, альдегиды и кетоны, как и аммониак, и солевые растворы производят эффект «высаливания».
Установка для приготовления жидкого стекла описана ниже.
Установка состоит из автоклава, насосов, бункера, металлоконструкции, бака для жидкого стекла, сливного рукава, шиберного затвора, системы трубопроводов пара и жидкого стекла.
Раздробленные силикатные глыбы из бункера через шиберный затвор поступают в автоклав, где производится разогрев паром и варка жидкого стекла. Автоклав и система трубопроводов жидкого стекла теплоизолированы минераловатными плитами и пароизоляционным слоем песчано-цементной штукатурки толщиной 15 мм по металлической сетке с применением клеевой окраски. Толщина общего слоя изоляции 60 мм. Паропроводы теплоизолированы асбестовым шнуром.
Трубопроводы крепятся к металлоконструкции
специальными хомутами. Для отбора
проб служит специальный трубопровод.
Готовое жидкое стекло через сливной
рукав сливается в бак. Перекачка
жидкого стекла из бака осуществляется
насосом Ш8-25-5,8/2,5Б-3. Предусмотрена
возможность перекачки