陶瓷注浆形用偏硅酸钠的生产

黄豆豆

摘要：本文叙述了陶瓷泥浆成形用五水偏硅酸钠制造工艺和影响因素，简要介绍了其在陶瓷行业中的应用。

关键词：五水偏硅酸钠，陶瓷，注浆成形


注浆成形是陶瓷坯料加工所采用的传统方法，对己固定的成形设备和模具，坯体的质量主要由泥浆性质所决定。满足工艺要求的泥浆应具有良好的流动性、一定的稳定性、适当的触变性、过滤性好、含水量适中、形成的坯体具有足够的强度便于脱模和不含气泡等，流动性好的泥浆使用时既要保证能在管道中顺畅流动又容易分布到模具各部份，并且不易聚沉，使坯体各部份组成均匀。泥浆中加入电解质是改善其流动性的主要方法，常用的电解质（又名稀释剂、解胶剂）是水玻璃、碳酸钠、磷酸盐、腐植酸钠、单宁酸钠和聚丙烯酸钠等[1]，水玻璃是用量最大的物质，但使用时存在着成份波动大，不便计量和贮运等问题。

偏硅酸钠是由水玻璃和烧碱深加工而成的模数为1（nSi02／nNa20,下同）的白色粉未状结晶体，分于内含5个结晶水，熔点72.2℃，易溶于水中，l％水溶液pH值为12.5，显碱性。它具有稀释作用的原回是它能增大泥浆中胶团的表面电荷密度，从而增加双电层厚度和乏电位，使粒于之间的排斥力加大；同时，偏硅酸钠所含的硅酸根阴离子能同泥浆中的Ca2+＼Mg2+有害离于生成难溶物，促进Na+的交换作用，使泥浆的粘度减小，而流动性增加。

1 工艺选择
偏硅酸钠合成方法有喷雾干燥法、熔固结次造粒法和溶液结晶法，其中，溶液结晶法工艺具有设备少、生产低、质量稳定的特点[2]，产品特别适合于陶瓷泥浆注浆成形添加剂，对自度、水不溶物等指标要求低，售价低廉的使用要求，其工艺流程如图所不。

2 结果讨论
2.1 结晶浓度影响
采用溶液结晶法工艺制五水偏硅酸钠从相图[3]上分析，其结晶液浓度（Na20＋Si02）%只要控制在25%~28％间均可生成五水偏硅酸钠。但是，溶液中Na20、Si02含量是相互影响的，Si02含量高，结晶周期长，直接用nNa2O／nSi02比值为1、含固量58％的溶液结晶，加入晶种，结晶周期需72～120h；Na20含量高，结晶速度则快，但较快的结晶速度易造成结晶颗粒细，晶体生长夹带Na20多，产品模数难以达到要求。

表1 不同nNa2O/nSiO2比结晶溶液与结晶时间有关


2.2 晶种影响
在偏硅酸钠结晶过程中，为了控制晶体质量，获得粒度均匀的产品，采用向结晶溶液加入合适粒度及数量的晶种，整个过程选用温和搅拌，使晶种较均匀地悬浮在整个溶液中，减少二次成核数量，使被结晶的物质只在晶种表向上生长。

晶种的加入量取决于整个结晶过程可被结晶出来的物质量、晶种粒度和所希望得到产品的粒度。假设过程中无初级成核晶种生成，则成品粒于数等于新加入晶种粒子数
式中：Ms、Mp—晶种、成品质量
Ls、Lp—晶种、成品平均粒度
kv、p—偏硅酸钠物性常数

对于偏硅酸钠自水溶液的结晶过程，按结晶相变分析，由于其介稳区的宽度较窄，容易进入不稳区，一般采用加0.1mm~0.2mm粒度的晶种。如要求成品粒度平均1mm，考虑到不可避免溶液自身成核数量，实际加入0.1mm晶种为理论量的40％～60%。

2.3 温度控制影响
五水偏硅酸钠结晶过程对温度比较敏感，其晶体生长需经过诱导过程，采用在50℃～60℃间向溶液加晶种方法控制晶核总量，之后使晶体在相对恒定的温度和过饱和度下使晶体均速增长。结晶后期，以每分钟1℃度降温，使晶体快速长人，至阴38~8℃趁热分离出料。

表2 偏硅酸钠主要技术指标

2.4 其它助剂影响
为了便于分离操作时游离水同晶体分禹，在降温结束前0.5h按总量0.005％~0.15%比例一次性加入十二烷基磺酸类表面活性剂，可降低晶体与水之间的表面


张力，能使湿样游离水降到4%以下，便于干燥和贮存。

3 应用
利用溶液结晶法制备五水偏硅酸钠，产品上要指标如表2。
偏硅酸钠对泥浆的pH值有较强的缓冲能力，其所含的硅酸根阴离子除增大粘土粒于带电荷密度外，还易同泥浆中的有害ca2+＼Mg2+离子作用生成难溶盐，促进Na+离于的交换作用，能生成更多的Na一粘土，也会改善泥浆的流动性.当这种泥浆加入模具中成形时，易同石膏起反应，能快速地发生絮凝、硬化反应，缩短成坯时间。偏硅酸钠一般按粘土量的0.3%-4.5%加入，不仅适于普通注浆成形，也适于压力注浆成形，具有使用方便、价格低廉、稀释性能好的特点。

同时，偏硅酸钠便于同其它常用稀释剂如纯碱、磷酸盐、腐植酸钠等调配成复合稀释解胶剂，比单一解胶剂有更好的解胶性能。目前，各种市售复合解胶剂大多是以偏硅酸钠为上要成份配制的。

此外，偏硅酸钠对脂肪类物质有较强的润湿、乳化和皂化作用，具有较强的去油污性能，广泛用于配制各种洗涤剂。另外，在纺织、造纸和采油等行业也有广泛应

参考文献
1 西北轻学院等。陶瓷工艺学，轻工业出版社：1985，199～201
2 丽秀等。无机盐工业。1994（4），6~9
3 戴志成等，硅化合物生产与应用。1994，90～92