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摘要：本文敘述了陶瓷泥漿成形用五水偏硅酸鈉制造工藝和影響因素，簡要介紹了其在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：五水偏硅酸鈉，陶瓷，注漿成形

注漿成形是陶瓷坯料加工所采用的傳統(tǒng)方法，對己固定的成形設(shè)備和模具，坯體的質(zhì)量主要由泥漿性質(zhì)所決定。滿足工藝要求的泥漿應(yīng)具有良好的流動性、一定的穩(wěn)定性、適當(dāng)?shù)挠|變性、過濾性好、含水量適中、形成的坯體具有足夠的強度便于脫模和不含氣泡等，流動性好的泥漿使用時既要保證能在管道中順暢流動又容易分布到模具各部份，并且不易聚沉，使坯體各部份組成均勻。泥漿中加入電解質(zhì)是改善其流動性的主要方法，常用的電解質(zhì)（又名稀釋劑、解膠劑）是水玻璃、碳酸鈉、磷酸鹽、腐植酸鈉、單寧酸鈉和聚丙烯酸鈉等[1]，水玻璃是用量最大的物質(zhì)，但使用時存在著成份波動大，不便計量和貯運等問題。

偏硅酸鈉是由水玻璃和燒堿深加工而成的模數(shù)為1（nSi02／nNa20,下同）的白色粉未狀結(jié)晶體，分于內(nèi)含5個結(jié)晶水，熔點72.2℃，易溶于水中，l％水溶液pH值為12.5，顯堿性。它具有稀釋作用的原回是它能增大泥漿中膠團的表面電荷密度，從而增加雙電層厚度和乏電位，使粒于之間的排斥力加大；同時，偏硅酸鈉所含的硅酸根陰離子能同泥漿中的Ca2+＼Mg2+有害離于生成難溶物，促進(jìn)Na+的交換作用，使泥漿的粘度減小，而流動性增加。

1工藝選擇

偏硅酸鈉合成方法有噴霧干燥法、熔固結(jié)次造粒法和溶液結(jié)晶法，其中，溶液結(jié)晶法工藝具有設(shè)備投資少、生產(chǎn)成本低、質(zhì)量穩(wěn)定的特點[2]，產(chǎn)品特別適合于陶瓷泥漿注漿成形添加劑，對自度、水不溶物等指標(biāo)要求低，售價低廉的使用要求，其工藝流程如圖所不。

2結(jié)果討論

2.1結(jié)晶濃度影響

采用溶液結(jié)晶法工藝制五水偏硅酸鈉從相圖[3]上分析，其結(jié)晶液濃度（Na20＋Si02）%只要控制在25%~28％間均可生成五水偏硅酸鈉。但是，溶液中Na20、Si02含量是相互影響的，Si02含量高，結(jié)晶周期長，直接用nNa2O／nSi02比值為1、含固量58％的溶液結(jié)晶，加入晶種，結(jié)晶周期需72～120h；Na20含量高，結(jié)晶速度則快，但較快的結(jié)晶速度易造成結(jié)晶顆粒細(xì)，晶體生長夾帶Na20多，產(chǎn)品模數(shù)難以達(dá)到要求。

表1不同nNa2O/nSiO2比結(jié)晶溶液與結(jié)晶時間有關(guān)

nNa2O/nSiO20.5~0.80.95~1.031.2~1.81.9~2.3

結(jié)晶時間h不結(jié)晶大于7215~204~6

2.2晶種影響

在偏硅酸鈉結(jié)晶過程中，為了控制晶體質(zhì)量，獲得粒度均勻的產(chǎn)品，采用向結(jié)晶溶液加入合適粒度及數(shù)量的晶種，整個過程選用溫和攪拌，使晶種較均勻地懸浮在整個溶液中，減少二次成核數(shù)量，使被結(jié)晶的物質(zhì)只在晶種表向上生長。

晶種的加入量取決于整個結(jié)晶過程可被結(jié)晶出來的物質(zhì)量、晶種粒度和所希望得到產(chǎn)品的粒度。假設(shè)過程中無初級成核晶種生成，則成品粒于數(shù)等于新加入晶種粒子數(shù)

式中：Ms、Mp—晶種、成品質(zhì)量

Ls、Lp—晶種、成品平均粒度

kv、p—偏硅酸鈉物性常數(shù)

對于偏硅酸鈉自水溶液的結(jié)晶過程，按結(jié)晶相變分析，由于其介穩(wěn)區(qū)的寬度較窄，容易進(jìn)入不穩(wěn)區(qū)，一般采用加0.1mm~0.2mm粒度的晶種。如要求成品粒度平均1mm，考慮到不可避免溶液自身成核數(shù)量，實際加入0.1mm晶種為理論量的40％～60%。

2.3溫度控制影響

五水偏硅酸鈉結(jié)晶過程對溫度比較敏感，其晶體生長需經(jīng)過誘導(dǎo)過程，采用在50℃～60℃間向溶液加晶種方法控制晶核總量，之后使晶體在相對恒定的溫度和過飽和度下使晶體均速增長。結(jié)晶后期，以每分鐘1℃度降溫，使晶體快速長人，至陰38~8℃趁熱分離出料。

表2偏硅酸鈉主要技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)名稱指標(biāo)值

外觀白色結(jié)晶粉未

堿含量(Na20)%28.0~30.0

二氧化硅(SiO2)%27.80~30.00

鐵(Fe)含量%≤0.03

水不溶物%≤0.3

2.4其它助劑影響

為了便于分離操作時游離水同晶體分禹，在降溫結(jié)束前0.5h按總量0.005％~0.15%比例一次性加入十二烷基磺酸類表面活性劑，可降低晶體與水之間的表面

張力，能使?jié)駱佑坞x水降到4%以下，便于干燥和貯存。

3應(yīng)用

利用溶液結(jié)晶法制備五水偏硅酸鈉，產(chǎn)品上要指標(biāo)如表2。

偏硅酸鈉對泥漿的pH值有較強的緩沖能力，其所含的硅酸根陰離子除增大粘土粒于帶電荷密度外，還易同泥漿中的有害ca2+＼Mg2+離子作用生成難溶鹽，促進(jìn)Na+離于的交換作用，能生成更多的Na一粘土，也會改善泥漿的流動性.當(dāng)這種泥漿加入模具中成形時，易同石膏起反應(yīng)，能快速地發(fā)生絮凝、硬化反應(yīng)，縮短成坯時間。偏硅酸鈉一般按粘土量的0.3%-4.5%加入，不僅適于普通注漿成形，也適于壓力注漿成形，具有使用方便、價格低廉、稀釋性能好的特點。

同時，偏硅酸鈉便于同其它常用稀釋劑如純堿、磷酸鹽、腐植酸鈉等調(diào)配成復(fù)合稀釋解膠劑，比單一解膠劑有更好的解膠性能。目前，各種市售復(fù)合解膠劑大多是以偏硅酸鈉為上要成份配制的。

此外，偏硅酸鈉對脂肪類物質(zhì)有較強的潤濕、乳化和皂化作用，具有較強的去油污性能，廣泛用于配制各種洗滌劑。另外，在紡織、造紙和采油等行業(yè)也有廣泛應(yīng)

參考文獻(xiàn)

1西北輕工業(yè)學(xué)院等。陶瓷工藝學(xué)，輕工業(yè)出版社：1985，199～201

2麗秀等。無機鹽工業(yè)。1994（4），6~9

3戴志成等，硅化合物生產(chǎn)與應(yīng)用。1994，90～92