本發(fā)明涉及水玻璃制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種濕法水玻璃的制備方法，尤其是一種通過添加活化劑制備不同模數(shù)的濕法水玻璃的制備方法。
背景技術(shù)：
水玻璃俗稱泡花堿，是一種水溶性硅酸鹽水溶液俗稱水玻璃，是一種礦黏合劑。其化學(xué)式為R2O·nSiO2，式中R2O為堿金屬氧化物，n為二氧化硅與堿金屬氧化物摩爾數(shù)的比值，稱為水玻璃的摩數(shù)。水玻璃的用途非常廣泛，幾乎遍及國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。在化工系統(tǒng)被用來制造硅膠、白炭黑、沸石分子篩、五水偏硅酸鈉、硅溶膠、層硅及速溶粉狀硅酸鈉、硅酸鉀鈉等各種硅酸鹽類產(chǎn)品，是硅化合物的基本原料。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，以硅酸鈉為原料的深加工系列產(chǎn)品已發(fā)展到50余種，有些已應(yīng)用于高、精、尖科技領(lǐng)域。水玻璃的制備方法有干法和濕法兩種，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)。干法水玻璃的優(yōu)點(diǎn)是可以制備不同模數(shù)的水玻璃，最高模數(shù)可以達(dá)到3.6，用途更廣發(fā)；缺點(diǎn)是成本較高，污染嚴(yán)重。濕法水玻璃的有點(diǎn)是生產(chǎn)成本較低，環(huán)保節(jié)能，缺點(diǎn)是只能制備模數(shù)較低的水玻璃，一般模數(shù)低于2.7，應(yīng)用領(lǐng)域受到一定的限制。
從制備成本及安全環(huán)保角度，濕法水玻璃制備無疑是今后水玻璃制備的發(fā)展趨勢(shì)。如果采用濕法制備的水玻璃模數(shù)可以達(dá)到干法制備水玻璃的模數(shù)，那濕法制備水玻璃環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢(shì)將會(huì)更加明顯，對(duì)整個(gè)水玻璃行業(yè)也將是一次大的變革。因此，研究一種可以生產(chǎn)不同模數(shù)的濕法水玻璃的制備方法，滿足更多行業(yè)的應(yīng)用，有十分重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明就是針對(duì)上述存在的缺陷而提供一種濕法水玻璃的制備方法。本方法在制備不同模數(shù)水玻璃的同時(shí)，又可以降低反應(yīng)溫度、縮短反應(yīng)時(shí)間，是一種操作簡(jiǎn)單、質(zhì)量穩(wěn)定的濕法水玻璃制備的新方法。
本發(fā)明的一種濕法水玻璃的制備方法技術(shù)方案為，包括如下步驟：
（1）按照所需制備的水玻璃模數(shù)，即石英砂中SiO2與液堿中Na2O的摩爾比，將石英砂和液體堿按照比例添加到水玻璃反應(yīng)釜中；
（2）根據(jù)石英砂的量按比例添加活化劑；
（3）將混合后的物料在反應(yīng)釜中密封，進(jìn)行反應(yīng)；
（4）將步驟（3）中反應(yīng)好的物料加水稀釋后進(jìn)行過濾，即可得到所需模數(shù)的液體水玻璃產(chǎn)品。
所述步驟（1）中所述的水玻璃模數(shù)為2.5-3.6。
所述的步驟（1）中所用的液體堿，Na2O濃度為150-240g/l。
步驟（2）所述的活化劑為銨鹽和硅酸鹽的混合物。
步驟（2）所述的活化劑為羥基氯化銨和層狀硅酸鈉。
所述的層狀硅酸鈉模數(shù)小于2.5。
步驟（2）做為活化劑的羥基氯化銨和層狀硅酸鈉所添加的比例為石英砂質(zhì)量的0.05-0.1%。
步驟（3）反應(yīng)溫度為130-150℃，時(shí)間為2-5h。
優(yōu)選的，步驟（3）反應(yīng)溫度為135-145℃，時(shí)間為3-4h。
步驟（4）所述的稀釋用水為蒸餾水，添加量根據(jù)所需液體水玻璃濃度而定。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明的方法是在濕法水玻璃制備過程中，添加活化劑，不僅降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，操作簡(jiǎn)單，降低了生產(chǎn)成本，而且本發(fā)明方法可以得到不同模數(shù)（2.5-3.6）的液體水玻璃產(chǎn)品。
據(jù)了解，目前濕法水玻璃生產(chǎn)中，沒有添加活化劑的報(bào)道。傳統(tǒng)的濕法水玻璃生產(chǎn)工藝中，一般都要添加過量的石英砂，在較高壓力和較長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間下，才能得到模數(shù)較低的水玻璃產(chǎn)品，現(xiàn)有技術(shù)的濕法水玻璃生產(chǎn)工藝反應(yīng)壓力較高，對(duì)設(shè)備要求高，得到的水玻璃產(chǎn)品模數(shù)都不超過2.7。
本發(fā)明選用的活化劑能夠使反應(yīng)更容易進(jìn)行，溶出更多的二氧化硅以獲得高模數(shù)的水玻璃，同時(shí)，也能夠降低現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)條件，減少設(shè)備投資，降低成本。本發(fā)明選用的兩種活化劑，低模層狀硅酸鈉起到晶種作用，羥基氯化銨中的羥基和銨離子更容易滲透到石英砂中，起到催化作用。
本發(fā)明克服了傳統(tǒng)濕法只能生產(chǎn)低模數(shù)水玻璃的缺點(diǎn)，通過添加活化劑，不僅可以制備出各種模數(shù)的液體水玻璃，而且降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，操作簡(jiǎn)單，降低了生產(chǎn)成本。采用本發(fā)明方法制備的水玻璃，用途更為廣泛，對(duì)水玻璃行業(yè)的發(fā)展將帶來深遠(yuǎn)的意義。
具體實(shí)施方式：
為了更好地理解本發(fā)明，下面用具體實(shí)例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是本發(fā)明并不局限于此。
實(shí)施例１
(1) 根據(jù)石英砂的成份，按SiO2和Na2O的摩爾比2.8，將石英砂和液體堿加入水玻璃反應(yīng)釜中，液體堿的Na2O濃度為160g/L。
（2）按照反應(yīng)釜中石英砂的質(zhì)量，加入0.06%的羥基氯化銨和0.08%的層狀硅酸鈉。
（3）反應(yīng)釜密封后，用蒸汽將反應(yīng)釜溫度提高到140℃，反應(yīng)時(shí)間3h。
（4）反應(yīng)結(jié)束后，將料漿放入調(diào)漿槽，根據(jù)所要得到的水玻璃濃度，加入蒸餾水稀釋。（加入量以要求得到的產(chǎn)品水玻璃濃度定）
（5）將稀釋后的水玻璃料漿經(jīng)過板框壓濾機(jī)過濾，得到的水玻璃產(chǎn)品模數(shù)為2.78，鐵（Fe）含量為0.018%，水不溶物為0.21%，密度為1.452g/ml。
按照以上條件，不添加活化劑，反應(yīng)溫度155℃，反應(yīng)時(shí)間5h，得到的水玻璃模數(shù)為2.23，鐵（Fe）含量為0.019%，水不溶物為0.23%，密度為1.551g/ml。
由此可見，使用本發(fā)明的工藝，降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，且生產(chǎn)的水玻璃產(chǎn)品，模數(shù)提高到了2.78，其他參數(shù)也優(yōu)于現(xiàn)有不使用活化劑的工藝。
實(shí)施例2
(1) 根據(jù)石英砂的成份，按SiO2和Na2O的摩爾比3.5，將石英砂和液體堿加入水玻璃反應(yīng)釜中，液體堿的Na2O濃度為240g/l。
（2）按照反應(yīng)釜中石英砂的質(zhì)量，加入0.08%的羥基氯化銨和0.08%的層狀硅酸鈉。
（3）反應(yīng)釜密封后，用蒸汽將反應(yīng)釜溫度提高到145℃，反應(yīng)時(shí)間3h。
（4）反應(yīng)結(jié)束后，將料漿放入調(diào)漿槽，根據(jù)所要得到的水玻璃濃度，加入蒸餾水稀釋。
（5）將稀釋后的水玻璃料漿經(jīng)過板框壓濾機(jī)過濾，得到的水玻璃產(chǎn)品模數(shù)為3.48，鐵（Fe）含量為0.016%，水不溶物為0.18%，密度為1.354g/ml。
按照以上條件，不添加活化劑，反應(yīng)溫度155℃，反應(yīng)時(shí)間5h，得到的水玻璃模數(shù)為2.41，鐵（Fe）含量為0.018%，水不溶物為0.21%，密度為1.538g/ml。
由此可見，使用本發(fā)明的工藝，降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，且生產(chǎn)的水玻璃產(chǎn)品，模數(shù)提高到了3.48，其他參數(shù)也優(yōu)于現(xiàn)有不使用活化劑的工藝。
實(shí)施例3
(1) 根據(jù)石英砂的成份，按SiO2和Na2O的摩爾比3.1，將石英砂和液體堿加入水玻璃反應(yīng)釜中，液體堿的Na2O濃度為210g/l。
（2）按照反應(yīng)釜中石英砂的質(zhì)量，加入0.06%的羥基氯化銨和0.1%的層狀硅酸鈉。
（3）反應(yīng)釜密封后，用蒸汽將反應(yīng)釜溫度提高到142℃，反應(yīng)時(shí)間3.5h。
（4）反應(yīng)結(jié)束后，將料漿放入調(diào)漿槽，根據(jù)所要得到的水玻璃濃度，加入蒸餾水稀釋。
（5）將稀釋后的水玻璃料漿經(jīng)過板框壓濾機(jī)過濾，得到的水玻璃產(chǎn)品模數(shù)為3.07，鐵（Fe）含量為0.019%，水不溶物為0.21%，密度為1.389g/ml。
按照以上條件，不添加活化劑，反應(yīng)溫度155℃，反應(yīng)時(shí)間5h，得到的水玻璃模數(shù)為2.36，鐵（Fe）含量為0.0189%，水不溶物為0.22%，密度為1.543g/ml。
由此可見，使用本發(fā)明的工藝，降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，且生產(chǎn)的水玻璃產(chǎn)品，模數(shù)提高到了3.07，產(chǎn)品其他相關(guān)參數(shù)也完全符合客戶要求。
實(shí)施例4
(1) 根據(jù)石英砂的成份，按SiO2和Na2O的摩爾比3.7，將石英砂和液體堿加入水玻璃反應(yīng)釜中，液體堿的Na2O濃度為238g/l。
（2）按照反應(yīng)釜中石英砂的質(zhì)量，加入0.08%的羥基氯化銨和0.1%的層狀硅酸鈉。
（3）反應(yīng)釜密封后，用蒸汽將反應(yīng)釜溫度提高到145℃，反應(yīng)時(shí)間4h。
（4）反應(yīng)結(jié)束后，將料漿放入調(diào)漿槽，根據(jù)所要得到的水玻璃濃度，加入蒸餾水稀釋。
（5）將稀釋后的水玻璃料漿經(jīng)過板框壓濾機(jī)過濾，得到的水玻璃產(chǎn)品模數(shù)為3.66，鐵（Fe）含量為0.016%，水不溶物為0.17%，密度為1.331g/ml。
按照以上條件，不添加活化劑，反應(yīng)溫度155℃，反應(yīng)時(shí)間5h，得到的水玻璃模數(shù)為2.68，鐵（Fe）含量為0.017%，水不溶物為0.21%，密度為1.459g/ml。
由此可見，使用本發(fā)明的工藝，降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，且生產(chǎn)的水玻璃產(chǎn)品，模數(shù)提高到了3.66，其他參數(shù)也優(yōu)于現(xiàn)有不使用活化劑的工藝。
實(shí)施例5
(1) 根據(jù)石英砂的成份，按SiO2和Na2O的摩爾比3.3，將石英砂和液體堿加入水玻璃反應(yīng)釜中，液體堿的Na2O濃度為220g/l。
（2）按照反應(yīng)釜中石英砂的質(zhì)量，加入0.05%的羥基氯化銨和0.1%的層狀硅酸鈉。
（3）反應(yīng)釜密封后，用蒸汽將反應(yīng)釜溫度提高到135℃，反應(yīng)時(shí)間3.5h。
（4）反應(yīng)結(jié)束后，將料漿放入調(diào)漿槽，根據(jù)所要得到的水玻璃濃度，加入蒸餾水稀釋。
（5）將稀釋后的水玻璃料漿經(jīng)過板框壓濾機(jī)過濾，得到的水玻璃產(chǎn)品模數(shù)為3.29，鐵（Fe）含量為0.017%，水不溶物為0.22%，密度為1.378g/ml。
按照以上條件，不添加活化劑，反應(yīng)溫度155℃，反應(yīng)時(shí)間5h，得到的水玻璃模數(shù)為2.38，鐵（Fe）含量為0.017%，水不溶物為0.21%，密度為1.531g/ml。
由此可見，使用本發(fā)明的工藝，降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，且生產(chǎn)的水玻璃產(chǎn)品，模數(shù)提高到了3.29，其他參數(shù)也完全符合客戶要求。
實(shí)施例6
(1) 根據(jù)石英砂的成份，按SiO2和Na2O的摩爾比2.55，將石英砂和液體堿加入水玻璃反應(yīng)釜中，液體堿的Na2O濃度為155g/l。
（2）按照反應(yīng)釜中石英砂的質(zhì)量，加入0.06%的羥基氯化銨和0.06%的層狀硅酸鈉。
（3）反應(yīng)釜密封后，用蒸汽將反應(yīng)釜溫度提高到135℃，反應(yīng)時(shí)間3h。
（4）反應(yīng)結(jié)束后，將料漿放入調(diào)漿槽，根據(jù)所要得到的水玻璃濃度，加入蒸餾水稀釋。
（5）將稀釋后的水玻璃料漿經(jīng)過板框壓濾機(jī)過濾，得到的水玻璃產(chǎn)品模數(shù)為2.51，鐵（Fe）含量為0.019%，水不溶物為0.22%，密度為1.527g/ml。
按照以上條件，不添加活化劑，反應(yīng)溫度155℃，反應(yīng)時(shí)間5h，得到的水玻璃模數(shù)為2.11，鐵（Fe）含量為0.016%，水不溶物為0.21%，密度為1.564g/ml。
由此可見，使用本發(fā)明的工藝，降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，且生產(chǎn)的水玻璃產(chǎn)品，模數(shù)提高到了3.48，其他參數(shù)也完全符合客戶要求。