偏硅酸鈉被國家列為“我國優(yōu)先發(fā)展的精細(xì)化學(xué)品”和“今后我國無機(jī)化工產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)”之一.偏硅酸鈉是硅酸的一種鹽,分子式可以寫成Na2SiO3·nH2O。偏硅酸鈉是普通泡化堿與燒堿水熱反應(yīng)而制得的低分子晶體,商品有無水、五水和九水合物,其中九水合物只有我國市場上存在,是在上世紀(jì)80年代急需偏硅酸鈉而倉促開發(fā)的技術(shù)含量較低的應(yīng)急產(chǎn)品,因其熔點(diǎn)只有42℃,貯存時(shí)很容易變?yōu)橐后w或膏狀,正逐步被淘汰,但由于一些用戶習(xí)慣和一些領(lǐng)域?qū)Y(jié)晶水不是很在意,九水偏硅酸鈉還是有一定市場。
在無機(jī)電解質(zhì)中,偏硅酸鈉的活性堿度和PH緩沖指數(shù)最高,有較強(qiáng)的潤濕、乳化和皂化油脂的作用,在去除、分散和懸浮污垢方面具有優(yōu)秀的表現(xiàn),并能阻止污垢的再沉積。將偏硅酸鈉應(yīng)用到洗滌劑中,國外已有四十多年的歷史,應(yīng)用技術(shù)比較成熟;國內(nèi)應(yīng)用到洗滌劑和其它多種行業(yè)中也有20多個(gè)年頭,是一個(gè)成熟的化工產(chǎn)品,同時(shí)也具有成熟的和廣闊的市場。偏硅酸鈉在洗滌劑、陶瓷、電鍍、紡織、印染、造紙、水泥、混凝土、耐火材料、油脂和皮革加工等工業(yè)領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用。目前應(yīng)用量較大的行業(yè)排序是:陶瓷、工業(yè)清洗、洗滌劑、混凝土、印染、造紙、水泥、石油開采、其它。
近幾年,偏硅酸鈉隨著陶瓷等相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展,市場需求也增長迅速。無水偏硅酸鈉由幾千噸增長到近10萬噸;五水偏硅酸鈉更是幾年一個(gè)臺(tái)階,由2萬噸上升到30多萬噸;九水偏硅酸鈉在保有市場的情況下,也隨著低檔陶瓷的擴(kuò)張而有較大幅度增長。偏硅酸鈉需求增長的另一個(gè)因素就是磷酸鹽價(jià)格的走高,這樣就促使相當(dāng)一部分用量轉(zhuǎn)移到替代品偏硅酸鈉上來。據(jù)專家預(yù)測,市場對(duì)偏硅酸鈉各品種的需求在隨后幾年還會(huì)有較大釋放,但市場競爭和優(yōu)勝劣汰也不可避免。
1、五水偏硅酸鈉:
在偏硅酸鈉品種中,應(yīng)用最多、最為典型的就是五水偏硅酸鈉,其結(jié)晶體的分子式通常寫作Na2SiO3·5H2O,實(shí)際上是帶兩個(gè)陽離子的正硅酸二氫二鈉的四水合物,溶解度(20℃)50g/100g水,熔點(diǎn)72℃。五水偏硅酸鈉具有硅酸鈉和偏硅酸鈉的一般特性,并有一定的鈣鎂離子束縛能力,尤其對(duì)鎂離子的結(jié)合容量大于260mgMgCO2/g(35℃,20min)。
五水偏硅酸鈉就生產(chǎn)工藝來說,歸結(jié)起來有三種形式:一是“連續(xù)造粒法”,是將偏硅酸鈉溶液通過造粒結(jié)晶裝置,直接連續(xù)造成要求大小的顆粒,質(zhì)量指標(biāo)符合HG/T2568-94標(biāo)準(zhǔn)要求,產(chǎn)品外觀呈球型顆粒,白度高,流動(dòng)性好,屬高檔產(chǎn)品,這種方法適合大規(guī)模生產(chǎn)但技術(shù)性較強(qiáng)不易掌握。一是“結(jié)晶脫水法”和“結(jié)晶粉碎法”?!敖Y(jié)晶脫水法”又稱母液循環(huán)法,是將偏硅酸鈉溶液加晶種或母液降溫結(jié)晶,離心脫水后動(dòng)態(tài)干燥篩分,得到粉粒狀產(chǎn)品,這種方法大規(guī)模生產(chǎn)比較困難,但產(chǎn)品外觀和流動(dòng)性都比較好,理化指標(biāo)也能達(dá)到HG/T2568-94標(biāo)準(zhǔn)要求?!敖Y(jié)晶粉碎法”這種方法是將偏硅酸鈉溶液濃縮至要求濃度,通過添加晶種和添加劑引導(dǎo)溶液全部結(jié)晶成塊狀固體,游離水全部轉(zhuǎn)化為結(jié)晶水,將固體粉碎后即為成品,這種方法的優(yōu)點(diǎn)就是投資較小,但對(duì)晶體結(jié)構(gòu)破壞比較嚴(yán)重,對(duì)氣候環(huán)境和控制條件要求比較苛刻,勞動(dòng)強(qiáng)度大,產(chǎn)品白度低,容易吸潮結(jié)塊,理化指標(biāo)一般達(dá)不到HG/T2568-94標(biāo)準(zhǔn)要求。顆粒狀產(chǎn)品使用無粉塵,能夠達(dá)到出口要求;而后兩種方法生產(chǎn)的粉粒狀產(chǎn)品使用粉塵大,出口受到限制。
2、無水偏硅酸鈉:
無水偏硅酸鈉分子式Na2SiO3,PH值12.4左右,熔點(diǎn)1089℃,表現(xiàn)密度0.8—1.2g/cm3,水中溶解速度較快,不會(huì)出現(xiàn)玻璃化現(xiàn)象。無水偏硅酸鈉在某些領(lǐng)域的應(yīng)用性能優(yōu)于水合偏硅。無水偏硅酸鈉顆粒均勻,比表面積大,吸油值高,有利于去除油污;無水偏硅酸鈉總堿和二氧化硅總含量≥94%,與水合偏硅相比提高了對(duì)Ca、Mg離子的結(jié)合容量,對(duì)促進(jìn)硬水軟化,調(diào)節(jié)和穩(wěn)定PH值,改善表面活性劑性能,提高去污力,分散洗脫的污垢以及保持良好的粉狀結(jié)構(gòu)等都有重要的作用。無水偏硅酸鈉不會(huì)析出結(jié)晶水,對(duì)洗滌劑中有機(jī)氯、過氧化物、漂白增效劑等表現(xiàn)出特別的相容性和穩(wěn)定性,助洗效果明顯優(yōu)于水合偏硅和4A沸石?;跓o水偏硅酸鈉絡(luò)合鎂離子能力比較強(qiáng),4A沸石絡(luò)合鈣離子能力比較強(qiáng),所以在無水偏硅酸鈉-4A沸石二元助劑中,二者優(yōu)勢互補(bǔ),有足夠的螯合鈣鎂離子能力,對(duì)表面活性劑的協(xié)同作用具有優(yōu)秀的表現(xiàn)。國外洗衣粉和我國企業(yè)為國外代加工的洗衣粉都會(huì)大量添加無水偏硅酸鈉。
無水偏硅酸鈉與水合偏硅酸鈉的應(yīng)用領(lǐng)域有交叉,但在對(duì)結(jié)晶水比較敏感的領(lǐng)域,會(huì)選擇無水偏硅而盡量不采用水合偏硅。雖然國內(nèi)無水偏硅的市場用量較水合偏硅差距較大,但近幾年市場需求量增長迅速。但國內(nèi)生產(chǎn)量太小,呈嚴(yán)重供不應(yīng)求的形勢。
3、九水偏硅酸鈉:
九水偏硅酸鈉的分子式是Na2SiO3·9H2O結(jié)晶水含量達(dá)到58%,溶解度(20℃)38g/100g水,但溶解速度較快;熔點(diǎn)41.6℃,在30~40℃時(shí),就會(huì)釋放結(jié)晶水,給使用帶來不便;儲(chǔ)存時(shí),自溶板結(jié)現(xiàn)象比較嚴(yán)重。
九水偏硅酸鈉在陶瓷等許多對(duì)結(jié)晶水不要求的行業(yè)中,用量還不小,市場比較穩(wěn)定,每年7-10萬噸的需求量。