硅酸钠

硅酸钠俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂。其化学式为R2O·nSiO2，式中R2O为碱金属氧化物，n为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为水玻璃的摩数。建筑上常用的水玻璃是硅酸钠（Na2O·nSiO2）的水溶液。
石英砂和碱的配合比例即SiO2和Na2O的摩尔比决定着硅酸钠的模数n，模数即显示硅酸钠的组成，模数是硅酸钠的重要参数，一般在1.5~3.5之间。模数越大，固体硅酸钠越难溶于水，n为1时常温水即能溶解，n加大时需热水才能溶解， n大于3时需4个大气压以上的蒸汽才能溶解。硅酸钠模数越大，氧化硅含量越多，硅酸钠粘度增大，易于分解硬化，粘结力增大，因此不同模数的硅酸钠有着不同的用处。广泛应用于普通铸造、精密铸造、造纸、陶瓷、粘土、选矿、高岭土、洗涤等众多领域。硅酸钠分两种，一种为偏硅酸钠，化学式Na2SiO3，式量122.00。偏硅酸钠别名"三氧硅酸二钠"，CAS号: 6834-92-0。另一种为正硅酸钠(原硅酸钠)，化学式Na4SiO4，相对分子质量184.04。
正硅酸钠是无色晶体，熔点1361K(1088℃)，不多见。水玻璃溶液因水解而呈碱性(比纯碱稍强)。因是弱酸盐所以遇盐酸，硫酸、硝酸、二氧化碳都能析出硅酸。保存时应密切防止二氧化碳进入，并应使用橡胶塞以防粘住磨口玻璃塞。工业上常用纯碱与石英共熔制取Na2CO3+SiO2→Na2SiO3+CO2↑，制品常因含亚铁盐而带浅蓝绿色。用为无机粘接制剂(可与滑石粉等混合共用)，肥皂填充剂，调制耐酸混凝土，加入颜料后可做外墙的涂料，灌入古建筑基础土壤中使土壤坚固以防倒塌。
偏硅酸钠是普通泡花碱与烧碱水热反应而制得的低分子晶体，商品有无水、五水和九水合物，其中九水合物只有我国市场上存在，是在上世纪80年代急需偏硅酸钠而仓促开发的技术含量较低的应急产品，因其熔点只有42℃，贮存时很容易变为液体或膏状，正逐步被淘汰，但由于一些用户习惯和一些领域对结晶水不是很在意，九水偏硅酸钠还是有一定市场。硅酸钠的用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门。在化工系统被用来制造 硅胶、白炭黑、沸石分子筛、五水偏硅酸钠、硅溶胶、层硅及速溶粉状硅酸钠、硅酸钾钠等各种硅酸盐类产品，是硅化合物的基本原料。在经济发达国家，以硅酸钠为原料的深加工系列产品已发展到50余种，有些已应用于高、精、尖科技领域；在轻工业中是洗衣粉、肥皂等洗涤剂中不可缺少的原料，也是水质软化剂、助沉剂；在纺织工业中用于助染、漂白和浆纱；在机械行业中广泛用于铸造、砂轮制造和金属防腐剂等；在建筑行业中用于制造快干水泥、耐酸 水泥防水油、土壤固化剂、耐火材料等；在农业方面可制造硅素肥料；另外用作石油催化裂化的硅铝催化剂、肥皂的填料、瓦楞纸的胶粘剂、实验室坩埚等耐高温材料、金属防腐剂、水软化剂、洗涤剂助剂、耐火材料和陶瓷原料、纺织品的漂、染和浆料、矿山选矿、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制胶粘剂等。速溶粉状硅酸钠又称速溶泡花碱、水合硅酸钠。该产品外观洁白，呈粉末状，均匀性好。运输、储存和使用非常方便，特别适用于机械化、自动化操作。广泛应用于冶金、电力、石化及建材工业中。被用来做为不定形耐火材料中的粘结剂、工业清洗剂、防腐剂，在制皂和耐酸水泥、精细陶瓷工业以及精密铸造业的快干剂和增强剂等。速溶粉状硅酸钠产品还具有液体泡花碱所具有的一切性能和应用。速溶粉状硅酸钠分子式Na2O·mSiO2·nH2O，式量一般在280~350之间。与通过机械粉碎的无水粉末状硅酸钠相比，前者有许多宝贵性质，如水溶速度、纯净程度等。速溶粉状硅酸钠属于精细化工产品，系对干法(芒硝法、纯碱法)泡花碱经过化料、过滤、调模、喷雾干燥等加工过程制得的。无色、淡黄色或青灰色透明的粘稠液体。 溶于水呈碱性。用作分析试剂、织物防火剂和粘合剂主要用作胶粘剂、硅胶和白炭黑的原料，制皂业的填充料以及橡胶防水剂等用作耐火材料黏合剂，炉窑喷补剂，焊条药粉黏结剂。耐酸水泥黏结剂，洗涤剂中的除油污助剂，石油开采和隧道堵孔剂、加固剂。并适于一般水玻璃的各种用途。主要用作粘结剂、洗涤剂、肥皂的填料，土壤稳定剂，纺织工业助染剂、漂白剂和浆纱剂，矿物浮选剂等主要用于清洗剂及合成洗涤剂，也用作除油剂、填充剂和缓蚀剂等主要用作版纸、木材、焊条、铸造、耐火材料等方面的黏合剂，制皂业的填充料，以及土壤稳定剂、橡胶防水剂。也用于纸张漂白、矿物浮选、合成洗涤剂。是无机涂料的组分，也是硅胶、分子筛、沉淀法白炭黑等硅系列产品的原料。干法包括纯碱法、硫酸钠(芒硝)法和天然碱法。
纯碱法将纯碱和硅砂按一定比例均匀混合，在1400～1500℃进行熔融反应，熔融物经水淬冷却形成玻璃料，趁热投入溶解槽内，再通入蒸汽加热溶解，经沉降、浓缩、制得水玻璃。其
SiO2+Na2CO3→Na2O?nSiO2+CO2↑
硫酸钠法先将硫酸钠(芒硝)和煤粉均匀混合，再加入硅砂，混合均匀后快速加入炉内进行反应，反应完成后，生成物出炉冷却、粉碎、溶解、沉淀、浓缩，制得水玻璃。其
2Na2SO4+2C+2nSiO2→2Na2O?nSiO2+S+SO2↑+2CO2↑
天然碱法将天然碱、硅砂和煤粉按一定比例混合，再加入起调节作用的烧碱渣，把混合料经炉顶预热2～4h后投入炉内进行反应，经3～5h生成熔融物，经出料水淬冷却，把冷却形成的玻璃料溶解、沉淀、浓缩制得水玻璃。其
Na2CO3+nSiO2→Na2O?nSiO2+CO2↑
2Na2SO4+2C+nSiO2→Na2O?nSiO2+SO2↑+2CO2↑+S
湿法将液体烧碱和硅砂按适当比例混合加入压热釜中，通人直接蒸汽加热，待反应釜中压力升至0.7～0.8 Mpa后，停止通入接蒸汽，用夹套蒸汽保温，维持此压力，反应数小时，将反应物过滤、浓缩，制得水玻璃。其
2NaO+nSiO2→Na2O?nSiO2+H2O干法将纯碱与硅砂按比例混合，经熔融、冷却、溶化、澄清，浓缩至一定浓度，通过喷雾干燥，制得粉状硅酸钠。