以硅灰石采用盐酸分解和固化剂熟化法制备水玻璃的方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式涉及焊接材料水玻璃的制备方法，更具体地，本发明的实施方 式涉及一种以硅灰石为原材料采用盐酸分解和固化剂熟化法制备水玻璃的方法。
【背景技术】
[0002] 水玻璃在焊接材料（焊剂和焊条）中主要用作粘结剂和造渣剂，而目前我国高端 装备的焊接材料大都被国外垄断，国际知名高端焊条、焊剂企业如日本神钢等跨国采购瑞 士 VanBaerle公司的水玻璃，而不向既近、市场又大、又便宜的中国采购水玻璃，其足以说 明水玻璃产品质量与品相对焊条、焊剂的影响相当大。
[0003] 水玻璃生产大都采用传统高温熔炼-水浸法，不仅过程繁杂、耗时长，而且其产品 单一，大都仅满足一些低端客户需求，产品质量差，主要表现为水玻璃浑浊、有悬浮物、易分 层、颜色及杂质高、性能稳定性差等问题，不能满足客户对不同技术指标的水玻璃，尤其是 高端焊接材料的需要。
[0004] 除了采用传统高温熔炼-水浸法，也有部分厂家用硅灰石制水玻璃，但是用硅灰 石制水玻璃又存在如下技术难题：硅灰石酸解后，由于硅酸胶体不同程度的析出使过滤很 难进行。为了解决过滤难题，大都采用大比例液固比（10?20 :1)和低酸度（1?5mol/L) 控制在不超过60°C的低温下反应，这样一来，用硅灰石制水玻璃工艺就仅仅停留在实验室 研宄阶段，难以实现工业化。
[0005] 为了彻底解决硅灰石酸解后硅酸胶体对过滤的影响，需要对硅灰石制备水玻璃的 方法进行进一步的改进，使硅灰石制备水玻璃能够工业化、产业化。
【发明内容】
[0006] 本发明克服了现有技术的不足，提供一种以硅灰石采用盐酸分解和固化剂熟化法 制备水玻璃的方法，以期望可以彻底解决硅灰石酸解后难以过滤的问题，实现硅灰石制备 水玻璃的产业化。
[0007] 为解决上述的技术问题，本发明以硅灰石为原材料采用以下技术方案：
[0008] -种以硅灰石采用盐酸分解和固化剂熟化法制备水玻璃的方法，它包括以下步 骤：
[0009] A、浓盐酸与硅灰石反应
[0010] 将硅灰石制成粉末，按照浓盐酸和硅灰石粉末的比例1000?1250mL : IOOOg将浓 盐酸分次加入硅灰石粉末中并不断搅拌，浓盐酸与硅灰石粉末进行放热反应，控制温度不 超过80°C，放热反应完全后获得以氯化钙和硅酸为产物的物料；放热反应属于酸解反应， 其化学反应方程式为：
[0011] CaSi〇3+2HCl = CaCl2+H2Si03；
[0012] 由于盐酸沸点低，而反应又是强烈的放热反应，为避免盐酸因高温挥发损失过大， 在较低温度下进行反应是有必要的
[0013] B、加入固化剂并进行熟化
[0014] 以活性二氧化娃为固化剂，按照固化剂与所述娃灰石粉末的质量比1 :0. 5?1. 25 将固化剂加入步骤A所得的以氯化钙和硅酸为产物的物料中，混合均匀后在60?200°C熟 化1?3h ;本步骤要目的是利用活性二氧化硅的吸水性，让反应生成的硅酸脱水，再加上反 应生成的氯化钙也有很强的吸水性，在熟化阶段使硅酸脱水成疏松多孔状，同时由于活性 二氧化硅比表面大，在60?200°C进行熟化时更有利于水分脱除；
[0015] C、沸水浸脱氯化钙
[0016] 按照固液质量比1:3?5将步骤B熟化后的物料加入沸水中并在沸水条件下搅 拌，然后进行固液分离，将固体水洗至基本无氯根，烘干获得活性二氧化硅；氯化钙在水中 的溶解度加大、溶液粘度也较大，在固液质量比1:3?5下既好操作，又有较大的处理能 力；
[0017] D、制备水玻璃
[0018] 以步骤C制得的活性二氧化硅与标定过的氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或者氢氧 化钠/氢氧化钾混合溶液反应后加入适量硅藻土，经过过滤、洗涤，合并滤液和洗液、蒸发 浓缩后冷却至室温获得水玻璃。由于水玻璃的技术指标有很多种，因此制备最终产物水玻 璃需要根据目标产物的技术指标将活性二氧化硅与标定过的氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液 或者氢氧化钠/氢氧化钾混合溶液反应，然后加入适量硅藻土制备水玻璃，在上述蒸发浓 缩过程中，根据需要将滤液和洗液的合并液体浓缩至一定的波美度即可。
[0019] 进一步的技术方案是：步骤A所述硅灰石粉末能过两百目筛的质量分数不低于 98%〇
[0020] 更进一步的技术方案是：步骤A所述浓盐酸的浓度为10?12mol/L。实际操作中， 可以直接使用波美比重计测定浓盐酸的比重约为1. 128,即可获得该浓度范围内的浓盐酸。
[0021] 更进一步的技术方案是：步骤A所述浓盐酸分3?6次加入硅灰石粉末中。
[0022] 更进一步的技术方案是：步骤B所述固化剂为与步骤C制得的性质相同的活性二 氧化硅。
[0023] 更进一步的技术方案是：步骤C所述固液分离和水洗都采用真空抽滤机进行。
[0024] 更进一步的技术方案是：步骤C所述搅拌的时间为0. 5?2h。
[0025] 更进一步的技术方案是：步骤D所述活性二氧化硅需先进行计量，该步骤中的反 应条件是在90?100°C反应30?120min。
[0026] 更进一步的技术方案是：所述活性二氧化硅进行计量的方法是：根据目标指标的 水玻璃的模数，取氢氧化钠溶液和步骤C制得的活性二氧化硅，将二者在90?100°C搅拌反 应30?120min，抽滤、洗涤后测定滤液中的硅含量，得到活性二氧化硅的量。由于二氧化硅 比表面大、活性较高而致使体积膨大，样品很易吸潮，将其收集于密封袋中，在步骤C制备 活性二氧化硅完成后进行称重的同时取出分析样，使样品有足够的代表性，然后立即测定 其中的活性氧化硅和总二氧化硅含量。
[0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：本发明方法工艺流畅、简短、操作性 好、规模可大可小，熟化后的物料中的硅酸胶体脱水并成为疏松多孔状，很好地解决了过滤 与洗涤的难题，使硅灰石生产水玻璃易于产业化，与传统工艺相比，本发明可在短时间内生 产出不同技术指标且质量稳定的水玻璃，大大增强了特种焊接材料的配套性；硅灰石经过 酸解、熟化、洗涤后，活性二氧化硅回收率可达85%以上；所得水玻璃放置一天后溶液依然 清亮、无色，产品质量与进口水玻璃比肩，且成本远低于进口同类产品。
【具体实施方式】
[0028] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0029] 本发明使用的硅灰石化学元素主次含量范围见表1。
[0030] 表1硅灰石化学元素分析结果
[0031]
【主权项】
1. 一种以硅灰石采用盐酸分解和固化剂熟化法制备水玻璃的方法，其特征在于它包括 以下步骤： A、 浓盐酸与硅灰石反应 将硅灰石制成粉末，按照浓盐酸和硅灰石粉末的比例1000?1250mL : IOOOg将浓盐酸 分次加入硅灰石粉末中并不断搅拌，浓盐酸与硅灰石粉末进行放热反应，控制温度不超过 80 °C，放热反应完全后获得以氯化钙和硅酸为产物的物料； B、 加入固化剂并进行熟化 以活性二氧化硅为固化剂，按照固化剂与所述硅灰石粉末的质量比1 :〇. 5?1. 25将 固化剂加入步骤A所得的以氯化钙和硅酸为产物的物料中，混合均匀后在60?200°C熟化 1 ?3h ; C、 沸水浸脱氯化钙 按照固液质量比1:3?5将步骤B熟化后的物料加入沸水中并在沸水条件下搅拌，然 后进行固液分离，将固体水洗至基本无氯根，烘干获得活性二氧化硅； D、 制备水玻璃 以步骤C制得的活性二氧化硅与标定过的氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或者氢氧化钠 /氢氧化钾混合溶液反应后加入适量硅藻土，经过过滤、洗涤，合并滤液和洗液、蒸发浓缩后 冷却至室温获得水玻璃。
2. 根据权利要求1所述的以硅灰石采用盐酸分解和固化剂熟化法制备水玻璃的方法， 其特征在于步骤A所述硅灰石粉末能过两百目筛的质量分数不低于98%。
3. 根据权利要求1所述的以硅灰石采用盐酸分解和固化剂熟化法制备水玻璃的方法， 其特征在于步骤A所述浓盐酸的浓度为10?12mol/L。
4. 根据权利要求1所述的以硅灰石采用盐酸分解和固化剂熟化法制备水玻璃的方法， 其特征在于步骤A所述浓盐酸分3?6次加入硅灰石粉末中。
5. 根据权利要求1所述的以硅灰石采用盐酸分解和固化剂熟化法制备水玻璃的方法， 其特征在于步骤B所述固化剂为与步骤C制得的性质相同的活性二氧化硅。
6. 根据权利要求1所述的以硅灰石采用盐酸分解和固化剂熟化法制备水玻璃的方法， 其特征在于步骤C所述固液分离和水洗都采用真空抽滤机进行。
7. 根据权利要求1所述的以硅灰石采用盐酸分解和固化剂熟化法制备水玻璃的方法， 其特征在于步骤C所述搅拌的时间为0. 5?2h。
8. 根据权利要求1所述的以硅灰石采用盐酸分解和固化剂熟化法制备水玻璃的方法， 其特征在于步骤D所述活性二氧化硅需先进行计量，该步骤中的反应条件是在90?100°C 反应30?120min。
9. 根据权利要求8所述的以硅灰石采用盐酸分解和固化剂熟化法制备水玻璃的方法， 其特征在于所述活性二氧化硅进行计量的方法是：根据目标指标的水玻璃的模数，取氢氧 化钠溶液和步骤C制得的活性二氧化硅，将二者在90?100°C搅拌反应30?120min，抽滤、 洗涤后测定滤液中的硅含量，得到活性二氧化硅的量。
【专利摘要】本发明公开了一种以硅灰石采用盐酸分解和固化剂熟化法制备水玻璃的方法，将硅灰石粉末和浓盐酸按比例在不超过80℃条件下进行酸化反应，然后以活性二氧化硅为固化剂，按照固化剂与硅灰石粉末的质量比1：0.5～1.25将酸化后的物料与固化剂混合均匀并在60～200℃熟化1～3h，然后将熟化后的物料在沸水中浸脱氯化钙，得到活性二氧化硅，再以活性二氧化硅与标定过的氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液等溶液根据目的水玻璃的技术参数制备成水玻璃。本发明方法简单，熟化后物料中的硅酸胶体脱水后疏松多孔，很好地解决了过滤与洗涤的难题，本发明所制水玻璃放置一天后溶液依然清亮、无色，产品质量与进口水玻璃比肩。
【IPC分类】C01B33-32
【公开号】CN104609436
【申请号】CN201510074038
【发明人】郑若锋, 蒋碧仙, 王吉, 周正, 曹佳, 雷力, 彭强, 繆兴平
【申请人】四川西冶新材料有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月11日