江门石英砂在硅酸钠中的应用

东源县方圆石英砂有限公司DongYuanFangYuanquartzsandCo.,Ltd广东河源市东源县柳城镇联系人：张海兵18948774246硅酸钠介绍：硅酸钠(Na2SiO3)又名泡花碱、水玻璃(xNa2O。ySiO2)，无色、青绿色或棕色的固体或粘稠液体。硅酸钠是由硅石(石英砂)、纯碱(或土碱)在熔化窑炉中共熔，冷却粉碎制得，其燃料为煤、天然气、煤气均可。用途：泡花碱的用途非常广泛，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、偏硅酸钠、硅溶胶、层硅及速溶粉状泡花碱、硅酸钾钠等各种硅酸盐类产品，是硅化合物的基本原料；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；另外泡花碱作为粘合剂，广泛应用于纸板(瓦楞纸)纸箱的粘合剂。含磷助洗剂污染水资源，目前正在全面取代中，取代含磷助洗剂需同时满足助洗剂的三大功能：软化水、必要的碱性和良好的抗再沉降能力。最新一代无磷助洗剂中只有层状结晶二硅酸钠达到上述三项要求，而且具有交换钙镁快、溶于水、能与漂白剂具有良好的相溶性以及易浓缩化等特点，因此是目前前景最好的无磷助洗剂，但目前国内目前还无大批量生产。国内需求现依靠从国外进口，进口价1万元人民币/吨。据估计，我国无磷助洗剂每年国内的年需求量将达50~80万吨。层状结晶二硅酸钠有四种不同晶型结构(a-，b-，g-，d-)，其中以无水d型的d-Na2Si2O5为最理想。国内泡花碱的生产情况：我国泡花碱的生产始于三十年代,到目前为止全国在二十七个省市建有140余家生产装置,生产能力突破100万吨,万吨规模以上的厂家有三十余家,五千吨以上的厂家有二十多家,生产方法大多数采用干法反射炉生产工艺,近几年有少数厂家改用马蹄焰炉,喷雾法生产速溶型硅酸钠刚刚起步。我国水玻璃品种不多,模数一般为22～37,模数高的产品产量较低,大都以液体形式供应市场,尽管一些厂家有固体形式的产品出售也是水淬之后的玻璃体,并非速溶粉状产品。我国水玻璃的生产分为两大类:干法生产和湿法生产工艺,现介绍如下。干法工艺是将石英砂和钠盐(主要指Ｎａ2ＣＯ3、Ｎａ2ＳＯ4)搅拌均匀,在1400℃左右的高温下熔融反应。根据原料不同又分为纯碱法和芒硝法。生产过程都包括配料、煅烧、浸溶、浓缩等四道工序具体过程是:Ａ:配料与熔融:纯碱或芒硝与石英砂按比例,经搅拌机搅均匀后经贮槽、加料斗由螺旋输送机加入反射炉或马蹄焰炉进行熔融反应。Ｂ:浸溶:熔窑加入生料时,已熔融的水玻璃即可从下料口流入冷却槽中,经小型履带式输送机送入贮料桶内,过磅后由电动行车将桶内的玻璃块吊起倒入滚筒内,根据块子重量及不同产品规格加入适量水,通入蒸汽溶解,蒸汽压力一般为04～05ＭＰａ,液筒转速为2～4ｒ/ｍｉｎ,溶解到一定浓度后放入沉清槽内,经自然沉清除去杂质。Ｃ:浓缩:除去杂质后的溶液送到浓缩槽内进行浓缩,采用蒸汽间接加热,槽底利用熔窑烟道气余热加热,溶液浓缩至要求浓度时即为成品。湿法生产泡花碱又分为传统湿法工艺和活性ＳｉＯ2常压生产工艺两种。传统湿法生产工艺传统湿法生产泡花碱产量高,能耗低,劳动强度低,原料易得,但该法只能生产模数小于25的产品,其生产原理是石英砂在高温烧碱中溶解生成硅酸钠。活性ＳｉＯ2常压生产工艺活性ＳｉＯ2常压生产泡花碱是在近几年的三废治理过程中开发的一种新工艺,目前采用该法生产厂家不多,该法可生产模数为22～37的任何产品。其机理是利用工业生产中产生的副产品或下脚料中的活性ＳｉＯ2(或硅胶)在常压下加热与烧碱反应生成硅酸钠。反应方程式与传统湿法工艺相同工艺流程：石英砂、纯碱→混合→煅烧→水淬→固体泡花碱→经溶化→液体泡花碱石英砂硅化工的发展建议1利用资源、能源优势，集中生产，降低成本由于硅酸钠是原料型产品，其用户集中在大中工业城市，再加上一些历史造成原因等，大多数硅酸钠生产厂也建在这些地区。随着市场经济的发展、工业的调整，便显现出一些问题。硅酸钠的生产是耗能源、资源的产品，对石英砂、碱、煤或燃油等的消耗量很大，属于“大入大出”的生产形式，其利润并不高。而上述各生产原料在其生产厂地区并非“面面俱到”，需从外地运进，这样则大大增加成本。因此说它的建厂应选择在有资源、能源及交通运输便利的地区，并建大规模的生产企业集中生产。在我国的中西部如山西、内蒙等不少地区有着丰富的石英砂、碱、煤等资源，对于开发硅酸钠的生产有着得天独厚的条件，如果能充分利用这些优势投资建厂，无疑将是一个新的经济增长点，也符合我国当今开发西部的战略方针。2改进生产工艺，提高生产质量由于硅酸钠属于老化工产品，而且又是化工业的基础原料，再加上生产条件、原材料及人的思想观念等原因，各地生产厂家的产品质量参差不齐。如内蒙乌海地区的资源、能源非常适合硅酸钠的开发生产，其生产厂家也很多，但各厂的生产规模太小、生产工艺落后、产品质量差，大大限制了产品的用途，虽然售价只有正常价格的一半，但也难以销售，本应是成为当地经济发展的增长点，却成为落后的产业之一。提高产品质量的主要途径就是在把握好原材料的同时提高窑炉的温度，而改进炉池结构，才能提高热效率。新研制的换热式纵火焰窑炉和蓄热式马蹄焰窑炉都有较好的热效率。自动化仪表控制是产品质量管理的关键，以提高产品的稳定性。青岛泡花碱厂建的250kt/a全自动生产装置自投产以来其生产规模、产品质量居全国同行业之首，曾被原化工部评为行业样板厂，其产品常年出口韩国、日本等国。3大力发展硅化工的深加工系列产品，努力提高生产技术硅酸钠有着许多的繁衍物，在经济发达国家已经研制开发出四十多个系列品种，有的已应用到航天、通讯等高科技领域。而在我国比较落后，仅有十余种硅酸钠的深加工产品。硅酸钠的深加工产品具有较高的科技含量，如果能在生产硅酸钠的基础上，再进行投资开发生产其深加工精细化工产品及专用产品，由原料型产品向应用型产品转化，走多品种、多规格、系列化的持续发展道路。不但会减少包装、存储、运输等工作量，降低成本，又具有较高的技术附加值。白炭黑是硅酸钠的深加工产品之一，随着社会的发展对它的需求量、品种不断增加，其生产工艺技术、产品质量、性能及品种要求都是面临解决的问题。通常老工艺为沉淀晶种多步法，已暴露出工序复杂难以控制、耗能量大，成本增加，而且产品性能不理想等问题。新工艺沉淀一步法则能克服上述的问题，且产品在应用时的物理指标即抗疲劳、抗拉伸强度等都有很大提高。法国罗狄亚公司是世界上白炭黑的生产的大户，其生产工艺就是浓酸、碱沉淀一步法，由于产品性能优越，已是国际上众多著名品牌旅游鞋的定点供应厂。硅胶系列产品也是硅酸钠消耗的大户，硅胶用做干燥、吸附剂，这几年发展很快，自从青岛海洋化工厂研制出B型(粗孔)球状硅胶以来，至今已发展到几万吨生产规模，其品种、规格也有增加，如B型系列、A型系列、啤酒硅胶、硅砂、变色硅胶等等，产品主要出口。层状硅酸钠是用于洗涤剂、洗衣粉生产的基本原料，代替洗涤剂中的助洗剂——三聚磷酸钠，以解决磷酸盐污染环境、水质富营养化的问题。与目前其他代磷助洗剂相比，层状硅酸钠的性能更加优越。随着国家对环保的重视，洗涤剂禁磷的城市、地区会越来越多，因此层硅产品的使用、生产将会有很大的发展。4产品质量、性能同国际接轨，抓住机遇出口据有关的统计资料显示，在国外经济发达国家硅酸钠及深加工产品的生产规模在逐年减少，而每年的使用消耗量却在逐年增多。究其原因是因为硅化工产品的生产属于高耗能、耗资源产品，受到能源、资源、劳动力及环保等方面的制约，因此有些厂已经停产，有些企业转移或出卖给我国。如山东滕州辛绪化工原料有限公司，天津东方红化工厂、青岛大洋化工厂，分别从日本，瑞典、美国购进的全套偏硅酸钠生产装置。法国罗荻亚公司干脆把20kt/a白炭黑生产厂建在青岛，为使用原料方便，厂址建在与青岛泡花碱厂一墙之隔。南昌的白炭黑厂也是从美国引进等等。这些企业的产品大部分出口或返销，来满足国内的需求。这样就给我国的硅化工产品出口创造了机遇。目前我国已有硅酸钠、硅胶、硅砂、白炭黑等硅化工产品出口，并取得了良好的经济效益，尤其是近几年研制出的硅胶和硅砂(猫砂)在欧、美市场倍受青睐。不足的是我国硅化工产品存在质量差、使用性能或专用性能欠缺等问题，如硅酸钠能够达到出口质量要求的还不多，白炭黑只能满足于一般的产品使用，啤酒硅胶只是初级产品等等。因此在各种硅化工产品的质量标准同国际接轨的同时，应加强产品使用性能的生产研究，以满足国外用户的需求。