Растворимое и жидкое стекло - Корнеев В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Li20-2Si02 (Li2Si205) — дисиликат лития, Li2O=20,0%,, SiO2=80,0%. Относится к ромбической сингонии. Показатели
Рнс. 5. Диаграмма состояния системы Na20-Si02—K20-Si02—Si02 (по Крачеку)
светопреломления: N==1,558, Ыр= 1,547, Ы8—N„=0,011; д= = 2,454 г/см3. Температура плавления 1032 °С. Имеет низкотемпературную модификацию (температура перехода 936 °С), относящуюся к моноклинной сингонии; (?/«=3,67; 3,75; 1,98.
Система \а20—К2О—БЮо — система, относящаяся к области смешанных натриево-калиевых силикатов для составов с 8Ю2/К2О>1,0, изучена в [7]. В соответствии с представленной тройной диаграммой состояния (рис. 5) в системе не обнаружено образования каких-либо тройных натриево-калиевых силикатов. Обнаружена небольшая взаимная растворимость дисиликата калия и дисиликата натрия — области / и //, прилегающие к точкам состава К20-25Ю2 и Ыа20-25Ю2. Эта взаимная растворимость не превышает 5—7% в пересчете на соответствующий силикат. Более поздних работ по смешанным натриево-калиевым системам не имеется.
2.2. Стеклообразные щелочные силикаты
Расплавы щелочных силикатов натрия и калия склонны к стек-лообразованию. Границы стеклообразования в этих системах весьма обширны и составляют, по данным различных исследователей, для натриево-силикатной системы от 0 до 52% Ыа20, для калиево'-силикатной системы от 0 до 54,5% К20, т. е. теоретически натриевая силикат-глыба существует при силикатном модуле ">0,9, а калиевая —при модуле п>1,3. Расчетный массовый,
14
15
Таблица 2. Химический состав силикат-глыбы (расчетный)
Модуль К — силикат-глыба n8 — снлнкат-глыба
1?.0 К20 Мг гО
мол. % | масс. % мол. % масс. % мОл. % масс. % мол. % масс. %
1,0
1,5
2,0
2,2
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3,0
3,1
3,2
3,3
3,4
3,5
3,75
4,0
50
40
33
31
29
28,6
27,8
27,0
26,3
25,6
25,0
24,4
23,8
23,2
22,7
22,2
21,0
20,0
61 51 44
41,6 39,5 38,5 37,6 36,7 35,9 35,0 34,3 33,6 32,9 32,2 31,5 30,9 29,5 28,1
50 60 67 69 71
71,4 72,2 73,0 73,7 74,4 75.0 75,6 76,2 76,8 77,3 77,8 79,0 80,0
39
49
56
58,4
60,5
61,5
62,4
63,3
64,1
65,0
65,7
66,4
67,1
67,8
68,5
69,1
70,5
71,9
50
40
33
31
29
28,6
27,8
27,0
26,3
25,6
25,0
24,4
23,8
23,2
22,7
22,2
21,0
20,0
50,7
40,8
34
32
30
29,2
28,4
27,7
27,0
26,3
25,6
25,0
24,4
23,8
23,3
22,8
21,6
20.5
50 60 67 69 71
71,4 72,2 73,0 73,7 74,4 75,0 76,6 76,2 76,8 77,3 77,8 79,0 80,0
49,8
59,2
66
68
70
70,8
71,6
72,3
73,0
73,7
74,4
75,0
75,6
76,2
76,7
77,2
78,4
79,5
мольный химический состав и значения модулей для калиевой и натриевой силикат-глыбы представлены в табл. 2.
Строение (структура) щелочных силикатных стекол трактуется в [8] исходя из разрыва структурной сетки кварцевого стекла щелочными катионами.
Основными свойствами силикатных расплавов и стекол, определяющими особенности технологии силикат-глыбы и ее применения для производства жидкого стекла, являются вязкость при различных температурах щелочных силикатных расплавов, их поверхностное натяжение, изменение химического состава спли катных расплавов при высоких температурах, а также такие свой ства стекла (силикат-глыбы), как плотность, показатель свето преломления и кинетика растворения в воде. Приведенные ниже (в п. 2.2) свойства силикатных расплавов и стекол в основном являются значениями, полученными при обобщении данных работы [9].
Вязкость силикатного расплава — важнейшее технологическое свойство, обуславливающее скорость течения реакций стекло-образования, ход осветления стекломассы, способ выработки стекла. Знание температурной зависимости вязкости стекломассы необходимо;для обеспечения режима варки и выработки стекломассы. Так, провар и осветление стекломассы осуществляют, как правило, при вязкости »10 Па-с, выработку — при »102 Па-с. Изменение вязкости г) натрий-силикатных расплавов при изменении силикатного модуля в пределах «=1—4 (изотермы вязкости) приведено на рис. 6.
16
Для определения температурной зависимости вязкости стекол системе Ыа20—5Ю2 выведена эмпирическая зависимость [10], сраженная уравнением 1?ц = А + 'а/Т2, где А и 'а — коэффици-еНТы, зависящие от химического состава натриево-силикатного расплава (рис. 7, а и б). Изменение вязкости ц от температуры стекла состава дисиликата натрия (Ыа20-2$Ю2) рассчитано по тайным [9] в широком интервале температур от 800 до 1360 °С (рис. 8). Изотермы вязкости силикатных расплавов в системе К20—ЭЮг приведены на рис. 9.
Температура размягчения натриевых силикатных стекол при увеличении модуля от 2,07 до 3,87 возрастает с 590 до 665 °С, а температура растекания — от 760 до 870 °С. Для калиевых силикатных стекол с модулем в пределах 3,3—3,9 температура размягчения составляет 690—740°С, а температура растекания—890— 9Ю°С [11].
Поверхностное натяжение, его абсолютное значение, проявляется на различных стадиях технологического процесса варки стекла: на стадии стеклообразования, при осветлении стекломассы, на стадии ее выработки. Поверхностное натяжение а промышленных стекол в зависимости от состава меняется в пределах 0,155—0,470 Н/м. Поверхностное натяжение мало зависит от температуры. Температурный коэффициент изменения поверхностного натяжения Да/А/ для щелочно-силикатных стекол имеет отрицательное значение. При повышении температуры на 100 °С поверхностное натяжение щелочно-силикатных стекол снижается на 2— 4% от первоначального [8].
