硅酸钠基本知识

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硅酸钠根本知识简介

英文名：Sodium silicate, Water glass.

硅酸钠是无色固体，密度2.4g/cm3，熔点1321K(1088℃)。溶于水成粘稠

溶液，俗称水玻璃、泡花碱。是一种无机粘合剂。

固体硅酸钠南方多称水玻璃，北方多称泡花碱，硅酸钠的水溶液通称水玻

璃。纯固体硅酸钠为无色透明固体，市售硅酸钠多含有某些杂质，略带浅蓝色。

硅酸钠俗称水玻璃，液体硅酸钠为无色、略带色的透明或半透明粘稠状液

体。固体硅酸钠为无色、略带色的透明或半透明玻璃块状体。形态分为液体、

固体、水淬三种。理论上称这类物质为"胶体〞。普通硅酸钠为略带浅蓝色块状

或颗粒状固体，高温高压溶解后是略带色的透明或半透明粘稠液体。

市面上出售的AR分析纯水玻璃为Na2SiO3·9H2O，放置在空气中吸潮、

结块。在水中的极易溶解。

泡花碱也就是硅酸钠〔Na2SiO3〕，溶于水后形成的粘稠溶液，通称水玻璃，

呈碱性。它的用途非常广泛，往往根据其粘结性强的特点，被用做硅胶，而且

耐酸、耐热。有毒，但对一般的接触没有影响，误食那么会对人体的肝脏造成

危害

分类介绍

1、硅酸钠分两种，一种为偏硅酸钠，化学式Na2SiO3，式量122.00。另一

种为正硅酸钠，化学式Na4SiO4，式量184.04。

2、正硅酸钠是无色晶体，熔点1291K(1088℃)，不多见。水玻璃溶液因水解

而呈碱性〔比纯碱稍强〕。因系弱酸盐所以遇盐酸，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

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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，参加颜料后可做外墙的涂料，灌入古建筑根底

土壤中使土壤巩固以防倒塌。

3、偏硅酸钠是普通泡化碱与烧碱水热反响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。

生产方法

硅酸钠的生产方法分干法〔固相法〕和湿法〔液相法〕两种。

1、干法生产

是将石英砂和纯碱按一定比例混合后在反射炉中加热到1400 ℃左右，生成

熔融状硅酸钠；

2、湿法生产是将烧碱水溶液和石英粉在高压釜内共热直接生成水玻璃，经

过滤浓缩得成品水玻璃。

物化性质[回目录]

分子式

块状硅酸钠 Na2O·mSiO2 分子量：122.054 CAS NO.:1344-09-8

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M，

模数即显示硅酸钠的组成，又影响硅酸钠的物理、化学性质，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、精细铸造、造纸、陶瓷、粘土、

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选矿、高岭土、洗涤等众多领域。

硅酸钠变质原理

Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3

技术指标硅酸钠水溶液的技术指标

二氧化硅〔%〕≥24.6 ≥26.0 ≥29.2≥25.7

氧化钠〔%〕≥7.0 ≥8.2 ≥12.8 ≥10.2

水不溶物〔%〕 ≤0.20 ≤0.38 ≤0.36 ≤0.38

铁 〔%〕 ≤0.02 ≤0.09 ≤0.08≤0.09

波美度0.35-0.37 0. 39-0.41 0 .50-0.52 0. 44-0.46

模数 3.5-3.7 3.1-3.4 2.2-2.5 2.6-2.9

固体硅酸钠的技术指标

模数 3.5-3.7 3.1~3.4 2.6~2.9 2.2~2.5

可溶固体〔%〕 ≥99 ≥99 ≥99 ≥99

铁(%) 0.12 0.12 0.12 0.10

用途

水玻璃的用途非常广泛，几乎普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，是硅化合物的根本原料。在经济兴旺

国家，以硅酸钠为原料的深加工系列产品已开展到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、

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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、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„„。

分述如下：

1、涂刷材料外表，提高抗风化能力水玻璃溶液涂刷或浸渍材料后，能渗入

缝隙和孔隙中，固化的硅凝胶能堵塞毛细孔通道，提高材料的密度和强度，从

而提高材料的抗风化能力。但水玻璃不得用来涂刷或浸渍石膏制品。因为水玻

璃与石膏反响生成硫酸钠〔Na2SO4〕，在制品孔隙内结晶膨胀，导致石膏制品

开裂破坏。

2、加固土壤

将水玻璃与氯化钙溶液交替注入土壤中，两种溶液迅速反响生成硅胶和硅

酸钙凝胶，起到胶结和填充孔隙的作用，使土壤的强度和承载能力提高。常用

于粉土、砂土和填土的地基加固，称为双液注浆。

3、配制速凝防水剂

水玻璃可与多种矾配制成速凝防水剂，用于堵漏、填缝等局部抢修。这种

多矾防水剂的凝结速度很快，一般为几分钟，其中四矾防水剂不超过1min，故

工地上使用时必须做到即配即用。

多矾防水剂常用胆矾〔硫酸铜〕、红矾〔重铬酸钾，K2Cr2O7〕、明矾〔也

称白矾，硫酸铝钾〕、紫矾等四种矾。

4、配制耐酸胶凝、耐酸砂浆和耐酸混凝土

耐酸胶凝是用水玻璃和耐酸粉料〔常用石英粉〕配制而成。与耐酸砂浆和

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混凝土一样，主要用于有耐酸要求的工程。如硫酸池等。

5、配制耐热胶凝、耐热砂浆和耐热混凝土

水玻璃胶凝主要用于耐火材料的砌筑和修补。水玻璃耐热砂浆和混凝土主

要用于高炉根底和其他有耐热要求的构造部位。

6、防腐工程应用

改性水玻璃耐酸泥是耐酸腐蚀重要材料，主要特性是耐酸、耐温、密实抗

渗、价格低廉、使用方便。可拌和成耐酸胶泥、耐酸沙浆和耐酸混凝土，适用

于化工、冶金、电力、煤炭、纺织等部门各种构造的防腐蚀工程，是纺酸建筑

构造贮酸池、耐酸地坪、以及耐酸外表砌筑的理想材料。

7、铸造制型〔芯〕黏结剂

五十年代水玻璃吹二氧化碳工艺广泛应用，该工艺水玻璃参加量高、溃散

性差，旧砂不能回用，浪费硅砂资源，大量外排固体废弃物，破坏生态环境，

生产铸件质量粗糙，使其面临被淘汰。

酯硬化新型水玻璃自硬砂1999年问世，水玻璃参加量1.8-3.0%，强度高、

溃散性好、旧砂可再生回用，回用率80-90%，可使用时间可调，可用于机械化

造型生产线，也可用于单件小批量生产。可生产几公斤至几百吨的各种铸件，

现已在铁路车辆、冶金机械、重型机械、矿山机械、通用机械厂几十家企业推

广应用。

新型水玻璃被称为符合可持续开展的绿色环保型铸造黏结剂。

主要特点[回目录]

1、粘结力和强度较高

水玻璃硬化后的主要成分为硅凝胶和固体，比外表积大，因而具有较高的

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粘结力。但水玻璃自身质量、配合料性能及施工养护对强度有显著影响。

2、耐酸性好

可以抵抗除氢氟酸〔HF〕、热磷酸和高级脂肪酸以外的几乎所有无机和有

机酸。

3、耐热性好

硬化后形成的二氧化硅网状骨架，在高温下强度下降很小，当采用耐热耐

火骨料配制水玻璃砂浆和混凝土时，耐热度可达1000℃。因此水玻璃混凝土的

耐热度，也可以理解为主要取决于骨料的耐热度。

4、耐碱性和耐水性差

因和混合后易均溶于碱，故水玻璃不能在碱性环境中使用。同样由于、NaF、

Na2CO3均溶于水而不耐水，但可采用中等浓度的酸对已硬化水玻璃进展酸洗处

理，提高耐水性。

其他相关知识

水玻璃根本知识

常用的水玻璃分为钠水玻璃和钾水玻璃两类，俗称泡花碱。钠水玻璃为硅

酸钠水溶液，分子式为Na2O·mSiO2。钾水玻璃为硅酸钾水溶液，分子式为

K2O·mSiO2 。

土木工程中主要使用钠水玻璃。当工程技术要求较高时也可采用钾水玻璃。

优质纯洁的水玻璃为无色透明的粘稠液体，溶于水。当含有杂质时呈淡黄色或

青灰色。

钠水玻璃分子式中的m称为水玻璃的模数，代表Na2O和SiO2的摩尔比，

是非常重要的参数。m值越大，水玻璃的粘度越高，但水中的溶解能力下降。

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当m大于3.0时，只能溶于热水中，给使用带来麻烦。m值越小，水玻璃的粘

度越低，越易溶于水。

土木工程中常用模数m为2.6～2.8，既易溶于水又有较高的强度。

我国生产的水玻璃模数一般在2.4～3.3之间。水玻璃在水溶液中的含量〔或

称浓度〕常用密度或者波美度表示。土木工程中常用水玻璃的密度一般为1.36～

1.50g/cm3，相当于波美度38.4～48.3 。密度越大，水玻璃含量越高，粘度越大。

水玻璃通常采用石英粉〔SiO2〕加上纯碱〔Na2CO3〕，在1300～1400℃的

高温下煅烧生成液体硅酸钠 ，从炉出料口流出、制块或水淬成颗粒。再在高温

或高温高压水中溶解，制得溶液状水玻璃产品。

水玻璃的凝结固化

水玻璃在空气中的凝结固化与石灰的凝结固化非常相似，主要通过碳化和

脱水结晶固结两个过程来实现。

随着碳化反响的进展，硅胶含量增加，接着自由水分蒸发和硅胶脱水成固

体而凝结硬化，其特点是：

1、速度慢。由于空气中CO2浓度低，故碳化反响及整个凝结固化过程十

分缓慢。

2、体积收缩。

3、强度低。

为加速水玻璃的凝结固化速度和提高强度，水玻璃使用时一般要求参加固

化剂氟硅酸钠，分子式为Na2SiF6 。氟硅酸钠的掺量一般为12%～15%。掺量

少，凝结固化慢，且强度低；掺量太多，那么凝结硬化过快，不便施工操作，

而且硬化后的早期强度虽高，但后期强度明显降低。因此，使用时应严格控制

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固化剂掺量，并根据气温、湿度、水玻璃的模数、密度在上述范围内适当调整。

即：气温高、模数大、密度小时选下限，反之亦然。

速溶粉状硅酸钠

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细铸

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，前者有许多珍贵性质，

如水溶速度、纯洁程度等。

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、喷雾枯燥等加工过程制得的。

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