چگونه سیلیکات سدیم تهیه می شود و کاربرد آن در صنایع مختلف چیست؟

سیلیکات سدیم، پودری سفید رنگ و جامد می باشد که در آب قابل حل است و محیطی شیمیایی با خاصیت قلیایی به وجود می آورد. سیلیکات ها از معروف ترین ترکیبات معدنی برای ساخت محصولات گوناگونی هستند که در ادامه به نحوه ی تولید و برخی از کاربردهای آن خواهیم پرداخت.

چگونه سیلیکات سدیم تهیه می شود و کاربرد آن در صنایع مختلف چیست؟

سیلیکات سدیم، یا آب شیشه، به صورت جامد در دسترس می باشد.  انواع ترکیب مایع آن درصنایع چسب، قالب ریخته‌گری، صابون‌سازی، پاک‌کننده‌های صنعتی، سیمان‌سازی، رنگ، پایدارسازی پراکسید و کنترل خوردگی در لوله‌های آب و پیش‌مادهٔ سیلیس مخلوط زئولیت استفاده می گردد. در ادامه نحوه ی تولید این ترکیب را بررسی می کنیم.

 

سیلیکات سدیم چگونه تولید می شود؟

 این ترکیب به دو روش تولید می گردد:

  • روش خشک
  • روش تر

نکته : معمولا روش خشک به عنوان فرایند منتخب مبنای محاسبات قرار می گیرد.

فرایند تولید سیلیکات سدیم به روش خشک:

با ذوب کردن مخلوطی از شن و کربنات سدیم در دمای حدود ۱۴۵۰ درجه و در کوره هایی شبیه به کوره های تهیه ی شیشه، سدیم سیلیکات به دست می آید. به دلیل اینکه درجه حرارت تشکیل سدیم سیلیکات‌های نامحلول پایین‌تر از این درجه حرارت است، برای جلوگیری از ایجاد این سیلیکات‌ها باید در نسبت شن و ماده قلیایی درزمان ذوب، دقت بالایی صورت بگیرد. ماده به دست آمده مذاب و تقریبا به رنگ آبی یا سبز روشن است که این رنگ به دلیل کمتر از یک درصد ناخالصی به وجود می آید که عمدتا ترکیبات آهنی هستند.

موادی که ذوب شدند در یک سیستم خنک می‌شوند، سپس در دستگاه بعدی به اندازه کافی خرد می‌گردند و در آب حل می شوند. در مرحله بعد با عمل فیلتراسیون، محلول صاف شده سدیم سیلیکات‌ها تولید می شود.

در صورتی که هدف از انجام واکنش تهیه سدیم سیلیکات های قلیایی باشد، در زمان ذوب مقداری سود خشک  به کوره اضافه می شود، یا از ابتدا سیلیس و سود را با هم ذوب می‌کنند. برای حل سدیم سیلیکات ها معمولا  از بخار پر فشار استفاده می شود. اگر بخواهیم سدیم سیلیکات‌ خشک تهیه کنیم، مواد ذوب خروجی از کوره را بدون خنک شدن، با مقدار مشخص آب وارد یک سیستم می کنیم.

 

برای کنترل کیفیت ترکیب تولید شده، دانستن موارد زیر لازم می باشد:

  • دانسیته کربنات سدیم مصرفی
  • غلظت سود مصرفی
  • اندازه ذرات کوارتز
  • مقدار آهن موجود در سیلیکات

 

کاربرد سدیم سیلیکات در صنایع مختلف:

ترکیبات معدنی زیادی وجود دارند که در گروه ترکیب سدیم سیلیکات قرار می گیرند، همچون اسید سالیسیلیک، سیلیکاژل، سدیم اورتو سیلیکات و سدیم پیرو سیلیکات، زیرا ساختار مولکولی آن ها مشابه همدیگر می باشد.

 

درصد استفاده از این ترکیب، جهت تولید در صنایع ریخته گری و ذوب فلزات، در حدود 5/2 تا 3% اضافه می باشد و در تولید مواد شوینده حدود 1 تا 2% اضافه می گردد. برای تهیه چسب و سایر صنایع فولادی نیز تقریبا  5/3 % سدیم سیلیکات استفاده میشود.

سیلیکات سدیم

در ادامه برخی خواص فیزیکی و ترموشیمیائی سدیم سیلیکات، بیان شده است:

خواص سیلیکات سدیم

 

سدیم سیلیکات و کاربرد آن در صنایع بهداشتی

امروزه برای ایجاد یک محیط بافر (محلول شیمیایی تشکیل شده از یک اسید ضعیف و نمک آن یا یک باز ضعیف و نمک آن تهیه می گردد) و خنثی در تولید مواد شوینده از ترکیب معدنی سدیم سیلیکات استفاده می شود. این ماده از خوردگی در مخازن صنعتی جلوگیری می نماید، زیرا محیط اسیدی را خنثی می کند. سیلیکات ها از مواد اولیه و سازنده انواع صابون به شمار می آیند. از این ماده برای تولید انواع مایع ظرفشویی و لباسشویی نیز استفاده می گردد. ترکیب شیمیایی سدیم سیلیکات می تواند چربی ها و آلودگی های محیط را برطرف نموده و با ایجاد یک محیط خنثی، از خوردگی فلزات جلوگیری کند.

ترکیب این ماده به عنوان کاهش دهنده سختی آب از طریق کاهش یون های کلسیم و منیزیم نیزبه کار گرفته می شود. همچنین برای تولید محصولات شوینده بر پایه فسفات نیز از این ماده استفاده می شود. تقریباً تمام ترکیبات شوینده الیاف و پارچه، به نوعی از سدیم سیلیکات به عنوان یک ماده اولیه معدنی بهره می گیرند.

کاربرد سیکات سدیم در مواد شوینده

کاربرد سدیم سیلیکات در صنایع تولید کاشی و سرامیک

از ترکیب سدیم سیلیکات در صنایع تولید کاشی و سرامیک، به عنوان روان کنندگی مخلوط اولیه و بازدارنده ترک خوردگی محصولات استفاده می شود. این ماده به دوغاب اولیه تهیه سرامیک و کاشی اضافه می شود تا مواد به شکل چسب درآیند. این ترکیب رطوبت اضافی محیط واکنش را حذف می کند، بنابراین خشک کردن نهایی آن ها نیازی به صرف انرژی فراوان ندارد. از مزایای استفاده از این ماده در صنعت کاشی و سرامیک این است که: پس از اتمام عملیات پخت کاشی و سرامیک، اثراتی از خود باقی نمی گذارد.

 

کاربردهای سدیم سیلیکات در صنایع فلزی

ترکیبات سدیم سیلیکات، یکی از قدیمی ترین مواد معدنی مورد استفاده در صنایع هستند. این ترکیبات در صنایع ریخته گری و ذوب فلزات به عنوان یک پوشش بسیار خوب برای قالب های ریخته گری استفاده می گردد، زیرا از سوختن قالب مخصوص ذوب فلزات جلوگیری می کند.

کاربرد سیلیکات سدیم در ریخته گری

در ریخته گری قالبی با سیلیس، سیلیکات سدیم به عنوان چسب شکل دهنده قالب مورد استفاده قرار می گیرد. در مرحله اول به میزان ۴ تا ۶ درصد وزنی ماسه، سیلیکات سدیم به ماسه اضافه می شود و در قالب شکل مورد نظر فرایند قالب گیری صورت می گیرد. با ایجاد حفراتی در قالب شکل گرفته، مقداری گاز دی اکسید کربن درون قالب تزریق می شود. سیلیکات سدیم در مجاورت این گاز پلیمری شده وذ رات ماسه حالت چسبندگی پیدا میکند. با یکپارچه شدن قالب بدلیل چسبندگی سیلیکات سدیم، فولاد مذاب را درون قالب می ریزند و بعد از سرد شدن، قطعه را از قالب جدا میکنند. گاهی در تولید قطعات بزرگتر که چسبندگی بدنه قالب با قطعه تولیدی زیاد است برخی افزودنی ها ی دیگربه سیلیکات سدیم اضافه می شود.

 

 

کاربرد در کاغذ سازی و کارتن سازی

از سدیم سیلیکات در صنایع کاغذسازی و تولید مقوا به عنوان یک عامل افزایش خاصیت چسبندگی در بافت خمیر استفاده می شود. این ماده در تهیه جوهر رنگی نیز به کار می رود.  ترکیب سدیم سیلیکات می تواند واکنش محیط را قلیایی کند. میزان قلیایی بودن محیط با استفاده از آن بسیار کمتر از قلیایی شدن با ترکیب سود می باشد.

از دیگر کاربردهای مهم سیلیکات، می توان به  تولید ورقه های کارتنی و لوله های مقوایی اشاره نمود. لایه های نازک کاغذ که معمولا از کاغذ بازیافتی است به سیلیکات سدیم آغشته می شود، این ورقه های نازک به هم چسبیده تا شیت کارتن یا لوله مقوایی تهیه شود. البته چسب های نشاسته, پی وی ای، دکسترین و … چسب های بسیار کاراتر نسبتا به سیلیکات سدیم هستند، اما قیمت پایین سیلیکات سدیم نسبت به مواد ذکر شده و همچنین تلاش متخصصان برای ارتقا این ترکیب با افزودنی های مناسب، در رقابت توانسته سیلیکات سدیم را جایگزین مناسبی برای این سایرچسب ها کند .

کاربرد سیلیکات سدیم در صنایع کارتن سازی

کاربرد در تونل سازی و صنعت ساختمان

در ساختمان سازی جهت تسریع واکنش سیمان، از سیلیکات به عنوان  زودگیر سیمان استفاده می شود. همچنین برای ساخت و احداث تونلها، با استفاده از تزریق دو جزیی همزمان سیمان و سیلیکات سدیم، سیلیکات سدیم باعث تسریع در گیرش سیمان می شود، که در زمان نصب بلوکهای سیمانی این تزریق بین دیواره ی تونل و بلوکها انجام می گیرد. جهت گیرش سریع سیمان پاشیده شده به دیوارو شات گریت سیمان نیز استفاده از سیلیکات سدیم بسیار موثر می باشد.

 

به طور کلی برای کاربرد ترکیب سدیم سیلیکات در صنایع بهتر است، مقدار دقیق آن مشخص شود. هر چه مقداراین ترکیب معدنی به عنوان ماده اولیه صنعتی برای تولید یک محصول خاص، بیشتر باشد، محصولات از سختی و مقاومت بالاتری برخوردار می گردند.

دیدگاه ها