Wann Modul (M): 2,4 ± 0,1 pulverisiertes Natriumsilikat Nimmt das Trockenverfahren an, was ist der optimale Bereich von Schmelztemperatur und Reaktionszeit?
1. Überblick über den Trockenprozess von pulverförmigem Natriumsilikat
(I) Grundprinzip des Trockenverfahrens
Der Trockenprozess von pulverförmigem Natriumsilikat besteht darin, flüssiges Wasserglas durch Trocknen, Sprühen und andere Prozesse in pulverförmige Produkte umzuwandeln. Der Kernreaktionsprozess besteht aus dem Schmelzen und Erstarren von Natriumsilikat. Beim Trockenverfahren schmelzen Quarzsand (Hauptbestandteil SiO₂) und Natriumsalze wie Soda (Na₂CO₃) oder Natronlauge (NaOH) bei hoher Temperatur zu Natriumsilikatschmelze und erhalten dann durch Abkühlen, Zerkleinern und andere Schritte pulverförmige Produkte.
(II) Wichtige Einflussfaktoren des Trockenprozesses
Der Kern des Trockenprozesses liegt in der Schmelzphase. Die Temperatur und Reaktionszeit dieser Stufe wirken sich direkt auf die Qualität, Leistung und Produktionseffizienz des Produkts aus. Die Schmelztemperatur bestimmt die Aktivierungsenergie und Reaktionsgeschwindigkeit der Reaktanten. Wenn die Temperatur zu niedrig ist, ist die Reaktion möglicherweise unvollständig und die resultierende Natriumsilikatschmelze kann nicht umgesetzte Quarzsandpartikel enthalten, was die Reinheit des Produkts und die Genauigkeit des Moduls beeinträchtigt. Wenn die Temperatur zu hoch ist, erhöht sich der Energieverbrauch, die Korrosion der Ausrüstung wird verstärkt und es kann sogar zu einer übermäßigen Polymerisation der Natriumsilikatschmelze kommen, was die Löslichkeit des Produkts beeinträchtigt. Die Reaktionszeit hängt eng mit der Vollständigkeit der Reaktion und der Gleichmäßigkeit der Schmelze zusammen. Wenn die Zeit zu kurz ist, ist die Reaktion unzureichend und der Modul ist instabil. Eine zu lange Zeit verringert nicht nur die Produktionseffizienz, sondern kann auch zu Nebenreaktionen führen und die Produktqualität beeinträchtigen. Daher ist die Optimierung der Schmelztemperatur und Reaktionszeit ein Schlüsselelement im Trockenprozess.
2. Eigenschaften und Anwendung von pulverförmigem Natriumsilikat mit einem Modul von 2,4 ± 0,1
(I) Produkteigenschaften
Nehmen Sie als Beispiel das pulverisierte Wasserglas (Modell HLNAP-2, Modul 2,4 ± 0,1), hergestellt von Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd. Dieses Produkt wird durch Trocknen und Sprühen aus flüssigem Wasserglas hergestellt und bietet gegenüber flüssigem Wasserglas erhebliche Vorteile. In Bezug auf die physikalischen Eigenschaften beträgt sein Siliziumdioxidgehalt (SiO₂) 54,0 - 58,0 %, der Na₂O-Gehalt 24,0 - 27,5 %, die Schüttdichte 0,65 kg/L, die Auflösungsrate ≤60 S/30℃ und die Partikelgröße 100 Mesh beträgt ≥95 %. Diese Indikatoren zeigen, dass das Produkt die Eigenschaften eines hohen Gehalts, einer geringen Feuchtigkeit, eines einfachen Transports und einer einfachen Lagerung aufweist, Verpackungs- und Transportkosten spart und schnell aufgelöst und vor Ort verwendet werden kann. In Bezug auf die chemischen Eigenschaften weist Natriumsilikat mit einem Modul von 2,4 ± 0,1 eine mäßige Alkalität auf. Nach dem Auflösen in Wasser kann es eine stabile Silikatlösung bilden und mit einer Vielzahl von Substanzen reagieren und so den Grundstein für seine Anwendung in verschiedenen Bereichen legen.
(II) Anwendungsfelder
Das Produkt wird häufig in Reinigungsmitteln, schnell trocknenden Zementzusätzen, Industriestopfen, hochtemperaturbeständigen Bindemitteln und anderen Bereichen eingesetzt. In der Waschmittelindustrie kann pulverförmiges Natriumsilikat als Waschmittel verwendet werden, um die Dekontaminationsfähigkeit von Waschmitteln zu verbessern, den pH-Wert der Lösung anzupassen und Wasser zu erweichen; Bei der Zementherstellung kann es als schnell trocknender Zusatzstoff den Koagulations- und Aushärtungsprozess des Zements beschleunigen und seine Frühfestigkeit verbessern. Im Bereich der industriellen Verstopfung kann es durch Ausnutzung seiner schnellen Auflösungs- und Geliereigenschaften zur Reparatur von Lecks in Rohrleitungen und Geräten eingesetzt werden; Im Hinblick auf hochtemperaturbeständige Bindemittel kann es aufgrund seiner Hochtemperaturbeständigkeit und Klebefähigkeit zum Verkleben und Fixieren von Teilen in Hochtemperaturumgebungen verwendet werden.
3. Optimierungsbereich der Schmelztemperatur im Trockenverfahren
(I) Einfluss der Schmelztemperatur auf die Produktqualität
Auswirkung auf den Modul: Der Modul ist ein Schlüsselindikator für pulverförmiges Natriumsilikat, der direkt das Verhältnis von Siliziumdioxid zu Natriumoxid im Produkt widerspiegelt. Beim Trockenverfahren beeinflusst die Schmelztemperatur das Reaktionsgleichgewicht und die Zusammensetzung des Produkts. Wenn die Temperatur niedrig ist, ist die Reaktionsgeschwindigkeit langsam und die Reaktion von Siliciumdioxid und Natriumoxid ist unvollständig, was zu einem niedrigen Modul führen und die Anforderung von 2,4 ± 0,1 nicht erfüllen kann; Mit steigender Temperatur beschleunigt sich die Reaktionsgeschwindigkeit, die Reaktion ist vollständiger und der Modul nähert sich allmählich dem Zielwert. Wenn die Temperatur jedoch zu hoch ist, kann die Natriumsilikatschmelze überpolymerisiert werden und der wirksame Siliciumdioxidgehalt wird relativ verringert, was zu Schwankungen des Moduls führt.
Auswirkungen auf die Löslichkeit: Eine zu hohe Schmelztemperatur führt dazu, dass die Struktur des Natriumsilikats fester schmilzt und eine größere Molekülkette entsteht, was zu einer langsameren Auflösungsgeschwindigkeit des Produkts führt. Wenn die Temperatur beispielsweise 1400℃ überschreitet, kann etwas Natriumsilikat einen schwer löslichen Glaskörper bilden, der dazu führt, dass die Auflösungsrate 60 S/30℃ überschreitet, wodurch die Produktindexanforderungen nicht erfüllt werden können; Bei zu niedriger Temperatur enthält die Schmelze unvollständig reagierte Quarzsandpartikel, die nicht nur die Reinheit des Produkts beeinträchtigen, sondern auch den Auflösungsprozess behindern und die Auflösungsgeschwindigkeit verringern.
Auswirkungen auf Energieverbrauch und Ausrüstung: Eine Erhöhung der Schmelztemperatur erfordert einen höheren Energieverbrauch und erhöht die Produktionskosten. Gleichzeitig verstärkt eine Umgebung mit hohen Temperaturen die Korrosion und den Verschleiß der Ausrüstung und verkürzt die Lebensdauer der Ausrüstung. Beispielsweise korrodieren gewöhnliche feuerfeste Materialien bei Temperaturen über 1300 °C stark und müssen häufig ausgetauscht werden, was die Wartungskosten erhöht und das Risiko einer Produktionsunterbrechung erhöht.
(II) Bestimmung des optimalen Schmelztemperaturbereichs
Zahlreiche experimentelle Studien und Produktionspraktiken haben gezeigt, dass für den Trockenproduktionsprozess von pulverförmigem Natriumsilikat mit einem Modul von 2,4 ± 0,1 der optimale Schmelztemperaturbereich normalerweise zwischen 1250 und 1350 °C liegt. In diesem Temperaturbereich kann sichergestellt werden, dass Quarzsand und Natriumsalz vollständig reagieren und eine Natriumsilikatschmelze mit einem stabilen Modul erzeugt, wobei sowohl die Löslichkeitsleistung als auch die Produktionseffizienz berücksichtigt werden.
Niedriger Temperaturbereich (1250-1300℃): In diesem Temperaturbereich ist die Reaktionsgeschwindigkeit moderat, der Energieverbrauch relativ gering und der Grad der Gerätekorrosion relativ gering. Experimentelle Daten zeigen, dass bei einer Temperatur von 1280 °C der Modul der durch die Reaktion erzeugten Natriumsilikatschmelze 2,38 beträgt, was nahe am Zielwert von 2,4 liegt, und dass die Auflösungsrate 55 S/30 °C beträgt, was den Produktindexanforderungen entspricht. Zu diesem Zeitpunkt kann die Umwandlungsrate von Quarzsand mehr als 95 % erreichen, und das Produkt enthält weniger nicht umgesetzte Quarzsandpartikel bei höherer Reinheit.
Mittlerer Temperaturbereich (1300 - 1330℃): Dies ist ein idealerer Schmelztemperaturbereich. Wenn die Temperatur 1320℃ beträgt, ist die Reaktion vollständig durchgeführt, der Modul liegt stabil im Bereich von 2,4 ± 0,1 und die Auflösungsrate beträgt 50 S/30℃, was den besten Zustand erreicht. Gleichzeitig ist die Gleichmäßigkeit der Schmelze gut, was den anschließenden Trocknungs- und Sprühprozess begünstigt. Das erzeugte pulverförmige Produkt weist eine gleichmäßige Partikelgrößenverteilung auf und die 100-Mesh-Durchgangsrate kann mehr als 98 % erreichen.
Hoher Temperaturbereich (1330 - 1350℃): Obwohl die Reaktionsgeschwindigkeit schneller ist, steigt der Energieverbrauch erheblich und die Korrosion der Ausrüstung wird verschlimmert. Wenn die Temperatur 1350℃ erreicht, kann der Modul leicht auf 2,45 ansteigen und die Obergrenze des Zielbereichs überschreiten, und die Auflösungsrate sinkt auf 65 S/30℃, was nicht den Produktanforderungen entspricht. Daher sollte in der tatsächlichen Produktion ein Langzeitbetrieb im Hochtemperaturbereich möglichst vermieden werden.
4. Optimierungsbereich der Reaktionszeit im Trockenprozess
(I) Einfluss der Reaktionszeit auf die Produktqualität
Einfluss auf die Vollständigkeit der Reaktion: Wenn die Reaktionszeit zu kurz ist, ist die Reaktion zwischen Quarzsand und Natriumsalz nicht ausreichend, was zu mehr nicht umgesetzten Rohstoffen im Produkt führt, was die Genauigkeit des Moduls und die Produktreinheit beeinträchtigt. Wenn die Reaktionszeit beispielsweise nur 30 Minuten beträgt, beträgt die Umwandlungsrate von Quarzsand nur etwa 80 %, der SiO₂-Gehalt im Produkt beträgt weniger als 54 %, der Na₂O-Gehalt ist höher als 27,5 % und der Modul ist nur etwa 2,2; Mit zunehmender Reaktionszeit nimmt die Umwandlungsrate allmählich zu. Wenn die Zeit 60 Minuten erreicht, kann die Conversion-Rate mehr als 98 % erreichen und verschiedene Indikatoren liegen nahe am Zielwert.
Einfluss auf die Gleichmäßigkeit der Schmelze: Eine unzureichende Reaktionszeit führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Komponenten in der Schmelze und der lokale Modul kann hoch oder niedrig sein, was die Stabilität des Produkts beeinträchtigt. Mikroskopische Beobachtungen ergaben, dass es in der Schmelze mit kurzer Reaktionszeit offensichtliche Quarzsandpartikel und Natriumsalz-Aggregationsbereiche gab, während die Schmelze mit langer Reaktionszeit eine gleichmäßige Textur und keine offensichtlichen Verunreinigungen aufwies.
Auswirkungen auf die Produktionseffizienz: Eine zu lange Reaktionszeit verringert die Produktionseffizienz und erhöht die Produktionskosten. In der industriellen Produktion verringert sich mit jeder 10-minütigen Reaktionszeitverlängerung die Einheitszeitleistung um etwa 5 % und der Energieverbrauch steigt entsprechend. Daher ist es notwendig, die Reaktionszeit angemessen zu verkürzen und gleichzeitig die Produktqualität sicherzustellen.
(II) Bestimmung des optimalen Reaktionszeitbereichs
Unter Berücksichtigung der Vollständigkeit der Reaktion, der Gleichmäßigkeit der Schmelze und der Produktionseffizienz beträgt der optimale Reaktionszeitbereich für den Trockenproduktionsprozess von pulverförmigem Natriumsilikat mit einem Modul von 2,4 ± 0,1 normalerweise 45–60 Minuten.
Kurzes Zeitintervall (45–50 Minuten): Während dieses Zeitraums erreicht die Reaktion grundsätzlich das Gleichgewicht, die Quarzsand-Umwandlungsrate kann mehr als 95 % erreichen und der Modul liegt stabil zwischen 2,35–2,45 und erfüllt die Anforderung von 2,4 ± 0,1. Wenn die Reaktionszeit beispielsweise 48 Minuten beträgt, erfüllen alle Produktindikatoren die Standards, die Produktionseffizienz ist hoch und die Stückzeitleistung ist etwa 8 % höher als die Reaktionszeit von 60 Minuten.
Mittleres Zeitintervall (50–55 Minuten): Dies ist ein idealer Reaktionszeitbereich. Zu diesem Zeitpunkt ist die Reaktion ausreichend und gleichmäßig, die Schmelzqualität ist am besten und das erzeugte pulverförmige Produkt weist eine schnelle Auflösungsgeschwindigkeit und eine gleichmäßige Partikelgröße auf. Experimentelle Daten zeigen, dass bei einer Reaktionszeit von 53 Minuten die Auflösungsrate 52 S/30℃ beträgt, die 100-Mesh-Durchgangsrate 97 % beträgt und der Energieverbrauch und der Geräteverlust in einem angemessenen Bereich liegen.
Langes Zeitintervall (55–60 Minuten): Obwohl die Reaktion vollständiger ist, nimmt die Produktionseffizienz deutlich ab. Wenn die Zeit 60 Minuten erreicht, ist die Conversion-Rate nur noch etwa 2 % höher als bei 50 Minuten und die Leistung verringert sich um etwa 10 %. Daher wird in der tatsächlichen Produktion, sofern keine besonders hohen Anforderungen an die Produktreinheit gestellt werden, im Allgemeinen keine zu lange Reaktionszeit verwendet.
5. Produktionspraxis und technologische Innovation von Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd
Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd legt stets Wert auf Prozessoptimierung und technologische Innovation im Produktionsprozess anorganischer Siliziumprodukte. Für den Trockenproduktionsprozess von pulverförmigem Natriumsilikat mit einem Modul von 2,4 ± 0,1 hat das Unternehmen fortschrittliche Testgeräte wie Röntgendiffraktometer (XRD), Rasterelektronenmikroskope (REM) usw. eingeführt, um die Materialstruktur und -zusammensetzung während des Schmelzprozesses in Echtzeit zu überwachen und so eine wissenschaftliche Grundlage für die Prozessoptimierung zu schaffen. Durch kontinuierliche Forschung hat das Forschungs- und Entwicklungsteam des Unternehmens einen neuartigen Verbundkatalysator entwickelt, der die Reaktionsgeschwindigkeit beschleunigen und die Reaktionszeit um etwa 10–15 % verkürzen kann, ohne die Schmelztemperatur wesentlich zu erhöhen, während er gleichzeitig die Umwandlungsrate von Quarzsand auf über 99 % erhöht und so die Produktqualität und Produktionseffizienz weiter verbessert.
Darüber hinaus hat Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd ein umfassendes Qualitätsmanagementsystem eingerichtet, um jeden Schritt im Produktionsprozess streng zu kontrollieren. Von der Rohstoffbeschaffung bis zur Produktlieferung werden mehrere Inspektionsprozesse durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Produktindikatoren stabil und zuverlässig sind. Mit seinen professionellen technischen Fähigkeiten und hochwertigen Produktdienstleistungen hat das Unternehmen in vielen Bereichen wie Elektronik, Bekleidung, Papierherstellung, Landwirtschaft usw. große Marktbekanntheit erlangt und seine Produkte werden im In- und Ausland verkauft.
