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Grados de silicato de sodio: Módulo, Baumé, Líquido, Sólido y Polvo
El módulo describe el equilibrio sílice-álcali.
El silicato de sodio no tiene una composición fija. Se suele escribir como:
Na₂O·nSiO₂
El valor de n es el módulo. Indica la cantidad de sílice que contiene el producto en relación con el óxido de sodio.
Un grado de módulo más bajo contiene más Na₂O en relación con SiO₂. Por lo tanto, es más alcalino y generalmente se disuelve con mayor facilidad. Un grado de módulo más alto contiene más sílice en relación con Na₂O. Tiene menor alcalinidad y se comporta de manera diferente durante el secado, la unión, la formación de gel y las reacciones con ácidos o sales metálicas.
El módulo no indica al comprador si el producto está concentrado o diluido. Un módulo de 3,2 describe la relación entre SiO₂ y Na₂O, no la cantidad de agua en un producto líquido.
También es necesario prestar atención a la base de la relación. Muchos proveedores indican el módulo como el relación molar de SiO₂ a Na₂O, mientras que algunas especificaciones comerciales utilizan el relación de peso. Estos valores son similares, pero no idénticos:
Relación molar = relación de peso × 1,032
Por ejemplo, una relación de peso de 3,20 corresponde a una relación molar de aproximadamente 3,30. Por lo tanto, las especificaciones de compra deben indicar si el módulo solicitado se basa en peso o en moles. Tanto Nippon Chemical como PQ distinguen entre estas dos formas de expresar la composición del silicato de sodio.
Etiquetas como grado alcalino y grado neutro Proporcionan una indicación general de la composición, pero no sustituyen la proporción real. Los códigos de producto también varían entre fabricantes. Un producto de grado N, grado 40 o grado 3 de un proveedor no coincide automáticamente con un producto de nombre similar de otro.
La escala Baumé mide la densidad del líquido, no su módulo.
El silicato de sodio líquido contiene Na₂O, SiO₂ y agua. Su concentración se expresa a menudo mediante grados Baumé, escrito como °Bé.
Un valor Baumé más alto indica una solución más densa. Para una composición de silicato de sodio, aumentar el contenido de sólidos normalmente incrementa tanto la densidad como el grado Baumé. La industria también convierte el grado Baumé a gravedad específica utilizando:
Gravedad específica = 145 ÷ (145 − °Bé)
A 20°C:
| Baumé | Gravedad específica aproximada |
|---|---|
| 40°Bé | 1.381 |
| 41°Bé | 1.394 |
| 42°Bé | 1.408 |
| 50°Bé | 1.527 |
La escala Baumé no indica la proporción de sílice a sosa. Un líquido con una dureza de 42°Bé puede tener un módulo alto o bajo. Solo informa al comprador sobre la densidad de la solución a la temperatura especificada.
Por ejemplo, OxyChem Grado 40 combina varios límites separados:
| Propiedad | Especificación |
|---|---|
| Baumé a 20 °C | 41,0–42,0°Bé |
| Relación de peso SiO₂/Na₂O | 3.17–3.27 |
| sólidos totales | 37.52–39.12% |
| Viscosidad a 20 °C | 165–245 cP |
El valor Baumé identifica la densidad de la disolución, mientras que la relación Baumé identifica su equilibrio químico. Ninguno de los dos valores puede sustituir al otro.
La temperatura también debe figurar junto a la especificación Baumé. Las soluciones de silicato de sodio se expanden al calentarse, por lo que la densidad medida disminuye. Los datos PQ muestran que el mismo líquido puede dar diferentes valores Baumé a 10 °C, 21 °C y 60 °C. Un requisito como “42 °Bé” está incompleto si no se conoce la temperatura de la prueba.
La viscosidad también requiere su propia especificación. Varía según el módulo de elasticidad, el contenido de sólidos y la temperatura. Un líquido más concentrado suele ser más espeso, pero valores Baumé iguales no garantizan una viscosidad igual cuando los productos tienen módulos de elasticidad diferentes.
Los grados líquido, sólido y en polvo se utilizan de forma diferente.
La forma física no determina automáticamente el módulo. Se pueden suministrar proporciones similares de sílice y sosa en forma líquida, de vidrio sólido o en polvo. La principal diferencia radica en cómo el usuario manipula e introduce el silicato de sodio.
El silicato de sodio líquido es una solución acuosa que se suministra con un módulo y una concentración controlados. Está listo para ser bombeado, diluido o añadido directamente.
Esta fórmula es idónea para procesos continuos que ya manejan líquidos, como adhesivos, aglutinantes para fundición, sistemas de inyección, procesamiento de minerales y producción de derivados de sílice. Evita la necesidad de disolver el producto en planta, pero el comprador también se encarga del transporte y almacenamiento del agua contenida en la solución.
Un grado líquido normalmente debe indicar:
- Relación SiO₂/Na₂O y su fundamento
- Contenido de Na₂O y SiO₂
- sólidos totales
- Baumé o gravedad específica a una temperatura determinada
- Viscosidad a una temperatura determinada
- Límites de materia insoluble y hierro cuando corresponda
El silicato de sodio sólido es el vidrio que se obtiene al fusionar arena de sílice con carbonato de sodio. Se suele suministrar en forma de terrones, vidrio reciclado o gránulos gruesos. PQ describe las briquetas de vidrio producidas en horno como un producto que puede venderse directamente o disolverse para preparar soluciones de silicato de sodio.
El vidrio sólido contiene poca o ninguna agua añadida, lo que reduce la cantidad de agua que se envía con el producto. Sin embargo, el vidrio grueso de alto módulo no se disuelve tan rápidamente como el silicato de sodio líquido. Los usuarios industriales suelen disolverlo con agua caliente y presión antes de usarlo.
Por lo tanto, la forma sólida es idónea para plantas que cuentan con equipos de disolución o que utilizan vidrio de silicato de sodio como materia prima. Un menor costo de compra o transporte resulta poco útil si la planta no puede disolver el material a la velocidad requerida.
“"Polvo" no es lo suficientemente preciso para una orden de compra.
Un proveedor puede usar el término para referirse al vidrio de silicato de sodio anhidro finamente molido. Otro puede usarlo para el silicato de sodio instantáneo hidratado o secado por pulverización. Ambos son productos secos, pero pueden tener densidades aparentes, contenido de humedad y velocidades de disolución muy diferentes.
Un polvo sólido molido puede conservar la composición y la alta densidad del vidrio original. Un polvo neutro comercial, por ejemplo, especifica una relación de peso SiO₂/Na₂O de 3,1–3,2, 22–24% Na₂O, 75–77% SiO₂ y una densidad aparente de 1350–1450 g/L.
El polvo hidratado secado por pulverización contiene agua retenida, pero normalmente se dispersa y disuelve con mayor facilidad. Es adecuado para mezclas secas como limpiadores en polvo, mezclas refractarias y algunas formulaciones para la construcción, donde la adición de un líquido alteraría el equilibrio hídrico del producto.
Por lo tanto, la especificación del polvo debe incluir:
- Tipo de producción: vidrio molido o polvo secado por pulverización
- Módulo
- Humedad o pérdida por ignición
- sólidos solubles
- Distribución del tamaño de las partículas
- Densidad aparente
- Condiciones de disolución y tiempo de disolución
El silicato de sodio en polvo tampoco debe confundirse con metasilicato de sodio. El metasilicato de sodio tiene un módulo cercano a 1,0 y se comercializa en forma anhidra o hidratada. Proporciona una alcalinidad mucho mayor que los silicatos de sodio comunes con un módulo de 2,0 a 3,3. Si bien ambos materiales pueden tener nombres similares, no son sustitutos directos.
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