Gradi di silicato di sodio: modulo, Baumé, liquido, solido e in polvere

Il modulo descrive l'equilibrio tra silice e alcali.

Il silicato di sodio non ha una composizione fissa. Viene comunemente scritto come:

Na₂O·nSiO₂

Il valore di n è il modulo. Indica la quantità di silice contenuta nel prodotto rispetto all'ossido di sodio.

Un grado a modulo inferiore contiene più Na₂O rispetto a SiO₂. È quindi più alcalino e di solito si dissolve più facilmente. Un grado a modulo superiore contiene più silice rispetto a Na₂O. Ha un'alcalinità inferiore e si comporta in modo diverso durante l'essiccazione, la legatura, la formazione di gel e le reazioni con acidi o sali metallici.

Il modulo non indica all'acquirente se il prodotto è concentrato o diluito. Un modulo di 3,2 descrive il rapporto tra SiO₂ e Na₂O, non la quantità di acqua presente in un prodotto liquido.

Anche la base del rapporto necessita di attenzione. Molti fornitori indicano il modulo come rapporto molare di SiO₂ a Na₂O, mentre alcune specifiche commerciali utilizzano il rapporto di peso. Questi valori sono simili ma non identici:

Rapporto molare = rapporto ponderale × 1,032

Ad esempio, un rapporto ponderale di 3,20 corrisponde a un rapporto molare di circa 3,30. Una specifica di acquisto dovrebbe quindi indicare se il modulo richiesto è basato sul peso o sulle moli. Sia Nippon Chemical che PQ distinguono questi due modi di esprimere la composizione del silicato di sodio.

Etichette come grado alcalino E grado neutro Forniscono un'indicazione generale della composizione, ma non sostituiscono le proporzioni effettive. I codici prodotto variano anche tra i diversi produttori. Un prodotto di Grado N, Grado 40 o Grado 3 di un fornitore non corrisponde automaticamente a un prodotto con lo stesso nome di un altro.

Baumé misura la densità del liquido, non il modulo.

Il silicato di sodio liquido contiene Na₂O, SiO₂ e acqua. La sua concentrazione è spesso espressa tramite gradi Baumé, scritto come °Bé.

Un valore Baumé più elevato indica una soluzione più densa. Per una data composizione di silicato di sodio, l'aumento del contenuto di solidi di solito incrementa sia la densità che il valore Baumé. L'industria converte inoltre il valore Baumé in peso specifico utilizzando:

Peso specifico = 145 ÷ (145 − °Bé)

A 20 °C:

La classificazione Baumé non indica il rapporto silice-soda. Un liquido con Bé 42 può avere un modulo elevato o un modulo basso. Indica solo all'acquirente la densità della soluzione alla temperatura specificata.

Ad esempio, OxyChem Grado 40 combina diversi limiti separati:

Il valore Baumé identifica la densità della soluzione, mentre il rapporto ne identifica l'equilibrio chimico. Nessuno dei due valori può sostituire l'altro.

La temperatura deve essere indicata accanto alla specifica Baumé. Le soluzioni di silicato di sodio si espandono con l'aumentare della temperatura, quindi la densità misurata diminuisce. I dati PQ mostrano che lo stesso liquido può dare valori Baumé diversi a 10 °C, 21 °C e 60 °C. Un requisito come "42 °Bé" è incompleto se non si conosce la temperatura di prova.

Anche la viscosità necessita di una specifica. Essa varia in funzione del modulo elastico, del contenuto di solidi e della temperatura. Un liquido più concentrato è generalmente più denso, ma valori Baumé uguali non garantiscono una viscosità uguale quando i prodotti hanno moduli elastici diversi.

I gradi liquidi, solidi e in polvere vengono utilizzati in modo diverso

La forma fisica non definisce automaticamente il modulo. Rapporti simili tra silice e sodio possono essere forniti sotto forma liquida, solida vetrosa o in polvere. La differenza principale sta nel modo in cui l'utente manipola e introduce il silicato di sodio.

silicato di sodio liquido

Il silicato di sodio liquido è una soluzione acquosa fornita a modulo e concentrazione controllati. È pronto per il pompaggio, la diluizione o l'aggiunta diretta.

Questa formulazione è adatta a processi continui che già gestiscono liquidi, tra cui adesivi, leganti per fonderia, sistemi di iniezione, lavorazione dei minerali e produzione di derivati della silice. Evita una fase di dissoluzione in loco, ma l'acquirente si occupa anche del trasporto e dello stoccaggio dell'acqua contenuta nella soluzione.

Un grado liquido dovrebbe normalmente indicare:

• Rapporto SiO₂/Na₂O e sua base
• Contenuto di Na₂O e SiO₂
• Solidi totali
• Peso specifico (in Baumé) a una determinata temperatura
• Viscosità a una data temperatura
• Sostanze insolubili e limiti del ferro, ove pertinenti

silicato di sodio solido

Il silicato di sodio solido è il vetro prodotto dalla fusione di sabbia silicea con carbonato di sodio. Viene comunemente fornito in blocchi, rottami o granuli grossolani. PQ descrive le bricchette di vetro prodotte in forno come un prodotto che può essere venduto direttamente o disciolto per preparare soluzioni di silicato di sodio.

Il vetro solido contiene poca o nessuna acqua aggiunta, il che riduce la quantità di acqua necessaria per la spedizione del prodotto. Tuttavia, il vetro ad alto modulo a grana grossa non si trasforma in una soluzione utilizzabile con la stessa rapidità del silicato di sodio liquido. Gli utilizzatori industriali lo dissolvono comunemente con acqua calda e pressione prima dell'uso.

La forma solida è quindi adatta agli impianti dotati di apparecchiature di dissoluzione o che utilizzano vetro di silicato di sodio come materia prima di produzione. Un costo di acquisto o di trasporto inferiore ha scarso valore se l'impianto non è in grado di dissolvere il materiale alla velocità richiesta.

polvere di silicato di sodio

“Il termine "polvere" non è sufficientemente preciso per un ordine d'acquisto.

Un fornitore potrebbe utilizzare il termine per indicare il vetro di silicato di sodio anidro finemente macinato. Un altro potrebbe usarlo per il silicato di sodio istantaneo idrato o essiccato a spruzzo. Entrambi sono prodotti secchi, ma possono avere densità apparente, contenuto di umidità e velocità di dissoluzione molto diversi.

Una polvere solida macinata può conservare la composizione e l'elevata densità del vetro originale. Una polvere neutra commerciale, ad esempio, specifica un rapporto ponderale SiO₂/Na₂O di 3,1–3,2, 22–24% Na₂O, 75–77% SiO₂ e una densità apparente di 1.350–1.450 g/L.

La polvere idrata liofilizzata contiene acqua trattenuta, ma normalmente si disperde e si dissolve più facilmente. È adatta a miscele secche come detergenti in polvere, miscele refrattarie e alcune formulazioni per l'edilizia, dove l'aggiunta di un liquido altererebbe l'equilibrio idrico del prodotto.

Le specifiche della polvere dovrebbero quindi includere:

• Tipo di produzione: vetro fresato o polvere essiccata a spruzzo
• Modulo
• Umidità o perdita all'accensione
• solidi solubili
• Distribuzione delle dimensioni delle particelle
• Densità apparente
• Condizioni di dissoluzione e tempo di dissoluzione

Il silicato di sodio in polvere non deve essere confuso con metasilicato di sodio. Il metasilicato di sodio ha un modulo vicino a 1,0 ed è venduto in forma anidra o idrata. Fornisce un'alcalinità molto più elevata rispetto ai comuni silicati di sodio con modulo compreso tra 2,0 e 3,3. I due materiali possono avere nomi simili, ma non sono sostituti diretti.