水玻璃模数测定新方法的探究

第29卷第4期

哈尔滨轴承

2008年12月

JOURNALOFHARBINBEARING

Vol.29No.4Dec.2008

水玻璃模数测定新方法的探究

王福成

（哈尔滨轴承集团公司磨具制造分公司，黑龙江哈尔滨150036）

摘要：通过采用过饱和热NaF溶液及增加空白试验的方法和取量采用定量的方法来改进水玻璃模数测定的准确性。

关键词：水玻璃；模数；空白试验；PH值中图分类号：TG24，TG707

文献标识码：B

文章编号：1672-4852(2008)04-0028-02

Discussionondeterminatingmethodofsodiumsilicatemodulus

WangFucheng

(GrindingToolManufacturingSub-Company,HarbinBearingGroupCorporation,Harbin150036,China)

Abstract:ThesupersaturatedandheatedsolutionofNaF,togetherwiththemethodsofaddingtoblanktestsandquantifyingliquidfetch,wasusedtoimprovethedeterminatingaccuracyofsodiumsilicatemodulus.

Keywords:sodiumsilicate;modulus;blanktest;PHvalue

1前言

水玻璃为硅酸钠液体状态，南方多称水玻璃，北方多称泡花碱。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。性状：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Na2O·mSiO2。不同模数的硅酸粘稠液体。分子式：

钠有着不同的用处。广泛应用于普通铸造、精密铸造、造纸、陶瓷、粘土、选矿、高龄土、洗涤等众多领域。

在陶瓷磨具制造领域，水玻璃是一种使用非常广泛的粘结剂，水玻璃作用主要有三个方面，一方面它能较好的湿润磨粒及结合剂，保证成型料充分均匀，配料的成型性及干坯强度；第二方面：催熔作用，降低结合剂的耐火度；三方面：提高磨具强度，催熔作用增加结合剂玻璃相含量，使磨具强度有所增强。水玻璃的一个重要参数就是模数，磨具制造中使用水玻璃的模数范围是2.4~2.7之间，基于以上三个重要作用，水玻璃的模数高低直

2008-01-15.收稿日期：

王福成（1978-），男，助理工程师.作者简介：

接影响磨具产品的成型料的成型性、结合剂的耐火度（水玻璃用量相同情况下，模数越低，催熔作用越强烈，从而耐火度将降低），耐火度的高低直

接影响磨具产品硬度、强度等指标。而磨具的硬度和强度是产品的最重要的指标，为了能够使产品质量稳定，必须保证水玻璃模数的精确性。

2水玻璃粘结剂的模数的定义

水玻璃的一个重要参数就是模数（modulus），它是水玻璃中SiO2和Na2O的摩尔比值，一般用m表示为：

m＝n1/n2

（1）

式中：n1表示水玻璃中SiO2的物质的摩尔量，n2表

示水玻璃中Na2O的物质的摩尔量。

3水玻璃模数测定的理论依据

水玻璃的模数虽然是一个很重要的参数，但很多工厂往往很难准确的测定这个重要的参数，导致很多工艺特别是型砂固化工艺不尽如人意，同时对旧砂的回收也有很大的影响。水玻璃模数测定一般采用以下理论：用标准的盐酸溶液滴定总碱度，盐酸与水玻璃生成硅酸（PH≈4）,正好在

第4期王福成：水玻璃模数测定新方法的探究

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甲基红的变色范围内（PH=3.1～4.4），测出所耗的

盐酸可知Na2O的含量，再在已测出Na2O含量的反应所产生的HCl用NaOH滴定，溶液中加NaF，

用返滴法测出NaOH的量就可知道SiO2的物质的量，再用n1/n2即可测定其模数。化学反应如下：

Na2O·mSiO2+2HCl+(m-2)H2O=2NaCl+

入盛有250mL水的烧杯中，加热到60℃～90℃恒

温制成过饱和热溶液。

（2）待测水玻璃溶液准备。在NaF溶液升温期间，取待测（水玻璃）液体试样10mL，可适当增大待测试样的用量，再加入到500mL的容量瓶中制样。

（3）进行空白试验。取已经加热好的NaF溶液50mL加入到锥形瓶中，加入10滴甲基红乙醇指示剂，溶液成为黄色，再滴加HCl滴定至红色不变，过量2～5mL；然后用NaOH返滴至黄色出现，滴定终点的确认采用PH试纸，对要求更精确的模数测定试验，采用PH计测定PH值，测出碱性液消耗的HCl体积V（经验值可以定为2.4mL左4右，PH值在6.0左右）。

（4）滴定测试，计算模数。取5mL待测水玻璃溶液加入到锥形瓶中，再加入10滴甲基红乙醇指示剂，用0.5mol/L盐酸标准溶液滴定至溶液由黄色变成微红色为终点，记下所消耗的盐酸标准溶液的体积V1，即测定出了Na2O的含量。然后加入50mL上述过饱和NaF溶液，振荡锥形瓶溶液颜色变黄，滴加标准盐酸直至溶液由黄色变成红色，再多滴加2～5mL，记下第二次所消耗盐酸标准溶液

边滴边用PH试纸测定溶液体积V2。返滴NaOH，

的PH值，直至PH值与空白试验样品的PH值相同，读出消耗的NaOH体积V3。重复这个步骤做

mH2SiO3，

n2=0.5M1V1，

H2SiO3+6NaF+H2O=Na2SiF6+4NaOH，NaOH+HCl=NaCl+H2O，即SiO2～4HCl，

n1=0.25M2V2。

模数的计算表达式如下：

m=n1/n2=0.25M2V2/0.5M1V1=V2/2V1（2）试验设计中，选定M1=M2，可以简化计算结式中：M1是标准盐酸的浓度，M2是标准氢氧化果。

钠的浓度，V1是第一次消耗的盐酸标准溶液的体积，V2是第二次消耗的盐酸标准溶液的体积。

4传统模数检验方法不精确的原因

检验员根据传统方法想准确测定出模数相当困难，经过反复试验分析得出测定不准的原因主要有以下几个方面：

（1）取样难掌握。传统测定方法的样品大多是固体的，而工厂的样品往往是液体，故而容易取样

取样误差过多，导致水玻璃样品的质量大于5g，

很大；

（2）每次取样很难一致。即便改进测定方法，由于每次量采用玻璃棒蘸取试样，取样量不固定，测定结果偏差很大，难以控制V1、V2的范围。（3）实验过程忽略很多细节，没有做空白试验及一些中和反应。在测定模数的试验中，为了消除NaF的碱性影响必须要做空白试验及中和反应。

（4）反应不充分彻底。NaF不仅溶解很慢且溶100℃为解度不大，其溶解度0℃为4g/100g水，5g/100g水，导致NaF和SiO2反应不充分；（5）试验的实际滴定终点确定很难。标准规定“溶液由黄色变成微红色为终点”，但是颜色改变是渐变的，而且红色浅的程度用肉眼确定很不准，长时间的观察颜色更会引起视觉误差。

V2、V3的值，运用公三次平行实验，分别记下V1、

式（3）就能测定出试样的模数。n2=0.5×M1V1，

n1=0.25×M2(V2-V3－V4)。模数的计算表达式为：

m=n1/n2=0.25×2M2(V2-V3-V4)/M1V1

=(V2-V3-V4)/2V1（3）

试验设计中，选定M1=M2，同样可以简化结果。

6试验结论

选用分厂水玻璃，进行模数测试比较，测试结

果如表1所示。测试结果的波动值用Δ来衡量，

5水玻璃模数测定新方法

针对以上五个问题特别是最后两个方面的疏

忽，笔者设计了一套如下的快速准确的测定方案。

（1）NaF过饱和热溶液准备。称取15gNaF加

Δ＝测定结果的最大值－测定结果的最小值。Δ

值越小，表明测试结果越准确，也越接近真实值。

此法的优点较多，主要归纳如下：（1）迅速：采用过饱和NaF溶液，反应温度高、接触面积大、反应充分，每次测定节约大约3h。

（2）准确：通常的水玻璃模数测定试验中，消

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