硅酸盐制备技术及发展前景的立项申请

第一节  硅酸盐的简介

所谓硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素 （主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称。它在地壳中分布极广，是构成多数岩石（如花岗岩）和土壤的主要成分。大多数熔点高，化学性质稳定，是硅酸盐工业的主要原料。硅酸盐制品和材料广泛应用于各种工业、科学研究及日常生活中。（立项申请）

第二节 硅酸盐的制备技术

微波是电磁波中位于远红外与无线电之间的一种电磁辐射,它的频率范围为300MHz～3×105MHz。微波加热与传统的加热方式有所不同,微波加热属于一种内部加热方式,其被加热的样品与酸混合物通过吸收微波能产生的即时深层加热。与此同时,微波所产生的交变磁场会促使介质分子发生极化的现象,而极性分子又可以随着频率高的磁场交替排列,导致了分子的高速振荡。对于这种振荡而言,又会受到分子热运动与相邻分子之间相互作用的阻碍与干扰,产生了类似于摩擦作用使得分子获得高能量。因此,这种高能量可以击碎岩石矿物之中的化学性质稳定的硅酸盐,从而对其分子可以进行测定。

试验部分

1 仪器与试剂

仪器:家用微波炉。

试剂:水泥熟料标样;普通硅酸盐水泥标样;水泥生料标样;TEA(三乙醇胺)(体积配合比1:2);盐酸;KOH溶液;EDTA标样;钙黄绿素-甲基百里香酚蓝-酚酞混合指示剂(CMP混合指示剂)。

2 实验方法

(1)EDTA标液的标定

首先取一定体积的CaCO3溶液稀释8倍,如在实际的实验过程之中,吸取了10mL该溶液稀释至80mL,然后加入适量的CMP混合指示剂,在磁力搅拌器搅拌的作用下滴加200g/L的KOH溶液之后一直到出现绿色荧光之后再滴定过量2mL左右。以EDTA标液滴定溶液滴定至绿色荧光消失且呈现红色。

(2)样品的消解

a.首先对水泥熟料标样或普通硅酸盐水泥标样的消解:称取0.1000g已于105～110℃烘过两个小时的水泥熟料标样或是普通硅酸盐水泥标样,放入400mL的烧杯之中,加入20～30mL的蒸馏水与3～4mL体积配合比为1:1的盐酸溶液中对样品进行溶解,盖上表面皿,放入微波炉加热消解,取出,冷却至室温,定容于100mL的容量瓶之中,待用。

b.水泥生料标样的消解:称取0.2000g已于105～110℃温度条件下烘过两个小时的水泥生料标样,放于400mL的烧杯之中,加入适量的蒸馏水与HCl溶液对样品进行溶解,盖上表面皿,置于微波炉之中进行加热消解。然后取出并冷却至室温,定容于100mL的容量瓶中,待用。

3 结果与讨论

主要对水泥熟料与普通硅酸盐水泥之中的CaO的含量进行了测定。

可以看出,在微波小火条件下,消解2min以上,氧化钙含量已在允差范围之内,符合测定要求。

第三节  硅酸盐的分类

链状结构

具有由一系列[ZO4]四面体以角顶相连成一维无限延伸的链状硅氧骨干的硅酸盐矿物。链与链间由金属阳离子（主要有Ca、Na、Fe、Mg、Al、Mn等)相连。已发现链的类型有20余种，其中最主要的是辉石单链[Si2O6]4-和闪石双链[Si4O11]6-。

在链状结构硅酸盐矿物中，由于硅氧骨干呈一向延伸的链，而且平行分布，所以其晶体结构的异向性比岛状和环状的要突出得多。矿物在形态上表现为一向伸长，经常呈柱状、针状以及纤维状的外形。在物理性质上，解理平行于链的方向较发育，平行或近于平行链的方向折射率较高，垂直于链的方向较低，双折射率较岛状或环状矿物的大。化学组成中具有过渡元素的矿物的多色性和吸收性是非常明显的，如富含铁、钛等元素的辉石族和闪石族矿物。

层状结构

具有由一系列[ZO4]四面体以角顶相连成二维无限延伸的层状硅氧骨干的硅酸盐矿物。硅氧骨干中最常见的是每个四面体均以三个角顶与周围三个四面体相连而成六角网孔状的单层，其所有活性氧都指向同一侧。它广泛地存在于云母、绿泥石、滑石、叶蜡石、蛇纹石和粘土矿物中，通常称之为四面体片。四面体片通过活性氧再与其他金属阳离子（主要是Mg2+、Fe2+、Al3+等）相结合。这些阳离子都具有八面体配位，各配位八面体均共棱相连而构成二维无限延展的八面体片。四面体片与八面体片相结合，便构成了结构单元层。

如果结构单元层只由一片四面体片与一片八面体片组成，是1∶1型结构单元层，如高岭石、蛇纹石中的层。如是由活性氧相对的两片四面体片夹一片八面体片构成，则为2∶1型结构单元层，如云母、滑石、蒙脱石中的层。如果结构单元层本身的电价未达平衡，则层间可以有低价的大半径阳离子（如K+、Na+、Ca2+等）存在，如云母、蒙脱石等。后者的层间同时还有水分子存在。此外，八面体片中与四面体片的一个六元环范围相匹配的是中心呈三角形分布的三个八面体。当八面体位置为二价阳离子占据时，此三个八面体中都必须有阳离子存在，才能达到电价平衡。若为三价阳离子时，则只需有两个阳离子即可达到平衡，此时另一个八面体位置是空的。

第四节  硅酸盐的前景

硅酸钙板在发达国家被争相研制和推广，完全是由其出色的性能决定的。硅酸钙板作为墙体材料，代替粘土砖而节约耕地资源；由于其轻质，有利于减少建筑物的负重；硅酸钙板的制造和回收不会损害环境，安装施工和表面装饰十分便利。而其最大的特点是耐久性能、强度、使用寿命、防火、耐潮性能都明显优于传统的石膏板，这使硅酸钙板成为重要建筑的理想板材。

安全，无害:使用的地方无有害纤维和粉尘飞散，也没有任何有害辐射，因此可广泛用于各种建筑物中。尺寸稳定:采用适宜的配方，在严密质量控制下生产，板材的湿涨和干缩率控制在最理想的范围内。优良的防火性能:是不燃A级材料。万一发生火灾时，板材不会燃烧，也不会产生有毒烟雾。

防潮性能好:有极好的防潮性能，在洗衣房等高湿度地方，仍能保持性能的稳定，不会膨胀或变形。隔热，隔音:的导热系数很低，有良好的隔热保温性能，在内腔填充岩棉时，10㎝厚隔墙的隔热保温能力明显好于普通砖墙的效果，同时具有很好的隔音能力。强度高:强度高，6mm板材的强度大大超过9.5mm厚的普通纸面石膏板。墙体坚实可靠，不易受损破裂。

施工简易快捷:墙体安装为世界上普遍采用的干作业方式，龙骨与板材的安装施工简单快捷。耐久，使用寿命长:性能稳定，耐酸碱，不会腐蚀，也不会遭潮气或虫蚁等损害，而且强度和硬度随时间增长而增长；可保证有超长的使用寿命。

 

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