ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РУЧНОЙ СВАРКИ

Растворение силикатной глыбы

Принципиально, при определенных условиях, силикаты щелоч­ных металлов смешиваются с водой в самых разных соотношениях. Основная сложность заключается в гомогенизации полученной си­стемы. Однако в холодной воде силикатная глыба практически не­растворима. Она начинает заметно растворяться только при темпе­ратуре воды 60-70 °С, дальнейшее повышение температуры сопро­вождается увеличением растворимости глыбы.

Растворение силикатной глыбы — сложный физико-химичес­кий процесс. Растворение глыбы в воде начинается с выщелачива­ния ее поверхностных частиц, что можно представить уравнением R20 • nSi02 + Н20 = 2ROH + «Si02. Образующаяся щелочь ROH растворяется в воде, кремнезем Si02 выпадает в осадок на поверх­ности глыбы. Выщелачивание происходит более интенсивно при пониженном модуле и повышенной температуре.

Одновременно с выщелачиванием начинается гидратация сили­катной глыбы (процесс соединения в первую очередь поверхност­ных молекул с водой), что может быть представлено уравнением R20 • wSi02 + mH20 = R20 • nSi02 • mH20.

Гидратация силикатной глыбы происходит тем быстрее, чем ни­же ее модуль, выше температура и мельче куски. Гидратированные поверхностные слои глыб сравнительно легко растворяются в воде, облегчая тем самым гидратацию нижерасположенных слоев. Гид­ратированные молекулы глыбы, находящиеся в растворе, частично гидролизуются, т. е. расщепляются на щелочь и коллоидальный кремнезем. Этот процесс схематически можно описать уравнением R20 • nSi02 • mH20 = 2ROH + nSi02 • (m-l)H20.

Концентрация щелочи, образующейся в результате выщелачи­вания и гидролиза глыбы, находится в определенном равновесии с концентрацией растворенной гидратированной глыбы и концент­рацией агрегатов частиц, образованных из Si02 и Н20. Это равно­весие в первую очередь определяет вид исходной глыбы (натрие­вая, калиевая, комбинированная) и ее модуль.

Растворы силикатной глыбы с модулем меньше 2 близки к ис­тинным растворам, т. е. таким, в которых частицы растворенного ьещества имеют молекулярные размеры. Растворы глыбы с указан­ным модулем характеризуются повышенной щелочностью. Это препятствует образованию крупных коллоидных комплексов, обес­печивающих клейкость и состоящих, главным образом, из Si02 и

W

Н20. Поэтому даже высококонцентрированные растворы глыбы с модулем меньше 2 не обладают клеющими свойствами.

Растворы силикатной глыбы с большим модулем приобретают клеющие свойства. Это связано с появлением крупных ионизиро­ванных комплексов, образованных большим количеством молекул Si02 и Н20 и некоторым количеством ROH, которые стабилизиро­ваны щелочной средой, содержащей положительные ионы Na, К по отдельности или совместно. При очень высоких модулях растворов силикатной глыбы отрицательно заряженные комплексы будут весьма крупными. В связи с пониженной щелочностью жидкой среды ее стабилизирующее действие снижается. В результате рас­творы будут иметь склонность к разрушению под влиянием раз­личных факторов. Это проявляется в выпадении из раствора аморфного кремнезема и потере его клеющих свойств. Поэтому для электродного производства можно рекомендовать использование силикатной глыбы с модулем от 2,8 до 3,2. При модуле глыбы, за­ключенном в указанном интервале, получаемые растворы обладают достаточно высокими клеющими свойствами и в то же время мало склонны к разрушению.