二氧化硅是一種無機物,化學式為SiO2,硅原子和氧原子長程有序排列形成晶態二氧化硅,短程有序或長程無序排列形成非晶態二氧化硅 。二氧化硅晶體中,硅原子位于正四面體的中心,四個氧原子位于正四面體的四個頂角上,許多個這樣的四面體又通過頂角的氧原子相連,每個氧原子為兩個四面體共有,即每個氧原子與兩個硅原子相結合 。二氧化硅的最簡式是SiO2,但SiO2不代表一個簡單分子(僅表示二氧化硅晶體中硅和氧的原子個數之比) 。純凈的天然二氧化硅晶體,是一種堅硬、脆性、不溶的無色透明的固體,常用于制造光學儀器等 。
物理性質
【二氧化硅對鍋爐有什么危害 碳化硅與二氧化硅的熔點比較】晶態二氧化硅
密度:2.2 g/cm3
熔點:1723℃
沸點:2230℃
折射率:1.6
受熱時的變化:與強堿在加熱時熔化,生成硅酸鹽
溶解度:不溶于水,能與HF作用生成氣態SiF4
化學性質
化學性質比較穩定 。不跟水反應 。是酸性氧化物,不跟一般酸反應 。氫氟酸跟二氧化硅反應生成氣態四氟化硅 。跟熱的濃強堿溶液或熔化的堿反應生成硅酸鹽和水 。跟多種金屬氧化物在高溫下反應生成硅酸鹽 。二氧化硅的性質不活潑,它不與除氟、氟化氫以外的鹵素、鹵化氫以及硫酸、硝酸、高氯酸作用(熱濃磷酸除外) 。常見的濃磷酸(或者說焦磷酸)在高溫下即可腐蝕二氧化硅,生成雜多酸,高溫下熔融硼酸鹽或者硼酐亦可腐蝕二氧化硅,鑒于此性質,硼酸鹽可以用于陶瓷燒制中的助熔劑,除此之外氟化氫也可以可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸 。
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O
SiO2+2NaOH(濃)=Na2SiO3+H2O
SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑(高溫)
SiO2+CaO=CaSiO3
SiO2+2C=2CO↑+Si
物質用途
二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導纖維、電子工業的重要部件、光學儀器、工藝品和耐火材料的原料,是科學研究的重要材料 。
當二氧化硅結晶完美時就是水晶;二氧化硅膠化脫水后就是瑪瑙;二氧化硅含水的膠體凝固后就成為蛋白石;二氧化硅晶粒小于幾微米時,就組成玉髓、燧石、次生石英巖 。物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源,晶體屬三方晶系的氧化物礦物,即低溫石英(α-石英),是石英族礦物中分布最廣的一個礦物種 。廣義的石英還包括高溫石英(β-石英) 。石英塊又名硅石,主要是生產石英砂(又稱硅砂)的原料,也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料 。
除此之外,二氧化硅還可以作為潤滑劑,是一種優良 的流動促進劑,主要作為潤滑劑、抗黏劑、助流劑 。特別適宜油類、浸膏類藥物的制粒,制成的顆粒具有很好的流動性和可壓性 。還可以在直接壓片中用作助流劑 。作為崩解劑可大大改善顆粒流動性,提高松密度,使制得的片劑硬度增加,縮短崩解時限,提高藥物溶出速度 。顆粒劑制造中可作內干燥劑,以增強藥物的穩定性 。還可以作助濾劑、澄清劑、消泡劑以及液體制劑的助懸劑、增稠劑 。
二氧化硅對鍋爐有什么危害
一、二氧化硅含量超高結垢,降低鍋爐熱效率,浪費大量燃料 。鍋爐接成水垢后,受熱面的傳熱性能變差 ,燃料燃燒時所放出的熱量不能迅速的傳遞給爐水 ,因而大量熱量被煙氣帶走 ,造成排煙溫度升高 ,增加排煙熱損失,使鍋爐熱效率降低 。二 、引起金屬過熱 ,強度過低 ,危及安全。鍋爐受熱面使用的鋼材, 一 般 均 為 碳 素 鋼 , 在 使 用 過 程 中 , 允 許 金 屬 壁 溫 在450 ℃以下。鍋爐在正常運行時 ,金屬壁溫一般為 280 ℃以下。當鍋爐受熱面無水垢時,金屬受熱后能很快將熱量傳遞給水 ,這時兩者的溫差約為 30 ℃ 。但如果受熱面結生水垢,其兩者的溫差就大了。如 :當工作壓力為 1. 25Mpa 的鍋爐受熱面結有 1 毫米厚的水垢時 (混合水垢) ,金屬壁與爐水溫差會達到 200 ℃左右. 當水垢是 3 毫米時, 金屬壁溫將上升到 580 ℃,遠遠超過了鋼材的允許溫度。這時鋼材的抗拉強度就會降低 ,鍋爐受壓元件就會在內壓作用下發生過熱鼓皰 、變形 、泄漏 、甚至爆炸。實測數據表明 ,金屬壁溫是隨著水垢厚度增加而增加的 ,水垢越厚 ,金屬壁溫就越高 ,因而事故發生的機率就越大。
三 、破壞水循環。鍋爐水循環有自然水循環和強迫水循環兩種形式。自然水循環是靠上升管和下生管的汽水比重不同產生的壓力差而進行的水循環。強迫水循環是依靠水泵的機械動力的作用而迫使循環的。無論是那一種形式的水循環 ,都是經過設計計算的 ,也就是說保證有足夠的流通截面積。當爐管內壁結生水垢后 ,使得管內流通面積減少 ,流動阻力增大 ,破壞了正常的水循環 ,使得向火面的金屬壁溫升高。當管路被水垢堵死后 ,水循環完全停止 ,金屬壁溫則更高 ,長期下去就會發生爆管事故。
四 、增加檢驗量 ,浪費大量資金。鍋爐一旦結垢 ,就必須要清除 ,這樣才能保證鍋爐安全經濟運行。水垢結生的越后 ,消耗的藥劑就越多 ,投入的資金就越多。如 :1t/ h 型鍋爐若平均結垢3 毫米 ,除一次垢就需藥劑 0. 5 噸。按照鍋爐噸位的不同 ,噸位增加 ,所需藥劑就增加三分之一 ,資金也相應增加。一般鍋筒內結垢消除略方便 ,若管內結垢消除就相當困難 ,不僅如此 ,若發生爆管事故 ,換上一節新管時 ,焊接很不方便。鍋筒鼓皰挖補時要求高 ,時間長 ,施工更為困難。一次大的鼓皰挖補修復 ,就要耗費資金 1 至 2 萬元左右??傊疅o論是化學除垢還是購買材料修理 ,都要花費大量的人力 、物理和才力。
五 、縮短鍋爐的使用壽命 。一般鍋爐的使用壽命在正常使用條件下,能夠連續運行 20 年左右 。但現在大部分使用單位的鍋爐沒有達到這一壽命 ,其原因有多個方面 ,其中之一就有水垢的影響 。鍋筒發生鼓皰 ,挖補修復后 ,應該對其適當降壓使用 ,以確保安全 ,這樣一來 ,對于要求蒸汽壓力高的單位來說 ,就不得不更換新的鍋爐。
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