Information

Dans le cas des silicates solubles – en particulier des silicates de sodium, de potasse et de lithium – il ne s'agit en général pas de substances chimiques stoechiométriques définies (avec une formule chimique et un poids molaire déterminés), mais de verres ou solutions aqueuses de verres qui résultent de combinaisons d'oxyde métallique alcalin et d'oxyde silique dans différents rapports.

La composition des silicates alcalins solubles est en général décrite par la formule suivante :

M₂O • nSiO₂

M correspond ici soit à Na, soit à K, soit à Li et n est le rapport molaire (molar ratio – MR) qui représente le nombre de moles de dioxyde de silice (SiO₂) par mole d'oxyde métallique alcalin (M₂O).

Dans l'industrie, la pratique courante est d'indiquer le rapport de poids (weight ratio – WR) SiO₂ : M₂O. Celui-ci se calcule sur la base du MR en fonction des rapports suivants :

Tous les silicates alcalins nommés ci-dessus sont des substances alcalines, et les valeurs de pH des produits concentrés se situent en général entre 10 et 13. L'alcalinité des produits augmente dans la mesure où le MR ou le WR s'affaiblit.

Fabrication de silicates alcalins

Les matières premières pour la fabrication des silicates alcalins sont du sable siliceux et du carbonate alcalin (p. ex. du carbonate de soude pour le silicate de sodium et/ou du carbonate de potasse pour le silicate de potassium). Toutes les matières premières doivent être d'une haute pureté, car en cas de dépassement de certaines valeurs limites, les impuretés ont un effet négatif sur le processus de fusion et les propriétés finales du produit.

En fonction de la composition souhaitée, du sable et du carbonate alcalin sont mélangés l'un à l'autre selon le rapport pondéral nécessaire et chargés de façon continue dans le four à fusion sous forme de mélange. Le processus de fusion se déroule à des températures entre 1 200 °C et 1 500 °C. Le produit de la fusion refroidi et figé (verre soluble) est dissous sous pression et à température élevée dans des autoclaves rotatives ou fixes. Les solutions ainsi préparées sont filtrées et servent de produits de départ pour des modifications correspondantes ou sont directement commercialisées.

La voie thermique

M₂CO₃ + n SiO₂ → M₂O • n SiO₂ + CO₂ (M = Na, K)

Une autre possibilité, en particulier pour la fabrication de silicates solubles à faible masse pondérale ou molaire, est l'attaque directe (procédé hydrothermal). Ici, du sable siliceux p. ex. est mis en suspension dans la solution d'alcali caustique correspondante et dissous sous pression et à température élevée.

Le procédé hydrothermal

2 MOH + n SiO₂ → M₂O • n SiO₂ + H₂O (M = Na, K)

Responsabilité envers nos semblables et l'environnement

Les silicates alcalins ont déjà été fabriqués par l'homme il y a plusieurs milliers d'années ; à l'échelle industrielle, ils sont produits et utilisés depuis le début du XIX^e siècle. Cette expérience de longue haleine dans le maniement ainsi que d'importantes analyses toxicologiques et écologiques documentent que, dans le cas de manipulation responsable et conforme (prenant en considération le caractère fondamentalement alcalin), aucun danger pour l'homme et l'environnement ne provient de cette classe de produits.