本发明用芒硝生产硅酸钠的工艺属一种化工产品的生产工艺方法，特别是涉及用芒硝为原料，在工业实际生产中批量生产硅酸钠的一种工艺方法。 硅酸钠，俗名泡花碱，又名水玻璃，是可溶性硅酸盐。在工业上应用广泛，硅酸钠的传统生产方法分干法和湿法两种，干法是二氧化硅和纯碱加热熔融而成;湿法是二氧化硅和烧碱水加热反应而成，由于纯碱和烧碱紧缺而价格昂贵，因此，干法和湿法生产成本高。目前我国有的厂家和研究单位采用芒硝代替碳酸钠或烧碱生产硅酸钠，但始终存在着产品发溴、水淬爆炸、腐蚀炉子和含硫气体污染环境等问题。
本发明委托中国专利局审查部门检索，收到了四篇检索文件，其一，专利申请号为87215562的实用新型专利申请所涉及新的窑炉-双拱顶窑炉结构，无除硫措施，与本发明的炉型结构不相同。其二，《无机盐工业》1985年1月登刊的“用芒硝生产硅酸钠的方法”一文，该文偏重于理论推算，该文与本发明的主要差别在于：
1.化学方程式有误：
上式反应过程尚未完成，而应该是下式：
2.该文的配比计算公式是对的，但仅是理论推算，尚缺实际生产中的补偿系数值。
3.该文所提出1200℃～1300℃的加热温度指标偏低，应该是1380～1400℃，才能使反应完成。
4.该文没有提出对SO2有害气体的治理措施。
5.该文虽然提到“芒硝和碳的配比是芒硝还原的关键”，但未提出温度与工艺地重要性。
USP2352738（例2）和USP2277355是1942年和1944年的两份美国专利，主要谈及硅胶的生产，仅提及用芒硝生产硅酸钠的生成温度是1300～1415℃温度范围相差115℃。而我们提出的温度范围是1380℃～1400℃，温度范围相差仅20℃。
综上所述，我们有信心提出用芒硝生产硅酸钠的工艺的发明专利申请。
本发明的用芒硝生产硅酸钠的工艺的目的是要利用资源丰富、价格低廉的芒硝代替碳酸钠或纯碱，选用合适的原料配方、配比，设计具有除硫措施的炉型，提出一种在工业实际生产中批量生产硅酸钠的一种新工艺。
本发明的用芒硝生产硅酸钠的工艺方法在大量生产实践摸索过程中总结出芒硝与碳在热反应过程中，不仅与反应温度高低有关，而且与温度的稳定性有关，该反应完成的速度不仅与热反应的生成温度积有关，而且与碳的配量直接有关。
本发明的用芒硝生产硅酸钠的工艺方法的原理是：
1.芒硝与适量的碳在稳定的1400℃高温下，共热48分钟，生成温度积达到67200℃时，芒硝的酸根被分解，能被碳还原成氧化钠，其化学反应过程为：
2.氧化钠能够与二氧化硅生成硅酸钠（固态）其总的反应过程为：
3.固态硅酸钠能够被溶解为成品硅酸钠（液态）其化学反应过程为：
本发明的配方及其配量计算是：
1.配方：
选用含量为95%以上的无水芒硝作为基准物料，细度为40目。
选用含量为97%以上的二氧化硅（SiO2），其含水量不大于1%，细度为40～60目;
选用固定碳含量为70%以上的碳粉作还原剂，细度为20～40目，含硫量不得大于0.05%，比热在7000大卡/千克。
2.配量计算：
（1）碳配量计算公式
nC = (BX·BN·CM)/(BM·CN) + 2.4/100(nC)
式中：nC-碳配量 Bx-Na2SO4加量
BN-Na2SO4含量 Cm-碳分子量
Bm-Na2SO4分子量 CN-碳含量
2.4/100（nC）-常数
（2）SiO2配量的计算公式：
X = (BX·BN·M·XM)/(BM·XN)
上式中：X-SiO2配量 Bx-Na2SO4加量
BN-Na2SO4含量 M-生产模数
Xm-SiO2分子量 Bm-Na2SO4分子量
XN-SiO2含量
（3）Na2SO4实际配量计算公式：
Bx＝Bx+（Bx·20/100）n
上式中：B′x-Na2SO4实际配量
Bx-Na2SO4加量
n-Na2SO4的配量常数20/100
本发明的用芒硝生产硅酸钠的工艺的技术要求：
1.加热反射炉内的温度必须保证稳定在1400℃方可下料，并在1400℃高温下持续48分钟，待原料反应彻底完成后方可再次加料。
2.氧化钠生成的初始温度为1380℃（低于这一温度不能生成稳定状态的氧化钠）并且在此温度下保持恒温48分钟，使有效热积温达到67200℃（△At）。
3.二氧化硅与碳粉、芒硝加热过程的反应情况如下表：T℃1300℃1350℃以下1360℃1380℃以下元素反应反应不完全反应不完全反应完全反应完全产品概况产品沙子多产品发溴、黑黄色有Na2SO4残存产品合格、浅黄色含S产品合格、
4.融态硅酸钠必须经水淬后成为固体碎块。
5.固体硅酸钠的液化，必须在4Kg/cm3、120℃的蒸气球内进行溶解
6.对加热反应工具-加热反射炉的技术要求：
（1）加热反射炉用高铝、镁铬耐火材料砌筑而成。
（2）该反射炉设计有六个加煤口的燃烧室;有绝热系统的反应室和贮料室;多孔道的带有除尘系统的贮热室（煤气燃烧室）及有除尘、除硫功能的32米长的，设有地下除硫净化池的地下烟道和38米高的烟囱，该地下除硫净化池水面浮置40cm厚的一层木炭。
（3）该反射炉为负压操作，设计有散热、贮热、绝热和炉顶的不等压装置，将迫使高速热流呈涡旋运动，借以持续增温的加热目的。
7.对三废，特别对二氧化硫气体，通过合理搭配配方剂量，特别是恰如其分地使用碳元素还原和在加热反射炉内设计消烟、除尘、除硫装置以有效地处理和减少含硫气体和其它有害废物对环境的污染。在本工艺生产过程中有一氧化碳产生，一氧化碳与二氧化硫随热流进入贮热室内，使两种气体集聚在室内进行反应，其反应过程是：
二氧化硫被一氧化碳还原成硫的粘性物质，沉淀于贮热室内的除硫沉淀室的底层，多孔道的曲形巡回层底部和32米长的地下烟道底面均放有30cm厚的经处理的碳酸钙块状物。硫在高热下是一种粘性的融态物质，比重大，随温度的降低宜于沉淀而被碳酸钙吸附。炉内烟气在进入烟囱时又将被地下烟道的净化池内的木炭层过滤吸附其中的二氧化硫气体，其反应过程为：
在本发明用芒硝生产硅酸钠的生产过程中，用煤作燃料，所产生的废渣，有80%又被回收用作生产助剂，所产生的“废”水，全部已回收利用，经过以上多项除硫措施，残存的二氧化硫废气随高速热流排放于38米高的烟囱之外的排放浓度已大大低于国家标准的51～55Kg/小时，仅为7.8Kg/小时。
用芒硝生产硅酸钠的工艺流程及加热反射炉炉型如附图所示：
1-是选料、粉碎、称量工序、要求将原料Na2SO4和SiO2和燃料碳粉，严格按照配方要求及配量计算进行选料、粉碎、称量。
1-是选料、粉碎、称量工序、要求将原料Na2SO4和SiO2和燃料碳粉，严格按照配方要求及配量计算进行选料、粉碎、称量。
2-是混料工序，要求采用拌合机械混合原料。
3-是加热反应工序，该加热反射炉由燃烧室、反应室、储料室、储热室、地下烟道和烟囱组合而成，能保证实现持续48分钟的1400℃温度和有效热积温条件，并在储热室内设置除硫沉淀室;在水平地下烟道设置除硫净化池，两米深的池内盛水，水面浮装40cm的木炭层，同时在除硫沉淀室和水平地下烟道底部铺设30cm厚的CaCO3块状物。
4-是水淬工序，加热反应生成的融态硅酸钠从炉料出口流入水池，经水淬成固体硅酸钠。
5-是溶解工序，将固体硅酸钠捞出放入4Kg/cm3压力和120℃的蒸气球内溶解液化成液态硅酸钠。
6-是浓缩工序，除去溶解澄清的硅酸钠溶液中的多余水分，成为成品硅酸钠。
3.1-烟筒、3.2-地下烟道、3.3-贮热室、
3.4-贮料室、3.5-出料口、3.6-进料口、
3.7-反应室 3.8-燃烧室 3.9-烟道挡板
3.10-木炭层 3.11-清水 3.12-除硫净化池
3.13-碳酸钙块状物 3.14-除硫沉淀室