Введение. Силикат натрия растворимый  является крупнотоннажным продуктом неорганического синтеза, производство которого  в Российской Федерации составляет (в млн. т.) – 0,4, в Республике Беларусь – 0,03, в Казахстане – 0,013, в Украине – 0,065 [1,2]. Наиболее массовым продуктом силиката натрия растворимого является натриевая силикат-глыба, получаемая сплавлением традиционных кремний- и натрий-содержащих сырьевых источников в виде кварцевого песка и кальцинированной соды. В настоящее время натриевая силикат-глыба, как наиболее распространяемый вид  стекловидных силикатов щелочных металлов, производится в ванных пламенных печах регенеративного типа производительности от 30 – 350 т/сут.Как и вся стекольная отрасль в целом, производство силикат-глыбы имеет ряд экологических рисков в виде пыления и уноса части шихтного материала, значительно больших, чем теоретические,  энергетических затрат на получение единицы продукции, присутствия в отходящих газах оксидов азота (NOX), оксидов серы и значительного количества парникового CO2. Например, в случае использования содово-сульфатной смеси для получения  силикат-глыбы общие потери летучих веществ могут составлять до 30%.  В России среднее значение энергии на стекловарение флоат-стекла составляет порядка 8 ГДж/т. [1]  при вероятном техническом пределе для  регенеративных печей 5,29 ГДж/т., тогда как теоретическое необходимое значение составляет 2,75 ГДж/т. [3,4]. По теоретическим расчетам для получения 1 т. натриевого растворимого стекла необходимо затратить  примерно 230 кг условного топлива с теплотворной способностью 7000 кал., а практический расход условного топлива доходит до 425 кг [5].Замена карбонатной части шихты на соответствующую гидроксидную является одним из способов интенсификации процессов стеклообразования, позволяющим на 30 - 50 % сократить энергетические потери, уменьшить пыление и унос стекольной шихты, увеличить удельный съем стекломассы [6-8].Полная или частичная замена напрямую кальцинированной соды на гидроксид натрия более 7% от общего количества Na2O в шихте нецелесообразна вследствие химической коррозии огнеупоров стекловаренной печи, затрудненности технологических манипуляций  с шихтой вследствие высокой гигроскопичности и II класса опасности NaOH [9]. Наиболее приемлемым способом, включающим полную замену Na2CO3 на NaOH, является физико-химическая активация кварцсодержащего сырья с использованием гидроксида натрия, результатом которой является получение хорошо классифицируемого синтетического сырьевого материала – кремний-натриевого концентрата (КНК), вероятное остаточное значение несвязанного каустика в котором составляет менее 5% [10,11].С целью определения применимости использования гидроксида натрия для полной замены традиционных натрий-содержащих сырьевых материалов в шихтах стекловидных щелочных силикатов  натрия были проведены сравнительные исследования физико-химической структуры КНК и образцов на традиционны сырьевых материалах с использованием методов рентгено-фазового анализа, кондуктометрического титрования и жидкостной экстракции растворимой части частиц  концентрата.Методология. Сравнительный структурный анализ КНК проводился с использованием дифрактометра GBC EMMA с пределами допускаемой абсолютной погрешности измерения угловых положений дифракционных максимумов, градус: ±0,015. Диапазон измерений углов дифракции 2θ, градус: от 10 до 90 выбирался с целью обнаружения вероятных силикатных соединений. Для идентификации образующихся фаз в исследуемых образцах шихт были использована тестовая версия экспертной программы МАТСН!. Образцы экспериментальных шихт подготавливались для проведения порошковых дифрактограмм с помолом в бисерной мельнице до тонины менее 0,1мм.Экстракция водорастворимых соединений с поверхности частиц КНК проводилась по методу Сокслета  с использованием экспериментальной установки периодического действия, состоящей из цилиндрического термоизолированного перегонного куба с погружными кипятильниками, насадки типа НЭТ для экстрагирования твердых веществ объемом 100 мл с патроном для экстракции из целлюлозы, обратного холодильника спирального типа ХСВ. В качестве экстрагента применялась вода дистиллированная. Для определения окончания процесса экстрагирования использовался индикатор фенолфталеин.Для исследования растворимой части КНК использовался кондуктометр КСЛ-101(14355)/1,00. с приведённой погрешностью в интервале от 0 до 1 мСм/м, ±2,0 % и относительной погрешностью в интервале от 1 мСм/м до 20 мСм/м, ±2,0 %. Исследование проводилось при перемешивании раствора с использованием магнитной мешалки при постоянной температуре раствора 36 ºС с целью предотвращения возможного образования кристаллогидратов. Химические составы экспериментальных шихт для получения силикат-глыбы выбирались из ГОСТ 13079-81, соответствующие значению следующих силикатных модулей, масс.%:- для n = 2,6 : SiO2 - 70,7; Na2O – 29,3- для n = 3,6 : SiO2 – 76,7; Na2O –23,3.Состав сырьевых материалов, используемых для получения экспериментальных шихт, приведен в табл.1.Таблица 1.Химический состав сырьевых материаловСырьевые материалыСодержание оксидов, мас.%SiO2Al2O3CaOMgONa2OK2OFe2O3Гидроксид натрия NaOH ч.д.а  ГОСТ 2263-790,0200,001 0,00576,317 0,001Сода кальцинированная техническая, марка Б, ГОСТ 5100-85    58,12 0,003Кварцевый песок ВС-030-В, ГОСТ 22551-7799,60,16    0,014 Основная часть. По приведенному химическому составу сырьевых материалов были рассчитаны рецепты экспериментальных шихт на кльцинированной соде и с полной заменой соды на каустик (табл.2).Таблица 2.Рецепты экспериментальных шихт на 100 в.ч стеклаСостав шихтыСырьевые материалы, (в.ч)Кварцевый песокСода кальцинированная  Гидроксид натрия чешуированный Силикат-глыба n = 2,670,98 39,1870,9852,02 Силикат-глыба n = 3,677,00 31,1777,0041,37  КМК по рецептам шихт в табл.2 готовился в соответствии с описанием в [11], рис. 1.  Рис.1. Внешний вид КНК после термообработки исходной смеси гидроксида натрия чешуированного и кварцевого песка при T=350 ºC в течение 1 мин.: 1 – для силикат глыбы с n = 2,6; 2 - для силикат глыбы с n = 3,6. Сравнительный рентгено-фазовый анализ (РФА) показал, что фазовый состав КНК представлен аморфной и кристаллическими фазами в виде β-кварца и метасиликата натрия. В карбонатных шихтах при  температуре обработки при 600 ºС в течении часа процессы силикатообразования не наблюдались (рис.2,3).  Рис.2. РФА образца КНК для силикат-глыбы с n = 3,6. Обозначения: β- кварц - Q; метасиликата натрия - S. Соединение, вероятное для NaOH, не обнаружено.  Рис. 3. РФА карбонатной шихты для силикат-глыбы с n = 3,6. Основной фазой является кристаллическая в виде низкотемпературного кварца (Q) и кальцинированной соды (SA). Насыпная плотность (г/см3) для КНК для силикат-глыбы с n = 2,6 (КМК2,6) и КМК для силикат-глыбы с n = 3,6 (КМК3,6) составила соответственно 0,95 и 1,15, что отвечает требованиям ГОСТ 5100-85 для кальцинированной соды высшего и первого сорта.Для исследования растворимой части КНК подготавливались навески m = 10 г. Экстракция с поверхности частиц КНК проводилась с использованием установки, описанной выше и экстрагентом в объеме 1 л. Окончание процесса определяли по обесцвечиванию индикатора в экстракционной насадке. Масса рафината составила  для КМК2,6 и КМК3,6 – 3,41 и 3,58 г., что соответствует 45% степени превращения кварцсодержащего сырья в метасиликат.Полученный экстракт исследовался с использованием метода кондуктометрии. В качестве титранта применяли 0,1н. H2SO4. Кривая титрования (рис.4) имеет  характерные изломы, позволяющие зафиксировать 2 точки эквивалентности (ТЭ), обусловленные наличием в растворе  силикатных HSiO3— и гидроксильных OH—  ионов, из которых присутствие последних обусловлено как гидролизом Na2SiO3, так и возможным присутствием NaOH, не вступившим в реакцию силикатообразования в процессе синтеза КНК. Однако, как показал эксперимент по титрованию заранее приготовленной смеси гидроксида и силиката натрия с известными концентрациями, наблюдалось некоторое занижение концентрации сильной щелочи и завышение концентрации силиката натрия. Возможное объяснение связано с тем, что соль Na2SiO3 представлена очень слабой метакремниевой кислотой H2SiO3 с константами диссоциации K1 = 1,3•10-10, K2 =1,6•10-12 В результате гидролиза данной соли образуются довольно высокие концентрации OH—  ионов, сопоставимые с концентрациями данных ионов, поставляемых сильной щелочью. Это ведет к затруднению в определении первой и второй точек эквивалентности, связанных в первом случае с  присутствием OH—  ионов сильной щелочи и OH—  ионов, являющихся продуктами гидролиза соли во втором случае. Рис.4. Данные кондуктометрического титрования растворимой части КНК3,6. Расчет остаточного значения NaOH в КНК проводился по авторской методике, исходными данными для которой являются химический состав КНК, масса навески КНК, используемой для экстракции с поверхности частиц, масса нерастворимого остатка после экстракции и  общего количества титранта, определяемого как V1+V2 (рис.4). Рассчитанное значение свободной щелочи для КНК3,6 составило 1,75 масс.% от общего количества Na2O в концентрате.Выводы. Сравнительное исследование физико-химических свойств КНК и карбонатной шихты для получения силикат-глыбы показало, что синтезированный продукт выгодно отличается по фазовому составу, определяющему снижение температуры и времени варки по сравнению  с варкой на карбонатной шихте, не подвержен сегрегации натрий- и кремний-содержащих компонентов, а количество свободной щелочи в продукте не способно вызвать коррозионные процессы огнеупоров стекловаренной печи.