[发明专利]以煤矸石为原料制备高结晶度X型沸石的方法

说明书

本发明是一种以煤矸石为原料制备高结晶度X型沸石的方法。

煤矸石是煤炭开采和洗选过程中剔除的固体废弃物，主要成份为硅、铝、铁、钙、镁等的氧化物和残留碳。煤矸石的采出量很大，约占原煤产量的10--20％，大多数煤矿采用露天堆放的方法处理，不仅侵占了大片土地，还造成严重的环境污染，因此综合利用煤矸石是一个兼具经济效益和社会效益的课题。国家对煤矸石的综合利用工作也十分重视，鼓励发展高科技含量和高附加值的煤矸石综合利用技术。

目前，煤矸石的综合利用主要包括利用残留碳发电、制备建筑材料、提取AlCl₃、TiO₂、SiO₂等化工原料等途径。但这些开发途径普遍存在经济附加值不高或原料有效成份利用率低、操作成本高等缺点。因此，如何更加深层次地利用煤矸石，并提高其利用价值依然是一个亟待解决的问题。

近来，倪铮等提出了以煤矸石为原料，通过高温碱熔活化制备X型沸石的方法(倪铮，唐颐，华伟明，石油化工2000，29：336)，为煤矸石的高附加值开发利用提供了一条途径。但由于大多数煤矸石中含有一定量的铁质矿物，晶化过程中，部分铁原子取代了沸石骨架中的铝原子，降低了产品的结晶度，而且由于杂质铁的存在，产品的白度也受到影响，因此，用倪铮等提出的方法制备的X型沸石的结晶度难以突破80％，且沸石颜色为浅黄色，使得产品的实际应用受到一定局限。

本发明的目的是提供一种用煤矸石作原料制备高结晶度X沸石的方法。

本发明所用的煤矸石原料可以是各种类型的煤矸石，即不同产地，成份不一的煤矸石，也可以是粉煤灰、泥煤、火山灰等含碳和硅铝酸盐的矿物质。

本发明所涉及的制备高结晶度X沸石的方法如下：

1.将原料煤矸石浸于一定浓度和温度的酸性脱铁液中，搅拌脱铁一定时

  间；

2.脱铁后，抽滤，水洗至中性；

3.抽滤后的产物烘干后，按现有的煤矸石制备X型沸石的方法进行，包

  括高温碱熔、加水老化(加入或不加晶种)、水热晶化等步骤；

4.晶化后的产物抽滤、洗涤，干燥后即得成品。

1中所说的原料是各种类型的煤矸石以及其它以硅铝酸盐为主要成份的矿物，例如粉煤灰、火山灰等；所说的酸性脱铁液是指各种酸性溶液，例如HCl、H₂SO₄、HNO₃、H₂C₂O₄等；酸液的用量是用酸液中H⁺的摩尔数与煤矸石质量的比值来表示，其范围是0.0005～0.1molH⁺/g煤矸石，即每克煤矸石用含0.0005～0.1molH⁺的酸液浸脱铁。酸浸温度可以是0-100℃；酸浸时间可以是15-480min。

本发明脱铁酸性溶液可以是HCl，H₂SO₄，HNO₃，H₂C₂O₄，这些酸价廉易得，其用量在0.005～0.04molH⁺/g煤矸石更为合适。

本发明的酸浸温度20-80℃更合适，在该温度下酸浸时间可以在20-120min内，达到既提高制备效率又保证制备质量的目的。

3中所说的晶种可以加入也可以不加入，若加入晶种，其加入量可以是相当于焙烧产物质量的0-10％。

本发明晶种加入量最好是0-5％。

本发明提供了以煤矸石为原料制备高结晶度X型沸石的方法，该方法与现有的煤矸石制备X型沸石的方法相比增加了一步脱铁步骤，产品的质量大大提高，所得的X型沸石比传统方法制备的X型沸石结晶度高10-20％，且产品的白度也大为改善，从而使以煤矸石为原料制备高质量X型沸石的工业大规模生产成为可能。

本发明方法制得的沸石由于提高了结晶度，产品性能大大提高，若制成吸附剂，催化剂，离子交换剂或干燥剂，将比现有的技术产品获得更佳的效果。