[发明专利]生产沸石的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及以焚烧灰或含硅铝酸盐的组合物为原料生产沸石的方法。

背景技术

以前，采用煤燃烧副生的飞灰和含硅铝酸盐的组合物作人造沸石原料。用热碱溶液使其沸石化的方法和装置，已在日本待审专利出版物平6-321525号公报、日本待审专利出版物平6-321526号公报中公开。

在日本待审专利出版物平10-324518号公报中，还公开了用循环流动床连续生产人造沸石的方法和连续生产人造沸石的装置。

在现有生产人造沸石的方法中，飞灰和含硅铝酸盐的组合物和碱的混合物是用辐射热、传导热来加热的，但提高热能密度很有限，所以有加热时间长的倾向。另外，因为在热碱溶液进行沸石化反应的速度慢，所以生产人造沸石需要的时间很长。也就是说，因是从粒子外部加热，所以热量进入粒子内部以及和碱的扩散都需要很长时间，其结果导致总反应时间变长。

另外，由于热碱反应生成的沸石，往往在粒子表面形成一层壳，使粒子内部反应延迟，阻碍沸石的生成，所以沸石转化率不高。

另外，在以往方法中，不参与反应的氢氧化钠量多，所以碱的回收和再利用既费工又费时，很难生产高性能、低价格的人造沸石。

另外，还有把人造沸石从碱溶液分离、洗涤、干燥的工序。这些分离、干燥工序需要耗费大量能量，所以生产成本高，从节能观点看也有问题。

本发明要解决的课题就是，提供一种与现有技术相比工艺简单、碱耗低、排碱量少、能耗低、耗时少的人造沸石生产方法。

发明公开

为了解决上述课题，本发明的人造沸石生产方法其特点在于：在焚烧灰或含硅铝酸盐的组合物中，添加碱性水溶液制成浆状或泥状物料，在连续输送加温过的捏和物的同时，以频率为300MHz至30GHz的电磁波直接照射上述捏和物，使之沸石化。按此工艺，用反应必须的最小量碱浸透到焚烧灰等粒子的固相内，这些碱受电磁波照射后，在粒子内部发热，瞬时沸石化，所以在降低碱耗和排碱量的同时，在很短时间内就可生产出人造沸石。另外，因为不需要以往的固液分离、精制工艺，所以可以简化工艺。

在此，所谓焚烧灰或含硅铝酸盐的组合物，就是含有天然沸石或用其他生产方法生产的尚未钙十字沸石化的沸石。也就是说，本发明还可用于提高天然沸石的性能。

在电磁波照射下，只是焚烧灰等捏和物发热，周边装置和气氛气体等都几乎不升温，所以热效率高，可降低能耗。另外，捏和物先预热再照射电磁波，可把热转换率提高到70％。在这种情况下，捏和物的预热温度以80～150℃为佳。

按本发明生成的沸石主要成分是钙十字沸石，还可有八面沸石(ホ-ジヤサイト)、沸石A、羟基方钠石或沸石以外的非沸石成分，如未燃烧碳和铁等。

另外，本发明中所谓的焚烧灰，是指含有硅铝酸盐的组合物的焚烧灰，还有煤灰、造纸污泥的焚烧灰，排水处理副生的活性污泥的焚烧灰、城市垃圾焚烧灰、垃圾等固化燃料的焚烧灰等。另外，所谓含硅铝酸盐的组合物，是指含硅酸盐或二氧化硅中的一部分被铝置换后生成的盐的矿物而言，例如正长石、钙长石、方沸石、菱沸石、云母等矿物。

通过把照射用电磁波的频率设为300MHz至30GHz，焚烧灰或含硅铝酸盐的组合物和碱性水溶液的捏和物中所含水分子的偶极矩剧烈振动(数亿～数十亿次/秒)，焚烧灰等粒子内部在高温下发热，瞬时进行热碱反应，所以过去需要数小时至数十小时的沸石化反应可在几分钟内完成。

焚烧灰或含硅铝酸盐的组合物和碱性水溶液的捏和物制成浆状或泥状物料，可提高生产工艺中的操作性、输送性，用电磁波照射发热效率可以很高。另外，由于反应所须碱量可以调到最低限度，故可大大减少废碱排出量。

通过在焚烧灰或含硅铝酸盐的组合物中预先添加成核用粒子，可以促进决定整个沸石化反应速度的沸石成核反应，所以沸石化反应速度增至3～5倍，而且在短时间内生产出人造沸石。作为成核用粒子，宜用沸石粒子、玻璃粉末等。

通过在连续输送焚烧灰或含硅铝酸盐的组合物和碱性水溶液的捏和物的过程中用电磁波进行照射，照射条件的管理、调整变得很容易，整个沸石生产工艺可连续化处理，故可实现工艺的高效化。如焚烧灰等的捏和物上有端面、突起部等存在，则此部分会有电场集中的趋势，可能形成升温不均。为了防止这一点，希望采用圆筒形回转加热装置或能使加热面上下移动的传送带式加热装置。