[发明专利]一种煤矸石制备高白度A型沸石的方法

说明书

技术领域

本发明是一种制备A型沸石的方法，具体地说是一种以煤矸石为原料制备高白度A型沸石的方法。

背景技术

煤矸石是在煤矿开采掘进过程中产生的固体废弃物。由于燃烧值比较低，不能作为燃料来使用。因此，大部分煤矸石都是以堆积的方式存放，形成规模巨大的矸石山。据统计，我国煤矸石的积存量已达30多亿吨，占据了全国工业固体废弃物总量的40％。煤矸石中含有的大量有害微量元素对矸石山周围的自然环境造成污染，急需处理。随着全球可持续发展战略的进一步落实和中国工业化过程的进一步深化，我国政府对环境保护工作的力度在不断加大。而同时，煤矸石中含有大量的有用成分，经提取净化可以用于制备多种化学化工材料。开展对煤矸石的综合利用开发研究，从煤矸石中提取各种化工产品，不仅改善环境，解决被闲置的资源和占用的土地，更可以变废为宝，创造经济效益。

刘朝晖等在《新技术新工艺》2000，(9)：40～41页《煤矸石合成4A沸石新工艺》.用酸处理除铁，碱性水热合成制备了4A沸石。但是酸处理过程复杂，会消耗大量的水和酸，造成资源和材料浪费。倪铮等在《石油化工》2000，29(4)：336页“由煤矸石制取NaX型沸石”一文中描述了利用煤矸石碱熔活化和水热合成获得NaX型沸石，其煤矸石与碱的混合过程复杂，且过程中并未除杂，所得产品必然纯度不高。目前，煤矸石制备A型沸石增白方面，还未见到相关的专利报道。

发明内容

本发明提供一种以煤矸石为原料制备纯度高、结晶度高的A型沸石的方法。

本发明是这样实现的：煤矸石、碱熔剂及无机盐通过混合高温反应，碱熔物经水溶，补添铝盐老化，再升温晶化，接着晶化产物经过滤、洗涤，最后干燥得高质量的A型沸石。

本发明的制备方法如下：

(1)将煤矸石粉碎到60目以下，物理法除铁后，煤矸石以SiO₂摩尔量计量，碱以Na₂O摩尔量计量；煤矸石、碱熔剂与无机盐按照摩尔比为1∶3～30∶0.01-1的比例混合均匀，在400-800℃下煅烧0.5-5小时，得到碱熔物；

(2)给碱熔物中加入水，形成碱熔物溶液，使加水后碱熔物溶液的碱浓度为0.75-2molNa₂O/L碱熔物溶液，加入络合剂，络合剂与以SiO₂计量的煤矸石摩尔之比为0.005-0.1∶1，在30-70℃下反应老化0.5-5小时；

(3)老化反应后升温至80-110℃，晶化20分钟-10小时，得到晶化产物；

(4)晶化产物经过滤得沉淀物，对沉淀物用去离子水洗涤，使沉淀物的pH为8-10，且在80-180℃下干燥，得到A型沸石。

在第(2)步骤加入络合剂后还可以补加铝源，使硅铝摩尔比为SiO₂∶Al₂O₃＝1.0-3.0∶1。

所述的煤矸石为：产地不同，成分不一的各种煤矸石，如山西忻州煤矸石、山西东曲煤矸石、山西西山煤矸石、山西漳村煤矸石、山西马兰煤矸石或山西西曲煤矸石。

所述的碱熔剂为：氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠等。

所述的铝盐为：氢氧化铝、氧化铝或铝酸钠等。

所述无机盐为：氯化钠、氟化钠等卤族元素的无机钠盐。

所述络合试剂为：二乙烯三胺五乙酸(DTPA)或三乙醇胺(TEA)

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明方法充分活化了煤矸石中包括石英在内的所有硅铝有效成分，以无机盐与煤矸石、碱混合煅烧，晶化过程加入络合剂增白，通过水热合成得到高结晶度和高纯度、高白度的A型沸石。本发明的工艺合成沸石方法简便易行，合成的A沸石具有较窄的粒度分布、相当完美的晶形及高的白度和结晶度。

具体实施方式

实施例1