[发明专利]利用粉煤灰调节硅铝比-碱熔-痕量水热法制备沸石分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉煤灰废物利用(处理)的方法，特别涉及一种利用粉煤灰调节硅铝比-碱熔-痕量水热法制备沸石分子筛。

背景技术

沸石是一种结晶铝硅酸盐，其中的硅、铝原子均与氧原子形成硅氧四面体或者铝氧四面体，四面体之间通过共用氧原子连接成复杂、开放的三维骨架，结构中分布着规则的孔道和空腔。这些孔道和空腔可以结合特定大小的分子，且其中的阳离子具有可交换性。因此，沸石具有很大的比表面积和优良的吸附、分离、离子交换、催化等性能，在石油化工、环境保护等领域具有广泛的用途。多领域有良好的应用前景，已成为孔材料研究领域新的热点。工业上合成沸石分子筛采用水玻璃(硅酸钠)、白炭黑、铝酸钠、氧化铝、偏铝酸钠等化工原料，成本高且工艺复杂。

我国粉煤灰排放量达到1.6亿吨，而且仍然以每年1千万吨的速度增加，其利用率在我国还属于低水平，我国对粉煤灰的利用率仅在30％～40％之间。目前，综合利用电厂废弃物粉煤灰的技术手段不断提高，利用粉煤灰生产有利于国民经济的物资产品已经成为使用粉煤灰的主流，其主要用于建筑制砖、水泥原料、路基材料、土壤改良剂、橡胶填料等，而且使用量远赶不上每年粉煤灰的新增加速度，粉煤灰仍需大幅开发和深入利用，尤其是利用其中的主要化学成分，以高附加值产品为导向的开发应用是粉煤灰未来发展的一个方向，也是目前业内人士十分关注的热点问题，例如，利用粉煤灰生产水泥，氧化铝已走向工业化道路，而利用粉煤灰生产白炭黑、分子筛等技术还处在工业的摸索阶段。

粉煤灰的矿物质的组成主要为石英、莫来石、玻璃体和少量的碳、磁铁矿等，主要化学组分为SiO₂、Al₂O₃，两者含量在70％以上。鉴于粉煤灰的组成与形成天然沸石的火山灰具有相似性，1985年，Holler^【1】等率先开展了利用粉煤灰合成沸石分子筛的研究，该研究为粉煤灰综合利用和寻找合成分子筛新原料指出了一条可行的途径，其研究成果一经公布便引起了广泛关注。其后，各国研究人员利用不同产地的粉煤灰、通过不同的合成工艺方法制备出了不同类型的沸石分子筛。根据国内外文献报道可知，合成沸石的方法主要有原位水热合成法^【2】、碱熔融-水热法^{【3】【4】}、微波辅助法^{【5】【6】}。而不同类型分子筛的制备是通过在水热条件下添加晶种法^【7】或者调节溶液中的Si/Al摩尔比^【8】(见参考文献)来实现的。这些方法不但操做工序繁琐、能耗高、用水量大，生产过程会给环境造成很大的污染，而且生成沸石的转化率也不高。鉴于此，粉煤灰合成沸石很难实现工业化，目前多数国家还处于实验研究阶段。

参考文献：

【1】Holler H，Wirsching U.Zeolites formation from fly ash[J].Mineral，1985，63(1)：21-43。

【2】Querol X，Plana F，Alastuey A，et al.Synthesis of Na-zeolites fromfly ash[J].Fuel，1997，76(8)：793-799。

【3】Shigemoto N，Shirakami S，Hirano S，et al.Preparation andcharacterization of zeolites from coal fly ash[J].Chem Soc Jpn，1992，5：484-492。

【4】SingerA，Berkgaut V.Cation exchange p roperties of hydrothermallytreated coal fly ash[J].Environ Sci Technol，1995，29(9)：1748-1753。

【5】Querol X，Alastuey A，Lopez-SolerA.A fastmethod for recycling flyash：microwave-assisted zeolite synthesis[J].Environ Sci Techno，1997，31(9)：2527-2533。