[发明专利]一种粉煤灰合成方沸石的方法

说明书

本发明涉及一种粉煤灰合成方沸石的方法；将原料粉煤灰采用粉碎性研磨机进行研磨，用此作为合成沸石的原料；在550‑850℃下煅烧，得到除碳后的原料；浸泡于盐酸溶液中，搅拌反应，随后过滤，然后放入烘箱干燥；加硅酸钠、氢氧化钠、浓硫酸和蒸馏水；混合物料在室温下搅拌陈化，然后水热反应，过滤固体产物，干燥得到方沸石。合成的方沸石进行热分析，从常温到800℃，由TG‑DSC曲线可以推出，原始样品较为干燥，初期只是少量的自由水脱除，而随着温度的升高，结合水开始脱除，样品出现失重。由煅烧后的扫描电镜照片可以看出，煅烧后的方沸石晶体形貌并没有坍陷，说明该合成方沸石具有一定的耐高温性能。

技术领域

本发明涉及利用煤碳燃烧后排放产生的粉煤灰中的硅、铝源制备方沸石的方法，具体地说，是一种粉煤灰合成方沸石的方法；属于固体废物处理与资源化领域。

背景技术

我国煤炭资源丰富而油气资源相对平乏，随着原油产量逐年下降，煤炭资源在我国能源生产中可达约70％的比重。我国1/3以上的煤炭用于发电，粉煤灰是煤粉燃烧后从烟气中收集的细粒状残余物，主要来源于电厂的粉煤炉和沸腾炉。2015年我国粉煤灰的年排放量已达6.2亿吨，其中仅有15％的粉煤灰在水泥、混凝土等建材行业得以利用，而剩余的大量粉煤灰则被作为固体废弃物堆积处理或者就地填埋，这不仅占用大量土地,而且也造成了严重的环境污染。如何开发具有高附加值的产品是粉煤灰未来发展的一个重要方向。

沸石为一种具有多孔结构的硅铝酸盐，具有良好的离子交换性能、吸附性能和催化等性能，广泛应用于含重金属离子废水的处理和气体干燥等领域。方沸石(Analc ime)为含水的钠铝硅酸盐，其化学式为Na(Si₂Al)O₆·H₂O，晶体为等轴晶系，折射率为1.48～1.49。晶体呈偏方三八面体、二十四面体和变立方体，也以块状、粒状和致密状集合体产出。大部分的方沸石有固定的化学组成，仅有少量的钾或钙取代钠，以及部分铝取代硅。方沸石在金属离子吸附筛分分离、气体分离、醇水分离等方面存在巨大的市场潜在价值。方沸石经过化学改性处理后，显示出独具特色的分子筛特性，对的重金属离子如Cu、Zn、Ni、Pb等具有很好的吸附性能，可用来处理含此类重金属的废水。

在传统方沸石分子筛的制备过程中，基本上使用化学纯度较高的药品与试剂，很少使用价格低廉的低纯度原料。我国粉煤灰产量巨大且廉价，其主要成分为SiO₂和Al₂O₃，与沸石的化学组分相似，可方便地作为合成方沸石的原料，为合成方沸石提供硅源和铝源。这不仅解决了粉煤灰的环境污染问题，同时也降低了合成沸石的原材料成本。相对于传统制备方沸石水热时间长、利用模板剂等诸弊端，本专利介绍了如何在无模板剂的情况下将粉煤灰制备成方沸石分子筛的方法。

发明内容

本发明的目的是提供粉煤灰合成方沸石的方法，可为粉煤灰的治理和资源化利用提供技术选择。

本发明的技术方案如下：

一种粉煤灰合成方沸石的合成方法，其步骤如下：

1)研磨处理：将原料粉煤灰采用粉碎性研磨机进行研磨，用此作为合成沸石的原料；

2)高温煅烧：将步骤1)研磨好的粉煤灰在550-850℃下煅烧，得到除碳后的原料；

3)酸溶处理：将步骤2)煅烧后的粉煤灰浸泡于盐酸溶液中，搅拌反应，随后过滤，然后放入烘箱干燥；

4)水热合成：向步骤3)处理后的粉碎物中加硅酸钠、氢氧化钠、浓硫酸和蒸馏水；混合物料在室温下搅拌陈化，然后转移至水热反应釜中，密封；再将水热反应釜放入烘箱中，反应完成后，取出水热反应釜，冷却至室温，倒掉上清液，过滤固体产物，并用蒸馏水对滤饼进行洗涤，直至洗涤溶液pH至8.5-10，过滤后放入烘箱干燥，得到方沸石。

优选步骤1)研磨条件为：研磨后颗粒粒径范围在100目-200目。