[发明专利]粉煤灰酸法提铝残渣制备NaY型分子筛和高硅丝光沸石的方法及粉煤灰的利用方法

说明书

本发明涉及粉煤灰酸法提铝残渣和粉煤灰的利用领域，公开了一种粉煤灰酸法提铝残渣制备NaY型分子筛和高硅丝光沸石的方法及粉煤灰的利用方法。该方法包括：(1)将粉煤灰酸法提铝残渣进行碱法焙烧，得到焙烧渣料；所述焙烧渣料依次进行高温水浸和保温过滤，得到第一滤液；(2)将所述第一滤液进行NaY型分子筛水热晶化，得到NaY型分子筛和分子筛滤液；(3)将所述分子筛滤液与氟化钠进行高硅丝光沸石水热晶化，得到高硅丝光沸石和第二滤液。实现消纳粉煤灰酸法提铝残渣，提高粉煤灰酸法提铝残渣的利用率，以及粉煤灰的利用。

技术领域

本发明涉及粉煤灰酸法提铝渣和粉煤灰的利用领域，具体地，涉及一种粉煤灰酸法提铝残渣制备NaY型分子筛和高硅丝光沸石的方法及粉煤灰的利用方法。

背景技术

高铝粉煤灰是我国所特有的一种新型铝资源，其远景资源量约100亿吨氧化铝。而我国现已查明的铝土矿资源储量仅有32亿吨，按目前的开采规模估算，资源保障年限仅约20年，铝资源当前的对外依存度高达55％。因此，高铝粉煤灰的开发利用对于缓解我国铝土矿资源短缺、保障我国铝产业安全和增强铝产业可持续发展能力具有现实意义。

现已开发的粉煤灰提铝工艺大致可分为酸法、碱法和酸碱联合法三个大类，均可生产出合格的氧化铝产品，但都不同程度面临着提铝残渣排放量大、不能有效消纳的问题。以神华集团“联合除杂一步酸溶法”提取氧化铝工艺为例，每生产100吨Al₂O₃将排放约130吨的提铝残渣。碱法提铝工艺的残渣排放比率则更高。而根据工信部2013年颁布的《铝行业准入条件》相关规定，新建利用高铝粉煤灰生产氧化铝系统的固体废弃物综合利用率须达到96％以上。因而，亟待开发粉煤灰提铝残渣的高值、高效消纳技术。

粉煤灰提铝残渣的一个显著特征是富硅(钙)贫铝。目前粉煤灰提铝残渣的利用主要集中在硅系产品(水玻璃、白炭黑、硅微粉等)制备、基础建材(水泥、瓷砖、蒸压砖等)制造，以及用于生产保温、耐火材料等领域。以上应用方向都不同程度存在产品经济附加值、市场容量以及残渣利用率的矛盾，导致目前粉煤灰提铝残渣整体利用率偏低，进而直接限制了高铝粉煤灰提铝技术的应用和推广。

分子筛是一类具备均匀微孔结构的材料。由于具有吸附能力高，热稳定性强等其它吸附剂所没有的优点，分子筛在催化、吸附分离、离子交换等诸多应用场合获得了重要而广泛的应用。

NaY型分子筛是一类具有八面沸石结构的人工合成分子筛，孔道直径0.74nm，以其高温稳定性和良好的催化活性，加氢裂化、脱硫等领域有着广泛的应用，合成洗涤剂领域的应用日益受到人们重视，需求量不断增加。

丝光沸石(Mordenite)是另一种常用硅铝酸盐质分子筛，其具有大量的五元环结构并成对相互并联，主孔道为直筒形的十二元环，孔口截面呈椭圆形，尺寸为0.65nm×0.68nm。常规丝光沸石硅铝比＝9～11，化学式为Na[Al₈Si₄₀O₉₆]·24H₂O。具有更高硅铝比(如17以上)的丝光沸石称为高硅丝光沸石，其用于烷基化、烷烃异构化、加氢裂化、改质、脱蜡及二甲胺的合成反应时，催化活性、选择性和热稳定性均较常规MOR型分子筛显著提高，应用前景广泛。

工业上合成沸石分子筛通常采用水玻璃、铝酸钠或氢氧化铝等化工原料，成本也相对较高。很多学者开展了以同类型原材料(包括粉煤灰、煤矸石、高岭土等)水热合成分子筛的研究。

CN102658194B公开了一种由粉煤灰制备NaY型分子筛的方法：粉煤灰经焙烧除碳、加NaOH高温熔融、老化和水热晶化后制成了含有P沸石杂晶的NaY型分子筛。该方法只能利用粉煤灰生产NaY型分子筛，不能完全利用粉煤灰中的硅和铝。