[发明专利]一种利用粉煤灰亚熔盐碱水热法制备羟基方钠石的方法

说明书

本发明提供了一种利用粉煤灰制备羟基方钠石型沸石的方法，属于无机功能材料生产制备领域。本发明以粉煤灰为原料，采用亚熔盐体系碱水热法合成制备沸石羟基方钠石，该方法将粉煤灰中占大量的难溶惰性的物质在超高浓度氢氧化钠水热条件下完全转化为羟基方钠石，充分利用粉煤灰中硅铝物质，减少硅酸盐杂质，即可合成制备高纯度的羟基方钠石，该方法所需要碱浓度较大，无需添加或少量添加其它药品，制备的羟基方钠石沸石纯度达到90％以上。

技术领域

本发明涉及一种利用粉煤灰亚熔盐碱水热法制备羟基方钠石的方法，采用水热方法，在亚熔盐体系中合成羟基方钠石，属于无机功能材料生产制备领域。

背景技术

粉煤灰是由燃煤电厂在燃煤过程中产生并通过捕集得到的细粉状工业固体废弃物。我国粉煤灰排量和推存量巨大，资料显示，目前我国粉煤灰堆存量超过60亿吨，而且每年产生量超过1亿吨。沸石是具有连通孔道的铝硅酸盐矿物，具有离子交换、催化、吸附性能、光致变色及储氢性能等。粉煤灰合成沸石是近年对粉煤灰高附加值利用的渠道之一，主要形成了传统水热法、碱熔水热法、微波辅助水热法和晶种合成法等工艺和方法。

专利CN201410677200.0公开了一种沸石的制备方法，该工艺利用水玻璃和调配液，通过调配晶种，制备前躯体，前躯体老化，二段结晶的方法合成P型沸石和方钠石沸石。该方法利用化学药剂为原料，合成产物较为纯净，但非单相羟基方钠石，且工艺十分复杂。专利CN201110055234.2公开了一种粉煤灰制备单相羟基方钠石的方法。该方法的优点在于制备出单相的羟基方钠石，但包含焙烧活化和水热晶化两个步骤，增加了工艺复杂程度。专利CN201310608808.3公开了一种利用粉煤灰合成方钠石沸石的方法。该方法优点在于采用传统水热合成方法，工艺简单，反应条件温和，但是其合成产品含莫来石、石英、硬硅酸钙石等较多杂质，方钠石产物纯度较差。专利CN201310697898.8公开了一种利用粉煤灰滤饼干法合成Na-X和羟基方钠石的方法。该方法的优点在于采用了碱熔焙烧工艺，可以通过调节后续工艺条件得到不同类型的沸石，但需要通过碱熔焙烧和水溶以及后续各种调节工艺，复杂程度较高。可见，传统水热法合成沸石存在无法充分利用粉煤灰中莫来石相的局限，对于粉煤灰的利用率低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种工艺简单，效率极高的由粉煤灰制备羟基方钠石的方法。本研究提出的粉煤灰新水热法制备羟基方钠石型沸石的方法，是为了克服已有合成方法在工艺、耗能和产品的缺点，采用亚熔盐体系在一步水热的基础上合成纯度高达90％的羟基方钠石产品，无需老化，工艺简单，反应周期短，粉煤灰中硅铝组分得到高效利用。解决了传统水热法合成沸石无法充分利用粉煤灰中莫来石相的局限，大大提高了粉煤灰合成羟基方钠石沸石的纯度。并提出了一种新的利用粉煤灰的方法。对消耗工业固废粉煤灰，二次资源利用和保护环境有很大的意义。

本发明提供一种制备沸石的方法，以粉煤灰为原料，采用亚熔盐体系碱水热法合成制备沸石羟基方钠石，该方法将粉煤灰中占大量的难溶惰性的物质完全转化为羟基方钠石，充分利用粉煤灰中硅铝物质，减少硅酸盐杂质，即可合成制备高纯度的羟基方钠石。

作为优选，所述配好的溶液和粉煤灰的质量比为大于10。

作为优选，所述水热反应步骤如下：反应在高温高压反应釜中进行，反应温度不低于220℃，反应时间为60～120min。

作为优选，所述分离步骤如下：对渣液进行分离，母液配加NaOH后可循环用于制备方法中的配料。

作为优选，如设计相关工艺设备，可考虑无需对反应体系冷却，利用反应釜中的高压将反应釜中的渣液分离。

作为优选，滤渣用水或去离子水进行多次洗涤，得到滤饼，洗涤液可继续配加NaOH，循环用于制备方法中的配料，也可以蒸发结晶回收NaOH。

作为优选，所述烘干步骤如下：将得到的滤饼在90～120℃烘干6～24h，得到合成产物羟基方钠石。