[发明专利]低温碱溶液直接活化尾矿制备ZSM-5分子筛的方法

说明书

本发明公开了一种低温碱溶液直接活化尾矿制备ZSM‑5分子筛的方法。有色金属尾矿不经酸浸除杂工艺处理，利用湿法工艺对有色金属尾矿中的晶相石英组分进行有效活化，使其在碱性溶液条件下转变成为合成ZSM‑5所需要的全部硅源、碱源和铝源，采用向合成体系中加入乙醇、少量有机模板剂和晶种的混合导向法快速水热合成出高结晶度及高硅铝比的ZSM‑5分子筛产物。本发明工艺简单、合成快速，无需任何酸处理工艺和高温煅烧处理，克服了由非纯化工原料合成高硅铝比ZSM‑5分子筛的限制性，为一种绿色节能的生产工艺，可以同时制备出高结晶度、高纯度及不同硅铝比的ZSM‑5产物，实现了有色金属尾矿的资源化利用。

技术领域

本发明为一种低温碱溶液直接活化尾矿制备ZSM-5分子筛的方法。涉及到一种以湿法工艺对尾矿中硅质成分进行有效活化及除杂，并制备出ZSM-5分子筛产物。

背景技术

有色金属工业作为国民经济发展的主要动力之一，在国民经济发展中起到重要作用。近年来，有色金属矿山的大量开采产生了大量固体废弃物，这些固体废弃物以堆存的方式处理，形成了大量的尾矿库。因此，有色金属尾矿的资源循环利用成为近年来研究开发的新途径。有色金属尾矿中含有大量硅质成分，同时含有部分有价金属元素。从元素利用角度来考虑，若是将尾矿中高含量的硅元素加以提取和利用，制备出各种硅基成分的功能材料，一方面，可以实现尾矿的高附加值利用，另一方面，在提取硅元素的同时，可以对尾矿中各种有价金属进行有效富集。

ZSM-5作为高硅分子筛的重要一员，其生产主要原料包括高化学活性硅源和铝源。除高岭土外，硅藻土、粉煤灰和累托石等非纯化工硅质原料在实验室合成ZSM-5分子筛已取得一定进展。对于各种非纯化工硅质原料中硅元素的提取，原料中含有大量晶相石英组分，硅组分的活化普遍使用的方法是在矿料中加入一定活化碱后在600℃以上进行煅烧处理后，将焙烧产物进行水解处理即可将大部分硅元素进行提取。此方法虽然能够制备出高结晶度ZSM-5分子筛产物，但产物中依然含有大量其它杂质元素，同时所制备ZSM-5产物硅铝比普遍较低，且高温煅烧活化工艺的能耗也较高。因此，有必要进一步开发更为绿色节能的综合生产工艺，可以同时制备出高结晶度、高纯度及不同硅铝比的ZSM-5产物。

发明内容

本发明的目的是为了解决如何利用内含大量晶相惰性石英组分的矿料在碱性介质条件下利用较低的活化温度对矿料中硅质成分进行有效活化，在无需添加外加硅源的情况下制备出高结晶度、高纯度及高硅铝比的ZSM-5分子筛产物，从而实现内含大量晶相石英矿料的绿色及高附加值生产ZSM-5分子筛的技术可行性。

具体步骤为：

(1)将有色金属矿尾矿料进行磨破处理，得到小于100目的原始磨破矿料，于烘箱内100℃～200℃烘干至失重率小于5％，并测试所得干化矿料中SiO₂的质量百分比含量。

(2)将步骤(1)所得干化矿料、固体NaOH和蒸馏水按质量比为1：0.8～2.5：10～50的比例在反应釜内进行混匀。

(3)将步骤(2)所得混匀物料在100℃～230℃条件下于反应釜内体系自生压力进行1～8小时活化处理，得到活化矿料液。

(4)将步骤(3)所得活化矿料液进行离心除杂处理，得到上层除杂活化矿料液，离心转速为1500～3000转/分钟(rpm)，时间为10～20分钟。