[发明专利]一种循环流化床粉煤灰制备P型沸石和F型八面沸石的方法

说明书

一种循环流化床粉煤灰制备P型沸石和F型八面沸石的方法，属于工业固体废弃物的资源化利用及沸石合成技术领域，目的在于提供一种有效解决粉煤灰固废消纳的技术，粉煤灰经过酸处理，除去铁和钙等杂元素，然后再经过焙烧碱熔处理，在一种晶体导向剂作用下，通过改变导向剂加入前后的搅拌工艺，可控制备不同品质的P型沸石和F型八面沸石两种沸石。本方法实现了利用一种粉煤灰在同一种晶体导向剂作用下得到两种沸石。

技术领域

本发明属于工业固体废弃物的资源化利用及沸石合成技术领域，具体涉及一种环流化床粉煤灰制备P型沸石和F型八面沸石的方法。

背景技术

粉煤灰是燃煤电厂产生的主要的固体废弃物之一，其产量达6亿吨以上。目前，粉煤灰被广泛应用于建材、建工领域，利用率达到70%，剩余未得到有效利用的粉煤灰大量堆存不仅占用了宝贵的土地资源，而且由于扬尘、排入水系等方式对环境产生了严重的影响。粉煤灰中主要成分是二氧化硅和氧化铝，与沸石在组成上很相似。根据炉型和煤种类的不同，粉煤灰分为煤粉炉粉煤灰和循环流化床粉煤灰。煤粉炉粉煤灰中的硅存在形式主要有无形型、莫来石和石英三种，铝主要存在于难以活化的莫来石相，而循环流化床粉煤灰中硅的主要以石英形式存在，铝主要以无定型形式存在。相比较而言，循环流化床粉煤灰中硅和铝更容易在低温碱熔条件得到活化。

沸石产品可以作为吸附剂、离子交换剂、催化剂等，且具有良好的实际应用价值。因此将粉煤灰通过制备成沸石分子筛是一种具有良好经济价值和资源化途径。

P型沸石具有二维孔道结构，对水溶液中的钙镁离子及小分子气体具有良好的选择性。目前，煤粉炉粉煤灰合成P型沸石有文献报道。利用碳酸钠在800℃高温下煅烧活化粉煤灰，水热合成P型沸石（硅酸盐通报，2016,35（3）：922-926；硅酸盐通报，2009，28（3）：468-472；高等学校化学学报，2015，36（2）：229-235）。该方法焙烧温度高，能耗较高。煤粉炉粉煤灰经过碱溶，固液分离，利用上层清液制备P型（煤炭科学技术，2007，35（11）：84-86）。煤粉炉粉煤灰经过碱溶后直接制备P型沸石（大连工业大学学报，2009，28（1）：44-47）。这些方法对粉煤灰的利用率较低，产物含大量的惰性杂相，产品纯度较低。专利（201210506177.X）报道，将煤粉炉粉煤灰先经过盐酸（盐酸与粉煤灰的液固比为9mL/g -11mL/g）处理，再经过4mol/L的氢氧化钠和氢氧化钾混碱溶液在70-80℃处理2h。该方法中酸量较大，而且使用氢氧化钾和氢氧化钠两种高浓度混合碱液处理，尤其是氢氧化钾的成本较高，而且会造成一定量的非晶相硅损失，后续增加石英粉用量。

F型八面沸石具有三维孔道结构，可应用于金属离子去除及石油化工行业。文献报道以粉煤灰为原料，先制备成地质聚合物，然后合成F型八面沸石（人工晶体学报，2018，47（2）：411-417）。如申请号为201610662749.1以煤粉炉粉煤灰为原料经过酸浸-碱熔后，进行水热晶化得到F型八面沸石。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效解决粉煤灰固废消纳的技术，为粉煤灰综合利用过程中硅铝同时利用提供新的方案；采用的原料价格低廉，合成成本低；合成过程在工业上简单易行，能耗较低；通过简单调控搅拌陈化工艺，可以合成两种不同品质的P型沸石和F型八面沸石。

本发明采用如下技术方案：

一种循环流化床粉煤灰制备P型沸石和F型八面沸石的方法，包括如下步骤：

第一步，酸处理：循环流化床粉煤灰与10-25%盐酸以固液比为1:3-1:5g/mL的比例混合，在800-100℃下搅拌1-2h，除去铁和钙等杂元素，抽滤洗涤；

第二步，碱熔处理：将氢氧化钠与第一步酸处理后的粉煤灰按照质量比为0.5-2的比例，混合均匀，研磨后，在450-650℃下，焙烧1-2h，冷却后研磨；