[发明专利]一种用自燃煤矸石制备的P-A型分子筛及其制备方法

说明书

一种用自燃煤矸石制备的P‑A型分子筛及其制备方法，属于多孔材料合成领域。该用自燃煤矸石制备的P‑A型分子筛，其比表面积为4.5‑6.5m²·g^‑1，粒径为3.18‑4.25um。其制备方法为：向氢氧化钠水溶液中，分别加入铝酸钠和粉磨后的自燃煤矸石，将得到的混合物进行加热，冷却、固液分离、烘干，即得到P‑A型分子筛。其原料廉价易得，操作条件宽松，制备的P‑A型分子筛纯度较高，可达到50‑65％。同时对于煤矸石资源化，精细化，高效利用提供新的途径，达到变废为宝的效果，实现了环保低碳的要求。

技术领域

本发明涉及多孔材料合成领域，特别是涉及一种用自燃煤矸石制备的P-A型分子筛及其制备方法。

背景技术

我国是全球煤炭开采量最大的国家，煤矸石是煤炭的一种共伴生矿物，产生于煤炭的开采和洗选加工过程，因难以利用而成为一种工业固体废弃物。

分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，是硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而成，根据其连接结构，可以将分子筛分为A型分子筛、八面沸石分子筛(X、Y型分子筛)、丝光沸石分子筛(M型分子筛)、高硅沸石分子筛(ZSM型分子筛)和其他分子筛，其中，A型分子筛是最常用的型号，现有技术中，A型分子筛的合成方法很多，实验室主要通过铝酸钠与硅酸钠水热合成法来制备。虽然采用纯化学试剂合成分子筛的方法和工艺成熟，但其缺点在于对原料的性能要求苛刻(原料必须是高纯、高活性的)，并且原料价格昂贵、生产成本高。工业上主要采用水玻璃与氢氧化铝混合水热法进行合成，此方法的生产工艺复杂、反应时间长、产率低、需填入导向剂或模板剂、工艺成本较高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用自燃煤矸石制备的P-A型分子筛及其制备方法，该制备方法不仅能够制得晶相单一的P-A型分子筛，而且生产成本低、工艺简单、重复性好，便于工业化生产，其原料廉价易得，操作条件宽松，制备的P-A型分子筛纯度较高，可达到50-65％。同时对于煤矸石资源化，精细化，高效利用提供新的途径，达到变废为宝的效果，实现了环保低碳的要求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用自燃煤矸石制备的P-A型分子筛，其比表面积为4.5-6.5m²·g^-1，粒径为3.18-4.25um，所述的用自燃煤矸石制备的P-A型分子筛的结构是SiO₄四面体和AlO₄四面体通过共用氧原子相互连接成交错排列的空间网络结构。

所述的自燃煤矸石制备的P-A型分子筛晶体是以四面体为基本结构单元组成的；其中，四面体的中心原子为Si原子或Al原子，相邻的四面体通过桥氧键连接，形成次级结构单元，所述的次级结构单位为多元环或笼。

所述的自燃煤矸石制备的P-A型分子筛的骨架结构为：β笼位于立方体的八个顶点位置上，β笼的六个四元环通过桥氧键相互连接，连接处形成γ笼，八个β笼和八个γ笼围成了一个α笼，α笼之间通过八元环沿三个晶轴方向互相贯通，形成三维孔道。

本发明的一种用自燃煤矸石制备的P-A型分子筛的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氢氧化钠溶解在去离子水中，得到氢氧化钠水溶液；其中，按质量比，H₂O：NaOH＝(40-70)：1；

(2)向氢氧化钠水溶液中，分别加入铝酸钠和粉磨后的自燃煤矸石，并分别搅拌均匀，得到混合物溶液；其中，用铝酸钠调节混合物溶液中的硅铝比，按质量比，Si/Al＝1.3-1.9；用氢氧化钠调节混合物溶液中的钠硅比，按质量比，Na/Si＝0.8-1.4；

(3)将混合物加热进行反应，反应温度为60-100℃，反应时间为3-6h，得到混合产物；

(4)将混合产物冷却，固液分离，将固体烘干后，得到P-A型分子筛。