[发明专利]一种煤矸石制备X型沸石的方法

说明书

本发明公开了一种煤矸石制备X型沸石的方法。包括如下步骤：S1、煤矸石粉经活化焙烧，得到的焙烧样与固体碱混合研磨，高温焙烧熔融，得到焙烧物；S2、所述焙烧物与水混合均匀，得到的提取液经陈化、晶化得到混合物；S3、所述混合物经后处理，得到X型沸石。本方法不用添加硅源和铝源，减少了原料成本，且合成的沸石大小均匀、晶形完整、结晶度高。

技术领域

本发明属于沸石制备领域，涉及一种沸石制备方法，具体涉及一种煤矸石制备X型沸石的方法。

背景技术

我国是产煤大国，有2000多座规模较大的煤矸石山，总计煤矸石的堆放量达到50多亿吨，且还在以每年1.5-2.0亿吨的速度增加。大量的煤矸石堆放占用了约1.5×10⁸m²的土地，使得人均耕地面积严重减少，对于我国来说是显而易见地威胁。因此探索煤矸石的利用价值成为了目前需要解决的重要问题。

煤矸石是由石英、钠长石、高岭石、伊利石等矿物成分组成的，其中包含十几种元素，主要以化学元素C、Si、Al、O、Fe、Ca、Mg、K为主。人工合成的沸石杂质少、孔道均一，比表面积大、水热稳定性好、较强的耐酸性，可被用来吸附、离子交换和催化。因此，人工合成的沸石在石油化工、环保、医药等领域广泛应用。目前合成沸石的方法主要有直接转化法、传统水热合成法、碱融溶水热合成法、微波合成法、热活化法、气相晶化法、蒸汽相法等。如何将煤矸石废物利用合成沸石，解决煤矸石的堆放难题，使其资源化利用，且达到变废为宝的目的，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种煤矸石制备X型沸石的方法，包括如下步骤：

S1、煤矸石粉经活化焙烧，得到的焙烧样与固体碱混合研磨，高温焙烧熔融，得到焙烧物；

S2、所述焙烧物与水混合均匀，得到的提取液经陈化、晶化得到混合物；

S3、所述混合物经后处理，得到X型沸石。

根据本发明的实施方案，步骤S1中，以质量百分比计，所述煤矸石中含有SiO₂和Al₂O₃，SiO₂和Al₂O₃的质量之和占煤矸石质量的75-85％，优选78-82％，示例性为80％、80.86％、81％。

优选地，所述煤矸石中，SiO₂和Al₂O₃的摩尔比为4.5-6.5，例如为5.0-6.0，示例性为5.2、5.5、5.8。

根据本发明的实施方案，步骤S1中，所述煤矸石中还含有Fe₂O₃，CaO，MgO和K₂O中的至少一种。

示例性地，以质量百分比计，所述煤矸石包括如下组分：SiO₂ 61.68％，Al₂O₃19.18％，Fe₂O₃ 2.62％，CaO 0.46％，MgO 0.45％，K₂O 3.09％，Na₂O 1.14％，LOS10.02％。

根据本发明的实施方案，步骤S1中，所述煤矸石粉的粒径越细越好，例如粒径低于50目，又如低于100目。

根据本发明的实施方案，步骤S1中，所述活化焙烧的温度为700-900℃，例如750-850℃，示例性为700℃、750℃、800℃、850℃、900℃。

根据本发明的实施方案，步骤S1中，所述活化焙烧的时间为1-3h，例如1.5-2.5h，示例性为2h。

根据本发明的实施方案，步骤S1中，所述固体碱可以为固体NaOH和碳酸钠中的至少一种；示例性为NaOH颗粒。