[发明专利]基于生物质灰活化粉煤灰制备高硅铝比分子筛的方法

说明书

本发明涉及一种基于生物质灰活化粉煤灰制备高硅铝比分子筛的方法，原料粉煤灰和生物质灰粉碎混合后，经酸浸、固体碱熔融或碱液活化、水热反应后得到分子筛产品。本发明回收利用了燃煤电厂粉煤灰中的氧化硅、氧化铝，以及生物质灰中的氧化硅等，解决传统方法合成分子筛硅铝比低的问题，提高分子筛质量和产量，且本发明生产得到的分子筛硅铝可调，为制备高质量低成本的多种工业固废协同化处理提供一个新的思路。

技术领域

本发明属于燃煤发电行业副产物粉煤灰与生物质燃烧产生的生物质灰综合资源化利用技术领域，具体涉及一种基于生物质灰活化粉煤灰制备高硅铝比分子筛的方法。

背景技术

沸石是自然界中存在的一种具有筛分分子、吸附、离子交换和催化作用的物质，人工合成的沸石也称为分子筛，它是一类具有骨架结构的铝硅酸盐，由TO₄四面体共享顶点氧原子连接而成的具有三维骨架结构的晶体材料，其中，T原子通常指Si、Al或P原子，也可以是取代Si、Al、P的其它原子。分子筛的骨架空间结构中充满了开放性的规则孔道与空穴，具有巨大的内表面积，由于其具有筛分分子的能力，故此得名。近半个世纪以来，沸石分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料在石油加工、石油化工与精细化工及日用化工行业起着愈来愈重要的作用。

粉煤灰是煤中无机矿物质灼烧后的氧化物和硅酸盐矿物组成的混合物，是燃煤电厂的副产物，物相主要是玻璃体，占50～80％。由于粉煤灰产量较大，每年产量都在增加，因此积累了大量的粉煤灰亟待处理。粉煤灰中含有大量的SiO₂和Al₂O₃，以及少量的Fe₂O₃、CaO、MgO和未燃尽碳等，常用于工业提铝、改良土壤、掺混混凝土及改良吸附剂等行业当中。粉煤灰中各主要化学成分的质量比可以用以下经验公式表述：

Si_1.0Al_0.45Ca_0.51Na_0.047Fe_0.039Mg_0.020K_0.013Ti_0.011

粉煤灰合成沸石分子筛的研究至今有30多年的历史了，许多科学工作者采用不同的工艺方法进行制备沸石分子筛的研究，推动了用粉煤灰制备沸石分子筛研究的发展，目前最常用的合成方法主要有水热法、碱熔融法、两部合成法、晶种导入法、微博辅助法等，传统只采用粉煤灰制备分子筛的方法存在硅铝比较低的问题，且生产过程中采用大量外加试剂，污染了环境还增加了成本。

生物质灰一般指农林业中产生的除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素、农林废弃物以及畜牧业中的禽畜粪便和废弃物等经燃烧后剩余的物质，具有难再生、低污染但分布广泛的特点。不同来源的生物质灰含成分不尽相同，主要成分为SiO₂、CaO、K₂O等，通过分析生物质灰成分对其进行有针对性的处理，能最大程度进行资源化利用。

发明内容

为了综合解决上述粉煤灰和生物质灰资源化处理问题，本发明提供了一种基于生物质灰活化粉煤灰制备高硅铝比分子筛的方法，在粉煤灰中加入适量生物质灰来改善传统粉煤灰合成分子筛硅铝比低的问题，提高分子筛质量和产量，为多种工业固废协同化处理利用提供一个新的途径。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于生物质灰活化粉煤灰制备高硅铝比分子筛的方法，原料粉煤灰和生物质灰粉碎混合后，经酸浸、固体碱熔融或碱液活化、水热反应后得到分子筛产品。

作为优选，所述基于生物质灰活化粉煤灰制备高硅铝比分子筛的方法，包括下述步骤：

(1)原料粉碎混合：将粉煤灰和生物质灰按比例配料，将混合料粉碎并混合均匀；

(2)酸浸：将混合产物与盐酸混合并持续搅拌均匀，在80～100℃反应，分离洗涤、干燥后得到酸浸粉煤灰；