煤矸石合成4A沸石的方法.pdf

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1、第3期矿产综合利用No．32016年6月MultipurposeUtilizationofMineralResourcesJun．2016煤矸石合成4A沸石的方法孙建岭，范雯阳，李侠(1．内蒙古科技大学矿业研究院，内蒙古煤炭安全开采与利用工程技术研究中心，内蒙古包头014010；2．神华集团巴彦淖尔能源有限责任公司，内蒙古包头014010)摘要：本文概述了煤矸石的一般化学组成以及4A沸石的晶体结构，着重介绍了利用煤矸石制备4A沸石的传统方法和新工艺。并且将传统方法与新工艺进行了比较，对当前研究中存在的问题和发展方向进行了讨论。关键词：煤矸石；4A沸石；水热合成；新工艺doi：10．3969／j

2、．issn．1000—6532．2016．03．001中图分类号：TD985文献标志码：A文章编号：1000—6532(2016)03—0001—05随着中国矿业领域的高速发展，煤矸石作为煤吸附性。因为这些性质，使它在石油化工和环境炭开采和洗选过程中的伴随产物已然成为这一领域保护等领域都具有广泛的用途。的重大难题，它不仅给生产造成了严重的阻碍，而且1煤矸石合成4A沸石的一般方法给环境造成了沉重的负担¨J。煤矸石主要由高岭石、石英、云母等非金属矿物组成，化学组成以SiO：1．1传统水热合成法和A10为主，这些成分正是合成4A沸石的主要原水热合成法是将预处理的煤矸石和一定浓度的碱液按一定比例混合，

3、并且在水浴锅中以一定的温料J。因此，利用煤矸石合成4A沸石不仅可以实度进行预晶化和晶化过程，继而合成4A分子筛(见现资源的再利用，而且还能减少其对环境和社会造图1)。它也是诞生最早的、发展最为成熟的4A分成的负担。煤矸石的化学组成见表1。子筛合成技术。自从60年代Howell用高岭表1煤矸石的化学组成／％土为原料合成了4A分子筛以来，之后人们对以煤Table1Chemicalcompositionofcoalgangue矸石为原料，运用水热合成法制备4A沸石分子筛进行了广泛的研究。氨氧化钠去离子水Il4A沸石的分子式为Na[A1：(SiO：)]：·27H-+[成品0，它是一种细小的晶体，颗粒大

4、小一般为1～4【4J图1水热合成4A沸石工艺流程m。它是一种立方晶格的微孔型硅铝酸钠盐，Fig．1Technologicalprocessofhydrothermal其结构与氯化钠晶体相似，由硅氧四面体和铝氧四synthesisof4Azeolite面体单元通过共用氧原子连接成复杂的、开放的三维结构。分子间分布着规则的孑L穴，这些孔穴可以1．2添加铝络合剂水热法结合特定大小的分子，使具有一定的离子交换性和添加铝络合剂水热法合成4A分子筛是在水热收稿日期：2015—05—31基金项目：内蒙古自治区重大科技项目(20120321)。作者简介：孙建岭(1958一)，高级工程师，硕士。·2·矿产综合利

5、用2016拄合成法的基础上¨。。，在水热晶化前向混合物中加入围的应用。柠檬酸、柠檬酸三钠、EDTA等铝络合剂，通过改变2．2酸洗预处理法分子筛粒径，从而达到优化试验的效果。杨建立曹永新等[1和付克明等【8在水热合成法的基等¨运用此方法，在晶化时间6h，晶化温度95℃础上，首先通过对煤矸石粉末进行酸溶预处理工艺，的条件下，成功制得了粒径较优的4A分子筛。徐这样做不仅可以极大的减少煤矸石中的炭质有机物明磊等【I。在试验中通过加入与体系中铝含量摩尔和含铁矿物等杂质，还可以得到白度达90％以上、比为0．75的柠檬酸，在晶化温度为85cC，晶化时间结构松散、颗粒细化、孔隙和裂隙发育良好的煤矸石为3h的条

6、件下制得平均粒径为900tim左右A型预处理样品。在当前实验室制备沸石的研究中，由分子筛。该法一改传统水热合成法的不足，使分子于此法操作过程简单和原料来源广泛，一直都被广筛粒径降低了1000nm左右。此法不仅优化了制备泛的使用。但是由于加入酸的浓度、酸处理时间和工艺，而且为之后制备沸石产品创造了良好的条件。温度等因素对生成沸石的白度、粒度和结晶度等都1．3添加导向剂水热合成法有一定的影响，所以如何能得到一个酸浓度的最佳添加导向剂合成4A分子筛的试验过程与传统值，还需要进一步的探索和研究。水热法合成4A分子筛试验过程相同，但无需经过2．3氯化焙烧预处理法预晶化，直接在水热晶化前向混合物中加入配制

7、好影响煤矸石白度的主要因素是因为其中含有铁的导向剂。杨建立等在试验中将水、氢氧化钠、元素(主要为Fe：O，)，FeO，在一定温度下与煤矸石氢氧化铝及硅酸钠按Na2O：A12O3：SiO2：H20=3中的c发生化学反应，被还原为FeO和CO：。氯化：1：2：185的化学计量比在沸腾状态下混合，生焙烧预处理法主要是针对煤矸石中的铁元素，在煤成凝胶，并在室温下陈化24h得到导向剂，并且验矸石粉末中加入氯