一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，包括：一、将煤泥研磨过筛后煅烧筛下物，得到煤泥灰；二、将盐酸溶液和煤泥灰混合，搅拌反应后过滤，得到滤渣，将滤渣烘干后备用；三、将NaOH与烘干后的滤渣混合后碱熔，得到熔渣；四、向熔渣中加入偏铝酸钠和水，搅拌均匀得到混合物；五、将所述混合物老化后晶化，得到固液混合物；六、对固液混合物进行抽滤，得到滤饼，将所述滤饼用去离子水洗涤后干燥，得到13X型分子筛。采用本发明专利技术的方法可使煤泥得到充分利用，大大提高了煤泥的利用率和附加值，降低了13X型分子筛的制备成本，避免了煤泥大量堆积造成的土地占有和环境污染，制备的13X型分子筛产品粒度分布均匀，质量稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分子筛制备
，具体涉及一种采用煤泥制备13X型分子筛的方 法。
技术介绍
13X型分子筛是一种微孔材料，具有优良的离子交换、催化和吸附性能，在精细化 学工业、石油化学工业、医药卫生和环境保护等诸多领域具有广泛的用途和巨大的应用前 景。目前，X型分子筛主要是以烧碱、氢氧化铝、水玻璃等为原料，采用低温水热合成工艺 生产，但由于原料来源是硅、铝源化学纯试剂，合成成本高，不具备经济效益，很难规模化生 产。利用高岭土、珍珠岩、浮岩、钾长石等天然铝硅酸盐矿物原料合成13X型分子筛正受到 世界各国的关注和重视。 在国内，申少华、李爱玲以酸处理红辉沸石为主要原料，采用水热法制备了X型分 子筛粉体。探讨了分子筛成核与晶体生长情况及X型分子筛结晶习性，并指出X型分子筛晶 体的表面结构花纹是e笼四面体在各个面族上叠合的轨迹，与e笼四面体的联结方向相 互对应。蒋月秀、潘文杰等人以广西宁明膨润土为原料，超声波条件下合成了X型分子筛。 侯新刚，薛彩红利用工业废渣粉煤灰为原料，探讨了合成13X型分子筛的工艺条件，马鸿文 利用高铁钾长石粉体水热合成13X型分子筛。 煤泥是煤炭洗选加工过程中的一种副产品，黄陵矿区年产煤泥150多万吨，煤泥 大量堆积不仅造成资源的浪费、占有大量土地，还会对矿区环境造成严重污染。利用煤泥制 备13X型分子筛不仅可以拓展分子筛制备的原料来源、降低成本、变废为宝、延长煤炭加工 产业链；而且可以实现矿区环境保护、节能减排、循环经济和低碳经济。 近年来一些学者利用煤系高岭土、煤矸石、粉煤灰作为硅源、铝源合成了一些类型 的分子筛，但用煤泥作原料制备13X型尚无报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种采用煤泥制 备13X型分子筛的方法。该方法简单，反应条件可控，制备工艺过程环保无毒，对设备要求 不高，易于实现，适宜大规模工业化生产，且制备得到的13X型分子筛产品粒度分布均匀， 质量稳定。采用该方法可使煤泥得到充分利用，大大提高了煤泥的利用率和附加值，降低了 13X型分子筛的制备成本，避免了煤泥大量堆积造成的土地占有和环境污染。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种采用煤泥制备13X型分子 筛的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、煅烧活化：将煤泥研磨过筛，然后将过筛的筛下物在700°C?800°C下煅 烧2h?3h，自然冷却，得到煤泥灰； 步骤二、酸浸除杂：将盐酸溶液和步骤一中所述煤泥灰混合，在90°C?110°C条件 下搅拌反应3h?5h，过滤，得到滤渣；所述盐酸溶液的浓度为5mol/L?6mol/L，盐酸溶液 的用量为每克煤泥灰用3mL?8mL盐酸溶液； 步骤三、碱熔：将固体NaOH与步骤二中所述滤渣混合后置于银坩埚中，在温度为 400°C?500°C的条件下碱熔2h?3h，得到熔渣；所述固体NaOH的摩尔量为滤渣中Si元素 摩尔量的5?6倍； 步骤四、成胶：向步骤三中所述熔渣中加入偏铝酸钠和水，搅拌均匀得到混合物， 偏铝酸钠的加入量为使混合物中的硅铝比为（4?5) : 1，其中硅铝比以SiOjPAl203的摩尔 比计；所述水的摩尔量为步骤三中所述固体NaOH的摩尔量的23?25倍； 步骤五、老化和晶化：将步骤四中所述混合物在40°C?50°C下老化14h?16h，然 后将老化后的混合物在95°C?100°C下晶化9h?llh，得到固液混合物； 步骤六、洗涤干燥：对步骤五中所述固液混合物进行抽滤，得到滤饼，将所述滤饼 用去离子水洗涤后干燥，得到13X型分子筛。 上述的一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，其特征在于，步骤一中所述过筛 的筛网目数为200目。 上述的一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，其特征在于，步骤三中所述固体 NaOH的摩尔量为滤澄中Si元素摩尔量的5. 5倍。 上述的一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，其特征在于，步骤四中所述偏铝 酸钠的加入量为使混合物中的娃铝比为4. 5:1。 上述的一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，其特征在于，步骤四中所述水的 摩尔量为步骤三中所述固体NaOH的摩尔量的24倍。 上述的一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，其特征在于，步骤六中所述干燥 的温度为100°c?120°C，干燥的时间为IOh?15h。 本专利技术与现有技术相比具有以下优点： 1、煤泥中大部分SiOdPAl2O3存在于高岭石、云母、石英等非活性物质中，本专利技术 通过对过筛后的煤泥进行煅烧活化，能够有效提高煤泥中高岭石的反应活性，另外煅烧活 化过程中去除了煤泥中的碳质，能够提高最终产品的白度；对煅烧活化后的煤泥灰进行酸 浸除杂，能够显著降低了煤泥中显色物质Fe2O3的含量，为后续分子筛产品的白度及品质提 供了有效保障。 2、本专利技术煅烧得到的煤泥灰中部分硅以石英矿物存在，活性较低，较难与液态碱 反应，而碱在熔融状态下则能与煤泥灰发生反应，使其中难活化的石英生成具有较高反应 活性的硅酸钠和硅铝酸钠。 3、采用本专利技术的方法可使煤泥得到充分利用，大大提高了煤泥的利用率和附加 值，降低了 13X型分子筛的制备成本，避免了煤泥大量堆积造成的土地占有和环境污染。 4、本专利技术的制备方法简单，反应条件可控，制备工艺过程环保无毒，对设备要求不 高，易于实现，适宜大规模工业化生产，且制备得到的13X型分子筛产品粒度分布均匀，质 莖稳走。 下面结合附图和实施例，对本专利技术技术方案做进一步的详细说明。【附图说明】 图1为本专利技术实施例1制备的13X型分子筛的XRD衍射图谱。 图2为本专利技术实施例1制备的13X型分子筛的红外光谱图。 图3为本专利技术实施例1制备的13X型分子筛的扫描电镜图，放大倍数为1000倍。 图4为本专利技术实施例1制备的13X型分子筛的扫描电镜图，放大倍数为3000倍。 图5为本专利技术实施例1制备的13X型分子筛的扫描电镜图，放大倍数为5000倍。 图6为本专利技术实施例1制备的13X型分子筛的扫描电镜图，放大倍数为10000倍。 图7为本专利技术实施例1制备的13X型分子筛的N2吸附等温线。 图8为本专利技术实施例1制备的13X型分子筛的孔径分布图。图9为本专利技术实施例2制备的13X型分子筛的扫描电镜图，放大倍数为10000倍。 图10为本专利技术实施例2制备的13X型分子筛的XRD衍射图谱。图11为本专利技术实施例3制备的13X型分子筛的扫描电镜图，放大倍数为10000倍。 图12为本专利技术实施例3制备的13X型分子筛的XRD衍射图谱。【具体实施方式】 实施例1 本实施例所用煤泥为黄陵一号矿煤炭洗选加工过程产生的煤泥，采用煤泥制备 13X型分子筛的方法包括以下步骤： 步骤一、煅烧活化：将煤泥研磨后过200目筛，然后将过筛的筛下物置于灰皿中均 匀铺平，在800°C下煅烧2. 5h，自然冷却，得到煤泥灰；经检测，所述煤泥灰的化学组成见表 1 ： 表1煤泥灰的主要化学成分（wt% )【主权项】1. 一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、煅烧活化：将煤泥研磨过筛，然后将过筛的筛下物在700°C?800°C下煅烧 2h?3h，自然冷却，得到煤泥灰； 步骤二、酸浸除杂：将盐酸溶液和步骤一中所述煤泥灰混合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、煅烧活化：将煤泥研磨过筛，然后将过筛的筛下物在700℃～800℃下煅烧2h～3h，自然冷却，得到煤泥灰；步骤二、酸浸除杂：将盐酸溶液和步骤一中所述煤泥灰混合，在90℃～110℃条件下搅拌反应3h～5h，过滤，得到滤渣；所述盐酸溶液的浓度为5mol/L～6mol/L，盐酸溶液的用量为每克煤泥灰用3mL～8mL盐酸溶液；步骤三、碱熔：将固体NaOH与步骤二中所述滤渣混合后置于银坩埚中，在温度为400℃～500℃的条件下碱熔2h～3h，得到熔渣；所述固体NaOH的摩尔量为滤渣中Si元素摩尔量的5～6倍；步骤四、成胶：向步骤三中所述熔渣中加入偏铝酸钠和水，搅拌均匀得到混合物，偏铝酸钠的加入量为使混合物中的硅铝比为(4～5):1，其中硅铝比以SiO2和Al2O3的摩尔比计；所述水的摩尔量为步骤三中所述固体NaOH的摩尔量的23～25倍；步骤五、老化和晶化：将步骤四中所述混合物在40℃～50℃下老化14h～16h，然后将老化后的混合物在95℃～100℃下晶化9h～11h，得到固液混合物；步骤六、洗涤干燥：对步骤五中所述固液混合物进行抽滤，得到滤饼，将所述滤饼用去离子水洗涤后干燥，得到13X型分子筛。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜美利，吴涛，司玉成，王水利，杨建利，刘静，李刚，李莹，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61